Компрессор роторный с принципом работы. Роторный компрессор

Принцип работы роторно-пластинчатого компрессора | НПП Ковинт

В данной статье мы рассказываем о принципе работы роторно-пластинчатого компрессора на основе компрессоров Hydrovane HV PEAS горизонтального типа.

Общее описание

Роторно-пластинчатые компрессоры относятся к компрессорам объемного действия, т.е. сжатие газа происходит за счет изменения объема полости сжатия.

Схема основных элементов

Основные элементы роторно-пластинчатого компрессора изображены на рисунке ниже.

Роторно-пластинчатый компрессор

где:

«A» — точка входа воздуха в компрессор

«H» — впускной клапан

«B» — блок сжатия роторно-пластинчатого компрессора

«С» — масляный перепускной клапан

«D» — узел выхода воздушно-масляной смеси из блока сжатия

«G» — масло компрессора в статоре

«Е» — сепаратор тонкой очистки сжатого воздуха от масла

«F» — воздушно-масляный радиатор для охлаждения сжатого воздуха и масла

Контуры движения воздуха и масла

В компрессоре существует два контура движения. Это масляный контур (движение масла внутри компрессора) и воздушный контур (движение воздуха в компрессоре).

Синими стрелками изображено направление движения воздуха.

Красными стрелками изображено направление движения масла.

Контур красного цвета в нижней части рисунка — это масляный контур компрессора. В него входят термостатический клапан и масляный фильтр.

Принцип работы

При включении компрессора сжатый воздух поступает через воздушный фильтр, входное отверстие в торцевой крышке блока сжатия и всасывающий клапан (А).

Далее воздух поступает в блок сжатия (В).

В блоке сжатия (B) воздух сжимается за счет изменения объема камеры сжатия. Камера образуется с помощью статора, ротора и пластин, которые установлены в пазах ротора.

Масляный перепускной клапан (С) предназначен для предотвращения гидравлического удара и выброса излишков масла из камеры сжатия, которые могут остаться после остановки компрессора и, соответственно, перед его запуском.

Воздушно-масляная смесь выходит из блока сжатия (D) и двигается в его нижнюю часть. При выходе из блока сжатия масло отделяется от сжатого воздуха с помощью первичного маслоотделителя.

Масло по стенкам стекает в нижнюю часть блока сжатия (масло показано красным цветом).

Сжатый и предварительно очищенный воздух двигается в сепаратор тонкой очистки (Е), где происходит финальное отделение масла из сжатого воздуха до 3 мг/м3.

Очищенный воздух проходит через клапан поддержания давления (на рисунке цифрой не обозначен) и поступает в воздушно-масляный радиатор (F), где происходит охлаждение.

Далее сжатый воздух поступает в трубопровод к потребителю.

Циркуляция масла

Циркуляция масла происходит за счет разности давлений в разных точках внутри блока сжатия. Имеется два круга циркуляции масла — большой и малый.

Малый круг: масло двигается минуя воздушно-масляный радиатор (F) в случае первичного запуска компрессора, когда масло еще холодное.

Большой круг: масло двигается через воздушно-масляный радиатор (F) в том случае, когда температура масла достигает рабочих режимов (примерно 60-65 С).

Видеобзор

Для наглядности мы записали небольшое видео с нашими комментариями по принципу работы роторно-пластинчатых компрессоров.

Все важные элементы разобраны в этом видео более подробно. Так же есть более подробное описание принципа работы роторно-пластинчатого компрессора.

Также мы публикуем симулятор Hydrovane, с помощью которого можно самостоятельно изучить потоки сжатого воздуха и циркуляции масла внутри компрессора в зависимости от потребления сжатого воздуха.

Для удобства просмотра рекомендую использовать браузеры Opera или Google Chrome (также потребуется последняя версия Addobe Flash Player). И не забудьте включить звук…

Все вопросы, связанные с принципом работы роторно-пластинчатых компрессоров, вы можете задать по электронной почте:

[email protected]

или оставив комментарий через форму ниже. Мы ответим в течение одного рабочего дня.

С уважением,

Константин Широких

covint.ru

роторный компрессор - это... Что такое роторный компрессор?

роторный компрессор

rotary compressor

роторный компрессорНдп. ротационный компрессорКомпрессор объемного действия, в котором рабочие камеры образуются расточкой корпуса и размещенным в ней ротором (роторами), а изменение объемов рабочих камер происходит в результате вращения ротора (роторов).[ГОСТ 28567-90]

Недопустимые, нерекомендуемые

ротационный компрессор

Тематики

EN

DE

Русско-английский словарь нормативно-технической терминологии. academic.ru. 2015.

роторный гироскоп
роторный контакт

Смотреть что такое "роторный компрессор" в других словарях:

