ОДНОРОТОРНЫЙ ВИНТОВОЙ МАСЛОЗАПОЛНЕННЫЙ КОМПРЕССОР

Полезная модель относится к области компрессоростроения, в частности к винтовым компрессорам, и может быть применена в оборудовании систем вентиляции и кондиционирования воздуха, в холодильных установках, в транспортных системах охлаждения, для сжатия воздуха в системах пневматики промышленно-производственных нужд.
Известен однороторный винтовой маслозаполненный компрессор (Патент КНР №214660857U, МПК F04C 29/02, дата приоритета 30.12.2020, дата публикации 09.11.2021). Компрессор содержит ротор с рабочими полостями и два зубчатых отсекателя с трапецеидальной формой зуба, входящих в зацепление с ротором и расположенных в едином корпусе. Корпус содержит полости всасывания и нагнетания. Ротор имеет глобоидную форму. Рабочее вещество из области всасывания в винтовые полости поступает через торцевые прорези в виде конического скоса. При вращении ротора рабочие полости поочередно изолируются от области всасывания зубьями отсекателей. После изолирования процесс всасывания заканчивается и следует процесс объемного сжатия. К моменту окончания сжатия рабочее вещество поступает к окну нагнетания и нагнетательный патрубок соответственно. Однороторный винтовой компрессор имеет систему подачи масла, которая предусматривает уменьшение потери давления в трубопроводе подачи масла и подает его точное количество. Недостатками известного однороторного винтового компрессора являются:
- распределение масла производится вокруг ротора, а не в области зацепления поверхности канавки ротора и зуба отсекателя, что не позволяет создать устойчивый масляный слой между кромкой зуба и поверхностью впадины ротора для улучшения условий смазки и уменьшения протечек рабочей среды;
- сложная конструкция системы подачи масла.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является однороторный винтовой маслозаполненный компрессор (патент РФ №199030, МПК F04C 18/16, дата приоритета 21.04.2020, дата публикации 07.08.2020). Компрессор содержит корпус с полостями всасывания и нагнетания, два дисковых зубчатых отсекателя и ротор, установленный в корпусе с возможностью зацепления с зубьями отсекателей, причем винтовая впадина ротора и зубья отсекателей имеют профиль, обеспечивающий при повороте на любой угол минимальный зазор в области зацепления между боковой поверхностью каждого зуба отсекателей и поверхностью соответствующей винтовой впадины ротора, ограниченной дугой окружности в плоскости торцевой поверхности зуба отсекателя, штуцеры подачи масла, расположенные под наклоном к оси вращения ротора. Недостатком известного однороторного винтового компрессора является не эффективное распределение масла в рабочей части компрессора, что негативно сказывается на количестве протечек рабочей среды через зазоры между рабочими органами компрессора и условиях смазки, что сказывается на его сроке эксплуатации.
Целью настоящей полезной модели является создание конструкции однороторного винтового маслозаполненного компрессора, удовлетворяющей требованиям уменьшения протечек рабочей среды через зазоры между рабочими органами компрессора и улучшения условий смазки.
Технический результат заключается в повышении эффективности распределения масла в рабочей части компрессора и продлении его срока эксплуатации.
Сущность заключается в том, что однороторный винтовой маслозаполненный компрессор содержит корпус с полостями всасывания и нагнетания, два дисковых зубчатых отсекателя, ротор, установленный в корпусе с возможностью зацепления с зубьями отсекателей, причем винтовая впадина ротора и зубья отсекателей имеют профиль, обеспечивающий при повороте на любой угол минимальный зазор в области зацепления между боковой поверхностью каждого зуба отсекателей и поверхностью соответствующей винтовой впадины ротора, ограниченной дугой окружности в плоскости торцевой поверхности зуба отсекателя, и штуцеры подачи масла, расположенные в полостях нагнетания и сориентированы в область центра зуба в момент его входа в зацепление с впадиной ротора, при этом на торцевых поверхностях зубьев отсекателей со стороны повышенного давления выполнены радиальные канавки в виде углублений прямой траектории из центра зубьев отсекателей к их кромке.
