РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР С УПЛОТНИТЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТЬЮ

Полезная модель относится к объемным машинам и может быть использована в качестве компрессора в холодильных машинах и других объектах техники.
Из уровня техники широко известно использование в качестве компрессоров роторно-поршневых машин.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является роторно-поршневой компрессор, содержащий корпус с цилиндрическими расточками, клапан, ротор, имеющий одну лопасть, с соотношением радиуса тела ротора к высоте лопасти 2/1, и пропускной барабан, причем радиус тела ротора равен радиусу барабана (Понятовский С.А. Роторно-поршневая машина Понятовского // Энергетика и промышленность России, май 2012, №10 (198), с.39). В известном устройстве поток газов перемещается под воздействием лопасти, вращающейся в цилиндрической полости. Однако такое устройство обладает недостаточной степенью сжатия газов вследствие потерь газа через зазоры между рабочими поверхностями, а также недостаточной производительностью, что накладывает ряд ограничений при использовании устройства в качестве компрессора.
Технической задачей заявляемой полезной модели является разработка устройства, лишенного указанных недостатков.
Техническим результатом, достигаемым предложенной полезной моделью, является обеспечение высокого выходного давления компрессора и увеличение его производительности.
Указанный технический результат достигается в предложенном роторно-поршневом компрессоре, содержащем корпус с цилиндрическими расточками, клапан, ротор, имеющий одну лопасть, с соотношением радиуса тела ротора к высоте лопасти от 2/1 до 10/1, пропускной барабан с радиусом, равным радиусу тела ротора, емкость для хранения уплотнительной жидкости и отделитель уплотнительной жидкости; уплотнительная жидкость подобрана таким образом, чтобы обеспечить возможность заполнения зазоров между подвижными и неподвижными деталями компрессора уплотнительной жидкостью за счет ее перемещения с потоком газа из емкости для хранения - через входной патрубок, рабочую полость компрессора и соединение выходного патрубка компрессора с отделителем - в отделитель уплотнительной жидкости, и возврата обратно через соединение отделителя с емкостью для хранения.
Циркуляция уплотнительной жидкости с возможностью заполнения зазоров между подвижными и неподвижными деталями компрессора обеспечивает увеличение степени уплотнения между рабочими поверхностями устройства, что оказывает значительное влияние на улучшение технических характеристик компрессора.
В качестве уплотнительной жидкости может быть использована жидкость, вязкость которой при 25°С составляет 0,3-1000 мПа·с. При этом, поскольку в предлагаемом устройстве нет необходимости использования смазочных материалов, основным требованием к уплотнительной жидкости является возможность обеспечения надежной герметизации зазоров, в связи с чем в качестве такой жидкости могут быть использованы, в том числе, и жидкости с высоким коэффициентом трения. Подбор жидкости осуществляется в зависимости от мощности и требуемого выходного давления компрессора. При подборе уплотнительной жидкости также следует учитывать то, что температура ее кипения должна быть выше диапазона рабочих температур компрессора.
Технические характеристики компрессора также зависят от выбора соотношения между радиусом тела ротора и высотой его лопасти. При увеличении этого соотношения в пределах от 2/1 до 10/1 при заданной производительности компрессора выходное давление увеличивается. Изменение указанного соотношения позволяет производить компрессоры, обеспечивающие различное необходимое давление на выходе.
Предложенная полезная модель поясняется рисунком, на котором приведена схема роторно-поршневого компрессора с уплотнительной жидкостью, где
1 - корпус компрессора, 2 - ротор, 3 - барабан, 4 - клапан, 5 - емкость для хранения уплотнительной жидкости, 6 - отделитель уплотнительной жидкости.
Предлагаемое устройство работает следующим образом:
В начале рабочего хода ротор, находящийся за входным отверстием, при своем движении тыльной стороной засасывает газ через входной канал (входной патрубок). При этом фронтальная сторона лопасти ротора выталкивает ранее находящийся в рабочей полости корпуса газ через выходной канал (выходной патрубок). При достижении лопастью выходного канала, клапан закрывает выходной канал. Происходит технологический ход ротора. В этот момент барабан, развернувшись, пропускает лопасть ротора его сквозь паз и далее разворачивается в рабочее положение, а лопасть ротора, пройдя сквозь паз барабана, проходит мимо входного отверстия и оказывается в начале рабочего хода. Далее цикл повторяется.
Для непрерывной подачи воздуха можно использовать несколько параллельных секций в одном корпусе, сдвинутых на некоторый угол друг относительно друга, что обеспечивает непрерывность подачи газа и балансировку вращающихся деталей.
Уплотнение в зазорах происходит следующим образом.
При работе компрессора во входной патрубок корпуса засасывается уплотнительная жидкость, которая потоком газа наносится на поверхность деталей и заполняет зазоры между подвижными и неподвижными деталями компрессора. В процессе работы компрессора уплотнительная жидкость от входа корпуса компрессора потоком газа перемещается к выходу корпуса компрессора и через соединение выходного патрубка компрессора с отделителем попадает в отделитель уплотнительной жидкости, который своим выходом соединен со входом емкости для хранения уплотнительной жидкости.
Предложенная полезная модель, благодаря использованию уплотнительной жидкости, а также изменения соотношения между радиусом тела ротора и высотой его лопасти, позволяет улучшить технические характеристики компрессора и производить компрессоры, обеспечивающие различное необходимое давление на выходе.