роторный компрессор — Ндп. ротационный компрессор Компрессор объемного действия, в котором рабочие камеры образуются расточкой корпуса и размещенным в ней ротором (роторами), а изменение объемов рабочих камер происходит в результате вращения ротора (роторов). [ГОСТ… … Справочник технического переводчика
Роторный компрессор — 49. Роторный компрессор Ндп. Ротационный компрессор D. Drehkolbenverdichter Е. Rotary compressor Компрессор объемного действия, в котором рабочие камеры образуются расточкой корпуса и размещенным в ней ротором (роторами), а изменение объемов… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
роторный компрессор — rotorinis kompresorius statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kompresorius, kurio rotorius perduoda energiją suspaudžiamoms dujoms. Dujos suspaudžiamos, nes mažėja jų užimamos ertmės tūris. Rotoriniai kompresoriai būna mentiniai, sraigtiniai ir… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
многокорпусный роторный компрессор — Ндп. многоцилиндровый компрессор Роторный компрессор, выполненный в двух или более самостоятельных корпусах. Примечание По числу корпусов различают двухкорпусные, трехкорпусные и т.д. компрессоры. [ГОСТ 28567 90] Недопустимые, нерекомендуемые… … Справочник технического переводчика
однокорпусный роторный компрессор — Ндп. одноцилиндровый компрессор Роторный компрессор, выполненный в одном корпусе. [ГОСТ 28567 90] Недопустимые, нерекомендуемые одноцилиндровый компрессор Тематики компрессор … Справочник технического переводчика
Многокорпусный роторный компрессор — 53. Многокорпусный роторный компрессор Ндп. Многоцилиндровый компрессор Роторный компрессор, выполненный в двух или более самостоятельных корпусах. Примечание. По числу корпусов различают двухкорпусные, трехкорпусные и т.д. компрессоры Источник:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Однокорпусный роторный компрессор — 52. Однокорпусный роторный компрессор Ндп. Одноцилиндровый компрессор Роторный компрессор, выполненный в одном корпусе Источник: ГОСТ 28567 90: Компрессоры. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
компрессор с катящимся ротором — Роторный компрессор с двумя рабочими камерами, образуемыми цилиндрической расточкой корпуса, разделительной пластиной и эксцентрично расположенным по отношению к корпусу ротором, обкатывающим внутреннюю поверхность корпуса так, что ось ротора… … Справочник технического переводчика
Компрессор винтовой — – роторный компрессор, в котором рабочая камера образуется корпусом и винтообразными роторами, имеющими различные профили зубьев. [ГОСТ 28567 90] Рубрика термина: Компрессорное оборудование Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
компрессор — 3.1 компрессор: Машина для сжатия воздуха. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Компрессор с катящимся ротором — 57. Компрессор с катящимся ротором D. Rollkolbenverdichter Е. Rolling piston compressor Роторный компрессор с двумя рабочими камерами, образуемыми цилиндрической расточкой корпуса, разделительной пластиной и эксцентрично расположенным по… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

normative_ru_en.academic.ru

Роторный компрессор

Изобретение относится к компрессоростроению. Роторный компрессор содержит цилиндрическую рабочую полость с размещенным в ней с эксцентриситетом ротором, всасывающее окно, нагнетательный клапан и разделительный элемент, выполненный в виде валика с цилиндрической поверхностью, параллельной оси вращения ротора, и установленный во вспомогательной полости. Валик жестко закреплен на роторе с возможностью совершения с ним совместного кругового орбитального движения. Ротор с валиком установлены с зазором относительно цилиндрических поверхностей рабочей полости и вспомогательной полости соответственно, что исключает необходимость подачи смазки в рабочую зону компрессора и обеспечивает возможность сжатия чистых газов. 2 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению. Известен роторный компрессор, содержащий цилиндрическую рабочую полость с размещенным в ней с некоторым эксцентриситетом ротором. Работа компрессора основана на изменении объема полости, образованной поверхностями цилиндрической рабочей полости и вращающегося в ней ротора (US 3521981 А, 22.07.1970, 6 F 04 C 17/302).