Повышение эффективности распределения масла в области зацепления зубьев отсекателя и винтовых впадин ротора достигается за счет того, что подача масла осуществляется через штуцеры, которые расположены вблизи центра зуба в момент его входа в зацепление с впадиной ротора. После подачи через штуцер, необходимое количество масла сосредотачивается в радиальных канавках, выполненных на торцах зубьев со стороны повышенного давления от центра зубьев к их кромке и равномерно распределяется, поступая непосредственно в область зацепления зубьев с поверхностью винтовых впадин ротора и образовывая устойчивую масляную пленку. Также, ввиду принципа работы компрессора, при вращении отсекателей, в данном случае, будет образовываться масляный туман в полостях сжатия за счет центробежных сил, дополнительно обеспечивающий создание масляной пленки в рассматриваемом узле трения. Таким образом, уменьшается трение между кромкой зуба отсекателя и поверхностью винтовой впадины ротора и продляется срок их службы.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-4, где на:
фиг. 1 изображен однороторный винтовой маслозаполненный компрессор, поперечный разрез;
на фиг. 2 изображен однороторный винтовой маслозаполненный компрессор со снятой крышкой, вид сверху;
на фиг. 3 изображен зуб отсекателя, выполненный с радиальными канавками, вид сверху;
на фиг. 4 изображен поперечный разрез А-А на фиг. 3.
Однороторный винтовой маслозаполненный компрессор содержит корпус 1 с полостями всасывания 2 и нагнетания 3, в котором установлен ротор 4 и зубчатые отсекатели 5 и 6. Ротор 4 и отсекатели 5 и 6 размещены в корпусе 1 с возможностью зацепления боковой поверхностью зубьев 7 отсекателей 5 и 6 с поверхностью винтовых впадин 8. В корпусе 1 в полостях нагнетания установлены штуцеры 9 для подачи масла, которые сориентированы в область центра зуба в момент его входа в зацепление с впадиной 8 ротора 4. На торцевой поверхности зубьев 7 выполнены радиальные канавки 10 в виде углублений прямой траектории из центра зубьев отсекателей к их кромке.
Однороторный винтовой маслозаполненный компрессор работает следующим образом.
Вращаясь, ротор 4 приводит в движение отсекатели 5 и 6. В процессе работы рабочая среда поступает из полости всасывания 2 в объем винтовой впадины 8, и, изолируясь от области всасывания 2 зубьями 7 отсекателей 5 и 6, образует полость, в которой происходит процесс объемного сжатия с дальнейшей подачей компримируемой среды в область нагнетания 3. Масло в рабочую область компрессора подается через штуцеры 9 и подводится в область зацепления через радиальные канавки 10.
Полезная модель может быть реализована в виде винтового однороторного компрессора со следующими техническим показателями:
Ротор с диаметром 160 мм и длиной 160 мм, материал - сталь 45;
Количество винтовых впадин ротора - 4;
Зубья отсекателя диаметром 30 мм, материал - бронза БР010Ф1;
Количество зубьев на отсекателе - 5;
На торце зубьев по 4 радиальных канавки, углубленных на 2 мм и шириной 2 мм;
Рабочее вещество - воздух;
Частота вращения ротора - 3000 об/мин;
Давление всасывания - 0,1 МПа;
Температуры всасывания - 18°C;
Давление нагнетания - 0,7 МПа,
Температура нагнетания - 83°C;
3
Объемная производительность компрессора - 3,4 м/мин;
Масло турбинное ГОСТ 32-74;
Расход масла - 36 л/мин;
Ожидаемый срок службы рабочих органов компрессора - ротора и зубьев отсекателей - 100 тыс. часов.
Таким образом, конструкция однороторного винтового маслозаполненного компрессора удовлетворяет требованиям уменьшения протечек рабочей среды через зазоры между рабочими органами компрессора и улучшения условий смазки, что продлевает его срок эксплуатации.