РОТОРНЫЙ КОМПРЕССОР

Приложение№2 к решению о выдаче к заявке №2013101446/06(001834)
Роторный компрессор
Заявляемое техническое решение относится к отрасли машиностроения и может быть использовано при изготовлении компрессорного оборудования, предназначенного для сжатия и подачи газообразных сред под давлением, в частности, в пневматических производственных и газотранспортных системах.
Исследование уровня техники позволило выявить аналоги заявляемого технического решения.
Известен роторный компрессор, содержащий корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных в виде роторов с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа (воздуха) (Хлумский В Ротационные компрессоры и вакуум-насосы, Москва, Машиностроение, 1971, с.6-9) [1].
Известен также роторный компрессор, содержащий корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных в виде роторов с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа (воздуха) (Патент RU №2458251, 27.04.2012) [2].
Первый рабочий элемент представляет собой сплошной цилиндр, на поверхности которого выполнено, по меньшей
мере, два продольных паза, а второй рабочий элемент представляет собой полый цилиндр с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки в количестве, равном количеству пазов первого рабочего элемента, при этом второй рабочий элемент расположен на неподвижном валу, в котором выполнены продольный вырез, подобный образующей первого рабочего элемента и обеспечивающий постоянное сопряжение первого рабочего элемента и неподвижного вала, а пазы первого рабочего элемента имеют форму, позволяющую обеспечить прием, сжатие и перенос газа (воздуха) при их взаимодействии с перемычками второго рабочего элемента.
Общим недостатком известных технических решений является высокая трудоемкость и сложность их изготовления, связанные с тем, что необходимо применение в технологическом цикле точного и специализированного оборудования с последующей подгонкой (притиркой) вращающихся рабочих элементов. Кроме того, наличие «мертвого пространства», указанного в [2], приводит к потерям сжатого газа (воздуха), поступающего в магистраль нагнетания.
Задачей заявляемого технического решения является устранение указанных выше недостатков за счет создания и использования новой конструкции роторного компрессора.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение технологичности роторного компрессора, а также повышение производительности компрессора за счет уменьшения потерь сжатого газа (воздуха).
Указанная задача решается тем, что в роторном компрессоре, содержащем корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия и рабочие элементы, расположенные в корпусе, выполненные с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа, согласно полезной модели, один из рабочих элементов выполнен в виде цилиндрического ротора, на наружной поверхности которого расположены зубья, другие два рабочих элемента выполнены в виде роликов, установленных в нижней части корпуса и контактирующих по внешней цилиндрической поверхности с цилиндрической поверхностью ротора, на наружной поверхности роликов выполнены углубления, конгруэнтные форме зуба на наружной поверхности ротора, причем все рабочие элементы установлены с возможностью синхронного вращения, кроме того, нижняя часть корпуса заполнена жидкостью до уровня, обеспечивающего периодическое сжатие газа.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлен один из возможных частных вариантов исполнения предлагаемого устройства.
На фиг.1 - поперечный разрез роторного компрессора.
На фиг.2 - роторный компрессор, вид спереди.
На фиг.3 - роторный компрессор, вид сбоку.
Роторный компрессор содержит цилиндрический корпус 1, во внутренней полости которого установлен цилиндрический ротор 2. На наружной поверхности ротора 2 расположены зубья 3 (количество зубъев должно быть не менее 2-х). В нижней части корпуса 1 выполнены цилиндрические полукорпуса 4, в которых размещены ролики 5, контактирующие по внешней цилиндрической поверхности с цилиндрической поверхностью ротора 1. На наружной поверхности роликов 5 выполнены углубления 6, конгруэнтные форме зуба 3 на наружной поверхности ротора 1. Ротор 1 и ролики 5 установлены с возможностью синхронного вращения посредством классического блока синхронизирующих шестерен 7, установленных в задней части корпуса 1. Устройство снабжено входным 8 и выходным 9 отверстиями, а также входными и выходными трубами 10, служащими для сохранения постоянного уровня жидкости 11, например воды, в нижней части корпуса 1. Величина уровня жидкости 11 в нижней части корпуса 1 выбирается из условия обеспечения герметичного уплотнения межроликового пространства по отношению к сжимаемому газу (воздуху).
Принцип работы предлагаемого роторного компрессора заключается в следующем.
При вращении ротора 2 в начальный момент, в полость между наружной поверхностью ротора 2 и внутренней поверхностью корпуса 1, подается газо-жидкостная смесь через входное отверстие 8. При радиальном перемещении, объем газа (воздуха), ограниченный двумя зубьями 3 ротора 2, перемещается к одному из роликов 5, который вращается синхронно с ротором 2 посредством блока синхронизирующих шестерен 7. При вхождении в зацепление зуба 3 ротора 2 с углублением 6 ролика 5 между роликом 5 и зубом 3 образуется сжимаемый объем, сформированный пространством в корпусе 1 между наружной поверхностью ротора 2 и внутренней поверхностью корпуса 1. Часть поступившей через отверстие 8 жидкости за счет центробежных сил отжимается к внутренней поверхности корпуса 1, что обеспечивает жидкостное уплотнение сопряжений между зубьями 3 ротора 2 и внутренней поверхностью корпуса 1. При приближении зуба 3 к ролику 5 происходит вытеснение сжатого газа (воздуха), остаточный газ (воздух) вытесняется объемом, ограниченным несжимаемой жидкостью 11 между роликами 5. Часть жидкости 11, вытесненная одновременно с газом (воздухом) возвращается в межроликовое пространство за счет гравитационных сил и некоторой пульсации газа (воздуха) из вертикально расположенной выходной трубы 10. В дальнейшем дозированное количество жидкости 11 поступает из сепаратора (условно не показано) или какого-либо дополнительного источника.
Предлагаемый роторный компрессор может работать как с газожидкостными смесями, так и с осушенными газами после сепарации. Его можно использовать взамен дорогостоящих мультифазных компрессоров, которые сложны в изготовлении.
Таким образом, предлагаемый роторный компрессор обладает существенными преимуществами по сравнению с известными, так как является более простым по конструкции и технологичным, поскольку не требуется особая точность изготовления его деталей и это может быть осуществлено посредством общепринятого в машиностроении технологического оборудования. За счет использования жидкости в качестве уплотнительной среды уменьшаются непроизводительные потери сжатого воздуха.