Известен также роторный компрессор, содержащий цилиндрическую рабочую полость с размещенным в ней с некоторым эксцентриситетом ротором, разделительный элемент, выполненный в виде валика с цилиндрической поверхностью, параллельной оси вращения ротора, при этом диаметр валика меньше диаметра ротора, а валик расположен во вспомогательной полости (AT 395202 В, 27.10.1992, F 04 C 18/356). Недостатком известных конструкций является практически невозможное их использование без значительного количества спрыскиваемой смазочной жидкости, предотвращающей активное трение разделительного элемента. Данное обстоятельство существенно усложняет и повышает стоимость компрессорной установки в том случае, если потребителю необходим чистый сжатый газ, а в отдельных случаях (сжатие кислорода, газов для медицинской техники пищевой, фармацевтической промышленности и т.д) делает использование данного типа компрессора невозможным несмотря на его высокие потенциальные свойства - компактность, возможность создания хорошо уравновешенных конструкций и т. д. Задачей изобретения является исключение необходимости подачи смазки в рабочую зону компрессора и обеспечение возможности сжатия чистых газов. Поставленная задача может быть решена в роторном компрессоре, содержащем цилиндрическую рабочую полость с размещенным в ней с эксцентриситетом ротором, всасывающие окно, нагнетательный клапан и разделительный элемент, выполненный в виде валика с цилиндрической поверхностью, параллельной оси вращения ротора, и установленный во вспомогательной полости, при этом валик жестко закреплен на роторе с возможностью совершения с ним совместного кругового орбитального движения при этом ротор с валиком установлены с зазором относительно цилиндрических поверхностей рабочей полости и вспомогательной полости соответственно. Кроме того, диаметр валика может быть меньше диаметра ролика или валик может быть выполнен в виде кольца с внутренним диаметром, большим диаметра ротора. Сущность изобретения поясняется чертежами (см. фиг. 1-12). На фиг. 1 изображено продольное сечение компрессора, в котором диаметр валика меньше диаметра ротора; фиг. 2-7 служат для пояснения его работы, на них дано последовательное по углу поворота приводненного вала положение рабочего органа. На фиг. 8 изображено продольное сечение компрессора, в котором валик выполнен в виде кольца с внутренним диаметром, большим диаметра ротора; фиг. 9-12 служат для пояснения работы данного варианта компрессора. Компрессор состоит (см. фиг. 1, 2) из обечайки 1, в которой жестко установлены плиты 2 и 3, между которыми зажата корпусная плита 4. Ротор 5 и жестко закрепленный на нем валик 6 представляют собой рабочий орган компрессора, совершающий орбитальное движение (в плоскости, перпендикулярной плоскости фиг. 1) за счет вращения эксцентриков 7, получающих движение от приводного вала 8 через ведущую шестерню 9 и ведомые шестерни 10, 11. Кроме того, с целью полного уравновешивания компрессора на валу 8 в противофазе ротору 5 с валиком 6 установлены противовесы 12 и 13. Рабочая полость 14 соединена через самодействующий клапан 15 с полостью нагнетания 16, из которой сжатый газ попадает потребителю. Пластины 17 и 18 служат для герметизации компрессора и поддержки вала 8. Полость всасывания 19 соединена с источником газа и с камерой 14 через всасывающее окно 20 (см. фиг. 2), которое может быть изготовлено, например, в виде паза в корпусной плите 4. Цилиндрическая поверхность 21 с валиком 6 образуют вспомогательную полость 22, а цилиндрическая поверхность 23 с ротором 5 - рабочую полость 14. Между поверхностями ротора 5 с валиком 6 и окружающими их поверхностями 21 и 23 имеется минимально возможный зазор, обеспечивающий бесконтактную работу компрессора. В компрессоре, изображенном на фиг. 8, плита 2 имеет сегментообразный выступ 24 (см. также фиг. 9), образованный неполными в данном случае цилиндрическими поверхностями 21 и 23, а ротор 6 выполнен в виде кольца, конструктивно совмещенного с ведущей плитой 25, и имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность 26. Плита 25 вместе с ротором 6 получает орбитальное движение от эксцентриков 7. В остальном конструкция, изображенная на фиг. 8, идентична изображенной на фиг. 1, конструкция противовесов аналогична и условно не показана. Между рабочими поверхностями ротора 6 с валиком 5 и окружающими их поверхностями, образующими рабочую камеру, имеется минимально возможный зазор, обеспечивающий бесконтактную работку компрессора. Утолщенными линиями на фиг. 1 и 8 обозначены подшипниковые узлы. Компрессор работает следующим образом (см. фиг. 1-7). Приводной вал получает вращение от двигателя (не показан) и передает его через ведущую шестерню 9 на шестерни 10, 11 и далее - эксцентрикам 7, совершающим синхронное вращение и приводящим в движение ротор 5 с валиком 6, которые таким образом совершают совместное круговое орбитальное движение с некоторым эксцентриситетом, равным эксцентриситету эксцентриков 7. При этом диаметры поверхностей 21, 23, величина эксцентриситета валиков 7 и диаметры ротора 5 и валика 6 выполнены таким образом, что между поверхностями 21, 23 соответственно наружными поверхностями ротора 5 и валика 6 имеется минимальный, измеряемый несколькими микрометрами зазор, то есть при орбитальном движении ротора 5 с жестко установленным на нем валиком 6 не происходит контакта между их поверхностями и поверхностями 21 и 23. Толщина ротора 5 с валиком 6 выполнена на несколько микрометров меньше, чем толщина плиты 4, в связи с чем при орбитальном движении ротора 5 с валиком 6 не происходит их активного трения о плиты 2 и 3. Предположим, что в некоторый момент времени ротор 5 с валиком 6 заняли положение, изображение на фиг. 2 (здесь и далее утолщенной стрелкой показан радиус-вектор, соответствующий угловому смещению ротора 5 с валиком 6). При этом левая и правая половина полости 22 изолированы друг от друга и от полости 14, а сама полость 14 еще соединена со всасывающим окном 20, и, очевидно, газ в ней находится под давлением всасывания. При повороте на некоторый угол против часовой стрелки (см. фиг. 3) всасывающее окно 20 отсекается по полости 14, а сама полость 14 соединяется с правой частью полости 22. Левая часть полости 22 уменьшается в объеме и газ из нее перетекает в сторону всасывающего отверстия 20 через образовавшуюся щель. При дальнейшем повороте (см. фиг. 4) объем рабочей (правой части) полости 14 уменьшается, а объем правой части полости 22 увеличивается, но поскольку диаметр последней меньше, чем диаметр полости 14, то при повороте на один тот же угол и при одинаковом эксцентриситете, что имеет место в заявляемой конструкции, суммарное изменение объема является отрицательным и давление газа повышается, и повышение продолжается до тех пор, пока совместное движение ротора 5 и валика 6 обеспечивает уменьшение суммарного объема полостей 14 и 22. При достижении некоторого давления (давления нагнетания) срабатывает клапан 15 и сжатый газ перетекает из полостей 14, 22 в полость нагнетания 16 и далее - потребителю. Описанное движение ротора 5 с валиком 6 (см. фиг. 3-5) приводит к увеличению левой части полости 14 и всасыванию газа через окно 20. Минимальный объем правая часть полости 14 приобретает в положении, показанном на фиг. 6, а затем, когда она вновь соединяется с правой частью полости 22 (см. фиг. 7), ее объем начинает расти, т.е. процесс нагнетания закончен. Далее цикл повторяется. Компрессор, сечение которого изображено на фиг. 8, работает аналогичным образом (см. фиг. 9-12). За начальное состояние примем положение и правой частью полости 22 и давление в этих полостях равно давлению всасывания, так как они соединены с окном всасывания 20. При повороте ротора 5 с валиком 6 против часовой стрелки (см. фиг. 10) ротор 5 входит в соприкосновение с поверхностью 23 и отсекает таким образом полость 14 от левой части полости 22. При этом полость 14 остается соединенной с небольшой по объему правой частью полости 22. При дальнейшем вращении ротора 5 с валиком 6 (см. фиг. 11) правая часть полости 22 уменьшается практически до нуля при одновременном уменьшении объема полости 14, что приводит к уменьшению их суммарного объема, сжатию газа и при достижении им давления нагнетания - нагнетанию через клапан 15 в полость нагнетании 16 (см. фиг. 8). Дальнейшее орбитальное движение ротора 5 с валиком 6 приводит к разделению полости 14 на две части, причем левая часть соединяется со всасывающим окном 20 и заполняется всасываемым газом, а правая часть полости 14, находящаяся в зоне нагнетательного клапана 15, соединяется с начинающей уменьшаться и еще не разделенной на две части полостью 22 (см. фиг. 12), суммарный объем этих полостей превышает минимально достижимый объем правой части полости 14 (см. фиг. 11), что приводит к падению давления в зоне нагнетательного клапана 15 и прекращению процесса нагнетания (нагнетательный клапан 15 закрывается). При дальнейшем вращении происходит увеличение объема полости 14, идет всасывание газа, и затем цикл повторяется. В предложенных конструкциях роторного компрессора в зоне всасывания, сжатия и нагнетания газа отсутствуют элементы, которые принципиально не могут работать без активного трения, и сила трения которых пропорциональна развиваемому компрессором давлению, как это характерно для известных роторных компрессоров, таким образом может быть организована полностью бесконтактная работа поверхностей, образующих камеру сжатия компрессора, что позволяет сжимать газы и смеси газов без их загрязнения продуктами износа и частицами смазочных жидкостей и их паров, а также существенно продлить ресурс работы компрессора. Кроме того, отсутствие контакта и активного трения между рабочими поверхностями позволяет наносить на них тонкие слои с узконаправленными свойствами, которые практически не будут изнашиваться (хромировать, оксидировать, алитировать, анодировать, плакировать, имплантировать атомы различных металлов и т.д), что позволяет использовать компрессор для сжатия практически любых, в т.ч. и агрессивных к обычным материалам, газов.

Формула изобретения

1. Роторный компрессор, содержащий цилиндрическую рабочую полость с размещенным в ней с эксцентриситетом ротором, всасывающее окно, нагнетательный клапан и разделительный элемент, выполненный в виде валика с цилиндрической поверхностью, параллельной оси вращения ротора, и установленный во вспомогательной полости, отличающийся тем, что валик жестко закреплен на роторе с возможностью совершения с ним совместного кругового орбитального движения, при этом ротор с валиком установлены с зазором относительно цилиндрических поверхностей рабочей полости и вспомогательной полости соответственно. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что диаметр валика меньше диаметра ротора. 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что валик выполнен в виде кольца с внутренним диаметром, большим диаметра ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12

www.findpatent.ru

Компрессор роторный с принципом работы

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для наддува двигателей внутреннего сгорания различного применения, а также для перекачивания и подачи различных газов.

Компрессор роторный содержит полый корпус с торцевыми стенками, в которых посредством подшипников смонтированы установленные в корпусе ведущий и ведомый валы, кинематически связанные синхронизирующей зубчатой передачей, а на валах размещены ведущий и ведомый роторы, установленные с торцевыми зазорами относительно стенок, при этом в подшипниках одной из стенок валы установлены фиксировано от осевого перемещения, а в подшипниках другой стенки - с возможностью осевого перемещения относительно подшипников, на корпусе имеются всасывающее и нагнетательное окна. Подшипники закрыты крышками, закрепленными на наружной поверхности стенок с образованием полостей между внутренней поверхностью крышки и подшипником, на внутренней поверхности корпуса выполнены выпускные каналы, подведенные к нагнетательному окну, на входе в которое установлена перегородка, причем на торцах роторов выполнены выборки, связанные с торцевыми зазорами, а на валах в области установки на них подшипников - пазы, связанные с выборками и с полостями между подшипниками и крышками. Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия, а также снижение шумовых характеристик за счет обеспечения ламинарного потока перекачиваемой среды и увеличение срока эксплуатации за счет обеспечения оптимальных условий для смазки в подшипниковых узлах.

1 п ф-лы, 4 илл.

Полезная модель относится машиностроению, а именно к конструкциям компрессоров, которые могут быть использованы для наддува воздухом двигателей внутреннего сгорания для повышения их крутящего момента, а также для подачи различных газов и жидкостей.

Известен компрессор роторный, корпус которого выполнен из трех герметично разделенных корпусных узлов: центрального, компрессорной камеры первой ступени с рабочей полостью и компрессорной камеры второй ступени с рабочей полостью. Компрессорные камеры отделены от центрального корпуса плитами, на которых закреплены опоры, входящие в расточки центрального корпуса. В гнездах опор размещены подшипники, в которых установлены ведущий вал и ведомый вал, кинематически связанные синхронизирующей косозубой передачей с мелким модулем. На концах валов, закреплены ведущие и ведомые роторы. Ведущие роторы имеют зубья и за ними по ходу вращения - профильные пазы. Ведомые роторы имеют впадины с уплотнительными продольными выступами. Поверхности роторов покрыты антифрикционным материалом. Роторы выполнены из металлокерамики или пластмасс. Для регулирования взаимного расположения роторов друг относительно друга и регулирования боковых зазоров, предусмотрено цанговое крепление роторов. С наружных сторон камеры закрываются крышками. В крышках выполнены выпускные окна. На корпусе имеются всасывающие и нагнетательные патрубки.

Компрессор оснащен теплообменником, установленным в магистрали, соединяющей всасывающий и нагнетательный патрубки. Перед теплообменником расположен вентилятор. В качестве привода вращения роторов компрессора использован электродвигатель, соединенный с ведущим валом компрессора.

При работе компрессора атмосферный воздух подается через всасывающий патрубок в рабочие полости компрессорных камер и попадает в полости между зубьями ведущих и ведомых роторов, где происходит его сжатие с последующей подачей на нагнетательный патрубок. Степень сжатия компрессора определяется площадью сечения выпускного окна.

(см. патент РФ 2180053, кл. F04C 18/08, 2002 г.).

В результате анализа известного компрессора необходимо отметить, что он весьма сложен конструктивно, в том числе в части конструкции подшипниковых опор, громоздок. Регулировка профильных и торцевых зазоров в компрессоре производится только при его сборке. Кроме того, в конструкции данного компрессора имеет место контакт роторов друг с другом, что снижает производительность работы компрессора и срок его эксплуатации.

Известен двухроторный компрессор, содержащий корпус с всасывающим и нагнетательным окнами и с торцевыми крышками, в которых размещены подшипниковые узлы, в опорах смонтированы кинематически связанные синхронизирующей зубчатой передачей ведущий и ведомый валы с размещенными на них ведущим и ведомым роторами. Каждый вал с одной стороны оснащен фиксированной опорой, а с другой стороны - плавающей опорой, причем на валах роторов размещены с одной стороны синхронизирующие косозубые шестерни таким образом, что одна из этих шестерен - плавающая, закреплена у плавающей опоры, а другая - зафиксированная, закреплена у фиксированной опоры.

При работе компрессора на вал роторов передается крутящий момент и роторы, синхронно вращаясь благодаря синхронизирующим шестерням, перегоняют воздух от всасывающего окна к нагнетательному.

В процессе работы компрессора происходит нагрев роторов, корпуса и крышек подшипников, причем температура роторов на 30÷40°C выше температуры корпуса и крышек подшипников за счет передачи части тепла от корпуса и крышек подшипников в атмосферу. В результате один ротор своей фиксированной опорой синхронизирующей шестерни расширяется в сторону плавающей опоры, а другой ротор расширяется от своей фиксированной опоры в сторону плавающей опоры и синхронизирующей шестерни. В результате того, что шестерни косозубые, по линии контакта будет выбираться необходимый зазор, тем самым компенсируется профильный зазор.

(см. патент РФ 2307262, кл F02C 18/08, 2007 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что его конструкция позволяет улучшить расходную характеристику двухроторного компрессора вследствие отсутствия необходимости предварительного назначения увеличенных профильных зазоров между роторами. Однако в данной конструкции, для работы компрессора необходимо устанавливать увеличенные боковые зазоры между роторами и крышками корпуса, для обеспечения возможности осевого перемещения ротора. Увеличенный зазор приводит к значительному снижению коэффициента полезного действия компрессора. Установка профильного зазора происходит за счет осевого перемещения и требует установки увеличенных торцевых зазоров, которые не менее важны, чем профильные.

Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка компрессора роторного, обеспечивающего повышение коэффициента полезного действия, а также снижение шумовых характеристик за счет обеспечения ламинарного потока перекачиваемой среды и увеличение срока эксплуатации за счет обеспечения оптимальных условий для смазки в подшипниковых узлах.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в компрессоре роторном, содержащем полый корпус с торцевыми стенками, в которых посредством подшипников смонтированы установленные в корпусе ведущий и ведомый валы, кинематически связанные синхронизирующей зубчатой передачей, а на валах размещены ведущий и ведомый роторы, установленные с торцевыми зазорами относительно стенок, при этом в подшипниках одной из стенок валы установлены фиксировано от осевого перемещения, а в подшипниках другой стенки с - возможностью осевого перемещения относительно подшипников, на корпусе имеются всасывающее и нагнетательное окна, новым является то, что подшипники закрыты крышками, закрепленными на наружной поверхности стенок с образованием полостей между внутренней поверхностью крышки и подшипником, на внутренней поверхности корпуса выполнены выпускные каналы, подведенные к нагнетательному окну, на входе в которое установлена перегородка, причем на торцах роторов выполнены выборки, связанные с торцевыми зазорами, а на валах в области установки на них подшипников - пазы, связанные с выборками и с полостями между подшипниками и крышками.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:

- на фиг.1 компрессор роторный, осевой разрез:

- на фиг.2 - место А по фиг.1;

- на фиг.3 - место Б по фиг.1;

- на фиг.4 - разрез В-В по фиг.1.

Компрессор роторный содержит полый корпус 1, по торцам закрытый передней 2 и задней 3 торцевыми стенками. Стенки могут быть сьемными, в виде крышек. Одна из стенок может быть выполнена зацело с корпусом. В торцевых стенках смонтированы ведущий 4 и ведомый 5 валы, на которых установлены соответственно, ведущий 6 и ведомый 7 роторы. Ведущий вал 4 пропущен через стенку 2 и на его конце закреплен шкив 8, имеющий возможность связи с приводом (не показан) вращения ведущего вала 4.

В корпусе имеются всасывающее 9 и нагнетательное 10 окна, к которым подведены закрепленные на корпусе всасывающий 11 и нагнетательный 12 патрубки соответственно.

На концах ведущего 4 и ведомого 5 валов закреплены находящиеся в зацеплении ведущая 13 и ведомая 14 синхронизирующие шестерни, образующие синхронизирующую зубчатую передачу.

Ведущий и ведомый роторы имеют несколько лопастей 15, между лопастями образованы впадины, каждая из которых образует с внутренней поверхностью корпуса 1 и стенками 2 и 3 рабочую полость 16. На внутренней поверхности корпуса 1 имеются постепенно расширяющиеся к нагнетательному окну 10 выпускные каналы 17, которые соединяют рабочие полости 16 между лопастями 15 роторов с нагнетательным окном 10. Благодаря наличию выпускных каналов 17 увеличиваются размеры выпускного окна и перекачивание рабочей среды становится более плавным. Кроме того, увеличивается время выпуска рабочей среды через нагнетательное окно 10, что способствует повышению эффективности работы компрессора и снижению его шумовых характеристик.

Роторы 6 и 7 по своим посадочным на валы отверстиям имеют местные расточки 18, что облегчает изготовление отверстий и монтаж роторов на валы. При сборке компрессора роторы устанавливаются в полости корпуса таким образом, чтобы между их торцами и внутренними поверхностями стенок имелись торцевые зазоры 19.

Ведущий вал 4 смонтирован на подшипниках 20 и 21, установленных, соответственно в стенках 2 и 3.

Ведомый вал 5 смонтирован на подшипниках 22 и 23, установленных, соответственно в стенках 2 и 3.

Подшипники снаружи закрыты крышками 24, 25, 26, 27.

На торцах роторов 6 и 7 в области их центральных отверстий, имеются выборки 28, сообщающиеся с торцевыми зазорами 19.

На наружной поверхности ведущего вала 4, в области размещения подшипников 20 и 21, а также на наружной поверхности ведомого вала в области размещения подшипников 22 и 23 выполнены продольные пазы 29. сообщающиеся с торцевыми зазорами 19.

В крышке 24, закрывающей подшипник 20, установлено уплотнение 30. Подшипник 20 поджат к передней крышке 2 посредством втулки 31, надетой на шейку ведущего вала 4, один торец которой контактирует с торцом шкива 8, а на другом - контактирующим с подшипником 20, выполнены радиальные прорези (позицией не обозначены). Данные прорези соединяют полость, образованную между внутренним торцом крышки 24 и подшипником 20 с продольными пазами 29.

Роторы 6 и 7 установлены в корпусе 1 таким образом, что их выступы имеют с внутренней поверхностью корпуса 1 радиальный зазор 32.

Установленные в задней стенке 3 подшипники 21 и 22 закрыты крышками 25 и 26, прикрепленными к стенке 3. Между внутренними поверхностями крышек и подшипниками образованы полости. В крышках 25 и 26 установлены имеющие опорные конусы 33 манжеты 34. Манжеты 34 установлены обратной стороной к роторам компрессора.

В конструкции компрессора роторы имеют две фиксированные подшипниковые опоры 20 и 23 в крышке передней, в которых валы имеют возможность только вращения, и две плавающие подшипниковые опоры 21 и 22 в стенке задней, в которых валы имеют возможность вращения и осевого перемещения относительно подшипников. Фиксация подшипников 20 и 23 в стенке передней происходит за счет регулировочных шайб 35, 36.

В задней стенке 3 наружные обоймы подшипников 21 и 22 зафиксированы жестко крышками 25 и 26. Внутренние обоймы подшипников 21 и 22 установлены на валах 4 и 5 с возможностью скольжения. Такое выполнение подшипниковых опор позволяет достаточно просто и удобно (так как открыто и доступно) выставить торцевые зазоры 19 при сборке компрессора.

При сборке компрессора, сначала выставляют торцевые зазоры 19, путем установки соответствующих регулировочных шайб 35, 36. Затем на корпус 1 устанавливают заднюю стенку 3 (если она съемная) и устраняют зазоры между подшипниками 21, 22 и крышками 25, 26 за счет регулировочных шайб 37. Далее выставляется профильный зазор 38, который фиксируется синхронизирующими шестернями 13, 14, закрытыми снаружи крышкой 39, прикрепленной сьемно в задней стенке. Между крышкой 39 и стенкой 3 образована полость 40.

Установленная в корпусе 1 перегородка 41 разделяет потоки рабочей среды от роторов 6 и 7, не допуская их перемешивания.

Компрессор роторный работает следующим образом.

Всасывающий патрубок 11 соединяют с каналом подвода перекачиваемой среды (пусть это будет воздух), а нагнетательный патрубок 12 - с линией наддува воздуха. Шкив 8 соединяют, например, посредством ремня с приводом его вращения (например, электродвигателем).

При включении привода вращение с ведущего вала 4 передается через синхронизирующие шестерни 13 и 14 на ведомый вал 5, в результате чего ведущий 6 и ведомый 7 роторы приводятся в синхронное вращение Перекачиваемая среда, поступающая в полость корпуса 1 через всасывающее окно 9, захватывается рабочими лопастями 15 роторов, заполняет рабочие полости 16 и передается в выпускные каналы 17, и далее - в нагнетательное окно 10 к нагнетательному патрубку 12. Рабочая среда, прежде чем попасть в нагнетательный патрубок контактирует с перегородкой 41, что исключает столкновение потоков рабочей среды от роторов 6 и 7 и, тем самым, уменьшает шум работы компрессора.

В процессе работы компрессора в полости его корпуса создается избыточное давление воздуха, которое через торцевые зазоры 19 передается на подшипники валов 4, 5. Для исключения влияния избыточного давления перекачиваемой среды на подшипники, используется противодавление, для удержания смазки в подшипниках 20, 21, 22, 23 валов 4 и 5. Для компенсации избыточного давления воздуха на подшипники при работе компрессора, воздух по торцевым зазорам 19 проходит через выборки 28 и попадает в пазы 29, создавая противодавление в полости между манжетами 34 и подшипниками 22, 23 задней стенки, препятствуя выдавливанию из них смазки. В передней стенке воздух по пазам 29 поступает в зазор между подшипниками 20, 24 и крышками 24 и 27, препятствуя выдавливанию из них смазки. Учитывая, что при работе компрессор может создавать избыточное давление внутри корпуса до 0,7 атмосфер. Давление рабочей среды в корпусе 1 распределяется по всей внутренней поверхности компрессора, в том числе воздействует и на подшипники 20, 21, 22, 23. Происходит постепенное выдувание смазки заложенной в подшипники. При организации противодавления за подшипником, смазка в нем сохраняется. При установке традиционных уплотнений (лабиринтных или манжет) возникают силы трения, снижающие эффективность работы компрессора.

В полость за подшипником 20 воздух попадает через пазы 29 и радиальные прорези втулки 31, создавая, таким образом, противодавление за подшипником 20.

При работе компрессора в полости 40 шестеренной передачи 40 создается избыточное давление, которое воздействует на внутреннюю полость манжеты 34, повышая эффективность ее работы, так как кромка манжеты с возрастанием давления в редукторе с большим усилием прижимается к поверхности вала. Для сохранения геометрической формы манжеты 34 используется опорный конус 33. Давление перекачиваемой среды, передаваемое по пазам 29, выравнивает избыточное давление в полости 40 шестеренной передачи, создавая условия работы манжеты 34 более уравновешенными.

Использование заявленной полезной модели обеспечивает повышение коэффициента полезного действия, а также снижение уровня шума работы компрессора и повышение срока эксплуатации компрессора.

Компрессор роторный, содержащий полый корпус с торцевыми стенками, в которых посредством подшипников смонтированы установленные в корпусе ведущий и ведомый валы, кинематически связанные синхронизирующей зубчатой передачей, а на валах размещены ведущий и ведомый роторы, установленные с торцевыми зазорами относительно стенок, при этом в подшипниках одной из стенок валы установлены фиксировано от осевого перемещения, а в подшипниках другой стенки - с возможностью осевого перемещения относительно подшипников, на корпусе имеются всасывающее и нагнетательное окна, отличающийся тем, что подшипники закрыты крышками, закрепленными на наружной поверхности стенок с образованием полостей между внутренней поверхностью крышки и подшипником, на внутренней поверхности корпуса выполнены выпускные каналы, подведенные к нагнетательному окну, на входе в которое установлена перегородка, причем на торцах роторов выполнены выборки, связанные с торцевыми зазорами, а на валах в области установки на них подшипников - пазы, связанные с выборками и с полостями между подшипниками и крышками.

poleznayamodel.ru

Какой компрессор лучше выбрать: винтовой или роторно-пластинчатый?

Роторно-пластинчатые компрессоры, так же как, и винтовые, и поршневые, относятся к компрессорным установкам объёмного типа сжатия. Это означает, что процесс сжатия воздуха происходит за счёт изменения (уменьшения) объема рабочей зоны.

Наиболее наглядным примером объёмного сжатия, является поршневой компрессор, у которого сжатие происходит в полости цилиндров - между корпусом и возвратно-поступательно движущимся поршнем.

При движении поршня вниз из крайней (верхней, на рисунке) “мертвой” точки, в полости между поршнем и поверхностью цилиндра создается разряжение - нагнетательный клапан закрывается, а всасывающий - открывается. Поршень максимально отходит от торца цилиндра, объём полости максимальный, идет процесс всасывания. При движении поршня вверх из нижней “мертвой” точки, объём полости между поршнем и поверхностью цилиндра уменьшается, воздух начинает сжиматься и всасывающий клапан закрывается. При дальнейшем уменьшении объёма и достижении расчётного давления нагнетательный клапан открывается - начинается процесс нагнетания, вплоть до верхней “мёртвой” точки. Затем цикл повторяется.

Упрощённо, процесс объёмного сжатия можно описать так: воздух входит в полость сжатия, имеющую максимальный объём; затем полость сжатия отсекается от всаса и начинает уменьшаться за счёт конструкции камеры сжатия; при достижении минимального объёма (и соответственно максимального давления воздуха) полость сжатия соединяется с нагнетанием.

В винтовом компрессоре сжатие происходит в винтовом канале ограниченном внутренними торцевыми и радиальными поверхностями корпуса компрессорного блока и поверхностями ведущего и ведомого роторов, вращающихся с высокой скоростью.

Зуб ведущего ротора входит в полость канала ведомого ротора и отсекает канал от всасывающей полости винтовой камеры. Заканчивается процесс всасывания воздуха.

Дальнейшее синхронизированное движение роторов уменьшает отсеченный объем до момента совмещения полости канала с нагнетательной полостью винтовой камеры. В этот момент начинается нагнетание. Цикличность определяется количеством зубьев ведущего ротора и процесс почти непрерывный – пульсация потока минимальная.

В роторно-пластинчатом компрессоре воздух сжимается в полости, ограниченной торцевыми и радиальной поверхностями корпуса, пластинами и поверхностью вращающегося ротора. Ось цилиндрического ротора, в продольных каналах которого перемещаются пластины, смещена относительно оси цилиндрической поверхности корпуса. При вращении ротора пластины, под действием центробежной силы, выдвигаются из каналов, и прижимаются к цилиндрической поверхности корпуса.

При движении пластины по зоне всасывания в корпусе, происходит заполнение полости всасывания между поверхностями корпуса, ротора и ближайшей парой пластин.

Как только пластина выходит из зоны всасывания воздуха, полость всасывания отсекается. При дальнейшем вращении, за счет эксцентричного расположения оси ротора к оси корпуса, объем отсеченной полость постоянно уменьшается. Идет процесс сжатия воздуха. При этом пластины, ограничивающие зоны сжатия, постепенно утапливаются обратно в каналы ротора. Как только пластина входит в полость зоны нагнетания на корпусе, происходит истечение сжатого воздуха из максимально уменьшенного отсеченного объема. Идет процесс нагнетания. Цикличность определяется количеством пластин и, поскольку их гарантированно больше, чем зубьев у ведущего вала винтового блока, то процесс почти непрерывный – пульсация потока почти отсутствует.

Если поршневой компрессор существенно отличается от роторных компрессоров, то винтовые и роторно-пластинчатые компрессоры состоят из похожих основных конструктивных элементов:

Фильтр входящего воздуха;
Автоматический впускной клапан масла;
Масляный резервуар;
Компрессорный блок;
Фильтр масла;
Ротор компрессорного блока;
Пластины компрессорного блока;
Фильтровальный элемент сепаратора;
Охладители воздуха/масла;
Водосепаратор (сборник конденсата) и Конденсатоотводчик.

Но если основные конструктивные элементы роторно-пластинчатых и винтовых компрессоров идентичны, то в чём их отличие?

Отличие заключается в конструкции «сердца компрессора» - компрессорном блоке, где и происходит сжатие воздуха.

Уже более полувека, как Ing. Enea Mattei S.p.A. - одна из старейших Итальянских компрессорных фирм, начала производство ротационных пластинчатых компрессоров. Она была одним из первых предприятий в мире, кто начал внедрение этой технологии сжатия в серийное производство воздушных общепромышленных компрессоров. В настоящее время Маттей является крупнейшим производителем компрессоров такого типа, определяя развитие этого перспективного направления в мировом компрессоростроении.

На первых моделях роторно-пластинчатых компрессоров основным недостатком был значительный износ и поломка пластин, участвующих в процессе сжатия, и мировое сообщество сосредоточило внимание на винтовых компрессорах, показавшихся в то время более перспективными. Однако, компания Mattei, одна из немногих, продолжала совершенствовать конструкцию, устраняя недостатки, и очень скоро пользователи во многих странах оценили уникальные достоинства этой техники.

Так в чём же достоинство пластинчатой технологии?

Сравним конструкцию двух объемных камер сжатия: винтовой и пластинчатой, с впрыском смазочно-охлаждающей жидкости (далее – масло).

№

п.п.

ВИНТОВАЯ

КАМЕРА СЖАТИЯ

ПЛАСТИНЧАТАЯ

КАМЕРА СЖАТИЯ

Два ротора сложного спирального профиля: один - с впадинами, второй - с выступами. Размещены внутри корпуса с двумя сопряженными цилиндрическими полостями для роторов.

Один ротор, цилиндрической формы, с продольными прорезями, в которые вставлены плоские пластины. Ротор эксцентрично размещён в корпусе с одной цилиндрической полостью.

Каждый из роторов опирается с обеих сторон на подшипники качения. Поскольку процесс сжатия воздуха происходит вдоль осей роторов, то, для компенсации основных осевых сил, ведущий ротор имеет специальные упорные подшипники. С учётом высоких скоростей вращения роторов, все подшипники сильно нагружены.

Ротор опирается с обеих сторон на подшипники. Но подшипники типовые и менее нагружены, поскольку:

- процесс сжатия воздуха происходит поперёк оси ротора, и осевые силы отсутствуют;

- скорость вращения ротора значительно меньше скорости вращения винтов винтового компрессора.

Количество впадин и выступов роторов, их профиль, угол закручивания винта и т.п., является уникальной разработкой конкретного Производителя. С учётом высоких давлений и температур процесса сжатия, а так же неободимости обеспечения минимальных зазоров, требования к материалу роторов, к обеспечению их геометрии и к качеству их поверхности - очень высокие.

В условиях эксплуатации выполнить качественный ремонт камеры сжатия (за исключением замены подшипников) практически не возможно.

Ротор и внутренняя поверхность корпуса имеют геометрически простые цилиндрические формы. И, как и пластины, возможна их механическая обработка с использованием типового станочного парка (шлифовальные, токарные и фрезерные станки).

За счёт использования простых операций металлообработки обеспечивается высокое качество поверхностей при минимальных затратах.

За счёт сложной конструкции винтовых роторов, значительных осевых усилий на них, наличия тепловых расширений при различных режимах работы компрессорного блока, внутри винтовой камеры сжатия неизбежны перепуски воздуха из зон высокого давления в зоны низкого давления:

В пластинчатом ротационном компрессоре осевые нагрузки отсутствуют. Ротор свободен в своем движении вдоль продольной оси. Компенсация тепловых расширений, равенство зазоров с обоих торцов и эффективная герметизация зазоров обеспечивается масляной пленкой. Масло подается под давлением через отверстия в торцах статора:

Для уплотнения радиальных зазоров между пластинами и корпусом в зону нагнетания также впрыскивается масло:

Скорость вращения приводного двигателя винтового компрессора ~1500 об/мин., а скорость вращения ведущего ротора типовой винтовой камеры сжатия ~2800 об/мин (при давлении 7~8 бар(и)).

Передача крутящего момента от электропривода к валу винтового блока только через повышающую обороты передачу: -клиноременную передачу, - шестеренчатый мультипликатор. Это дополнительные потери, усложнение конструкции, удорожание обслуживания.

Скорость вращения ~1500 об/мин, одинаковая и у приводного двигателя компрессора, и у ротора роторно-пластинчатой камеры сжатия. А у сверхэкономичной модели MAXIMA, скорость вращения ротора - 1000 об/мин (!)

Передача крутящего момента от электропривода к валу пластинчатого блока только через прямую передачу – гибкую пальцевую муфту. Нет потерь на передачу вращения, надежная и простая конструкция, минимальные затраты на обслуживание.

Высокие скорости вращения роторов винтовой камеры определяют высокий шум от винтового компрессора. В том числе и для снижения уровня шума до допустимых величин, винтовые компрессоры поставляются только в шумоизолирующих корпусах. Тем не менее, уровень шума остаётся высоким: 70~75 дБ(А) - у небольших компрессоров и до 85 дБ(А) - у наиболее производительных компрессоров.

Тихоходные пластинчатые камеры сжатия позволяют использовать модели роторно-пластинчатых компрессоров без шумоизолирующего корпуса, но имеющих уровень шума не более 75, 80, 85 дБ(А), и с шумоизолирующем корпусом - до 75 дБ(А) у производительных компрессоров и менее 67~65 дБ(А) у небольших компрессоров.

Резюме:

Более 30 лет назад, компания Mattei, в отличие от многих Изготовителей, не остановилась в разработке технологии сжатия пластинчатой камерой, и не переключилась на винтовой тип компрессорного блока. Компания Mattei решала проблемы конструкции, устраняла недостатки и, добилась успеха ! Современные модели роторно-пластинчатых компрессоров Mattei по экономичности, надёжности и ремонтопригодности превосходят самые лучшие модели винтовых компрессоров.

Уникальное сочетание физических и конструктивных достоинств пластинчатых камер сжатия, отличные технологические решения применённые компанией Mattei в своих роторно-пластинчатых компрессорах и их превосходная эксплуатационная доступность в работе и обслуживании, делает роторно-пластинчатые компрессоры всё более привлекательными для самых разных Потребителей.

Поскольку более 80% совокупных затрат на компрессор составляет оплата его электропотребления, экономичности компрессоров в последние годы уделяется повышенное внимание. В этих условиях экономичность роторно-пластинчатых компрессоров является дополнительным весомым доводом в пользу их использования. Более того, сверхэкономичная серия компрессоров MAXIMA уникальна по своему минимальному удельному электропотреблению даже в сравнении с двуступенчатыми моделями лучших винтовых компрессоров.

www.alev-firm.ru