Винтовой однороторный маслозаполненный компрессор

Настоящая полезная модель относится к области компрессорного оборудования и в частности к винтовым компрессорам, которые используются для сжатия воздуха, а также в качестве циркуляционного компрессора в промышленных холодильных установках предприятий пищевой промышленности.
Полезная модель может быть использована в качестве источника сжатого воздуха низкого давления.
Основными факторами, определяющими соотношение цена/качество винтовых компрессоров для получения требуемых параметров сжатого воздуха, являются:
- доступность технологии изготовления;
- низкая стоимость изготовления;
- надежность конструкции;
- энергоэффективность сжатого воздуха.
Известен однороторный винтовой компрессор, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания, центральный винт, установленный в корпусе, и по меньшей мере один дисковый зубчатый отсекатель, установленный с возможностью зацепления с центральным винтом, при этом зубья отсекателя выполнены с возможностью отклонения в плоскости диска относительно оси закрепления и снабжены возвратными пружинами и фиксаторами начального положения, установленными на диске так, что в начальный момент зацепления продольная ось зуба перпендикулярна оси вращения винта (а.с. СССР №1359485, МПК F04C18/16, публикация 1987).
Недостатком известного устройства является повышенная сложность изготовления и низкая надежность компрессора, содержащего большое количество подвижных элементов.
Известен однороторный винтовой компрессор объемного сжатия, маслозаполненного типа, который содержит корпус с патрубками подвода и отвода компримируемой среды, установленный в нем ротор, имеющий глобоидный профиль с рабочими каналами, перекрытыми корпусом, и два отсекателя с прямоугольным профилем зуба, установленные на валах перпендикулярно оси вращения ротора. Рабочие органы компрессора выполнены из антифрикционного материала. Отсекатели установлены симметрично, за счет чего компенсируются радиальные силы (патент США №3133695, МПК F04C 18/16, публикация 1965 г).
Недостатком известного однороторного винтового компрессора является:
- сложная геометрия плотно установленных, взаимо-контактирующих рабочих органов, что требует высокой точности и качества изготовления;
- низкая производительность из-за малого объема рабочих каналов, контактирующих с прямоугольными профилями зубьев отсекателей.
Известен однороторный винтовой компрессор, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания, по меньшей мере один дисковый зубчатый отсекатель, и установленный в корпусе с возможностью зацепления с отсекателем винт, винтовая канавка которого имеет сечение в плоскости вращения отсекателя, ограниченное дугой окружности, при этом зубья отсекателя выполнены в виде винтовых столбов, ограниченных со стороны полостей всасывания и нагнетания кругами, параллельными плоскости вращения отсекателя, причем ось винтовых столбов совпадает с осью вращения отсекателя (а.с. СССР №1813924, МПК F04C 18/16, публикация 1993 г.).
Недостатком известного устройства является то, что из-за неплотного примыкания контактирующих поверхностей рабочих органов, ввиду применения зубьев отсекателей в форме винтового столба, которые недостаточно плотно контактируют с винтовой канавкой, возникает перетекание компримируемой среды из полостей с большим давлением в полости всасывания. В результате перемешивания свежей порции компримируемой среды и перетекаемой среды, поступающей через щели, температура среды в полостях всасывания увеличивается, что приводит к уменьшению производительности компрессора.
Целью настоящей полезной модели является создание простого в изготовлении, дешевого, надежного в эксплуатации и энергоэффективного компрессора.
Поставленная цель достигается путем создания конструкции маслозаполненного компрессора с более плотным примыканием рабочих органов по всей толщине зубьев отсекателей и повышением эффективности процесса сжатия путем усовершенствования окружного профиля зубьев.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.
Винтовой однороторный маслозаполненный 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 канавка 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 канавки ротора, ограниченной дугой окружности в плоскости торцевой поверхности зуба отсекателя. При этом в область зацепления подается масло под наклоном к оси вращения ротора.
min
min
min
На фиг. 1 изображен винтовой однороторный маслозаполненный компрессор - общий вид (вид сбоку); на фиг. 2 - продольный разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - увеличенное изображение зацепления зуба отсекателя и соответствующей канавки ротора с минимальным зазором a в плоскости О-О, образованной торцевой поверхностью зуба отсекателя; на фиг. 5 - зацепление профиля зуба отсекателя и соответствующей канавки ротора в плоскости О-О при нулевом повороте отсекателя, с минимальным зазором a; на фиг. 6 - зацепление профилей зубьев отсекателя и профилей соответствующих канавок ротора в плоскости О-О при повороте отсекателя на угол приблизительно 30°, с минимальным зазором a.
min
Винтовой однороторный маслозаполненный компрессор (см. фиг. 1) содержит корпус, который включает в себя нижнюю часть 1 и верхнюю часть 2, скрепленные разъемным болтовым соединением. Внутри корпуса (см. фиг. 2) установлен центральный ротор 3, имеющий четыре канавки и отсекатели 4 и 5 с зубьями 6 (по пять зубьев соответственно). Ротор 3 установлен на валу 7, который в свою очередь размещен в шариковых радиально-упорных подшипниках 8 и в шариковом радиальном подшипнике 9. Подшипник 9 имеет скользящую посадку на валу 7 - для компенсации тепловых расширений корпуса и вала. Выходной конец вала 7 имеет шпоночный паз со шпонкой 10 (см. фиг. 1) и служит для привода компрессора. Отсекатели 4 и 5 (см. фиг. 3) с зубьями 6 установлены в корпусе компрессора на валах 11 и 12 в роликовых конических подшипниках 13. Для герметизации корпуса (см. фиг. 2) предусмотрены передняя крышка 14 с сальником 15 и манжетой 16, а так же задняя крышка 17 и крышки 18 отсекателей (см. фиг. 3). В частях корпуса компрессора 1 и 2 (см. фиг. 1) предусмотрены отверстия (на фиг. 3 закрыты крышками 18) для установки в рабочей части компрессора отсекателей 4 и 5, окна всасывания 19 и нагнетания 20. Торцевые зазоры между нижней и верхней частями корпуса 1 и 2 и отсекателями 4 и 5 регулируются за счет изменения толщины колец «К», осевой разбег подшипников отсекателей 13 - за счет изменения толщины колец «Л». Кольца прижаты крышками 18 отсекателей. Винтовая канавка ротора (см. фиг. 4, 5, 6), в плоскости О-О, образованной торцевой поверхностью зуба отсекателя, имеет профиль, ограниченный дугой окружности диаметром d. Зубья отсекателей выполнены таким образом, что каждая точка боковой поверхности зуба при повороте на любой угол обеспечивает минимальный зазор a с поверхностью соответствующей винтовой канавки в области зацепления.
min
Профильные минимальные зазоры a (см. фиг. 4, 5, 6) в зацеплении ротора и отсекателей регулируются толщиной регулировочного кольца 21.
К подшипникам ротора и отсекателей, а также в рабочие полости рабочих органов, подается масло через штуцеры 22 с дросселями 23 (см. фиг. 1 и 3).
Винтовой однороторный маслозаполненный компрессор работает следующим образом.
При вращении центрального винта-ротора 3 компримируемая среда через окно всасывания 19 поступает в рабочие полости ротора 3, которые при вращении ротора 3 поочередно изолируются от камеры всасывания 19 зубьями 6 отсекателей 4 и 5, приводимых в движение ротором 3 и вращающихся вокруг своей оси.
При дальнейшем вращении ротора 3 начинается процесс объемного сжатия. Сжатие происходит параллельно в двух противоположных винтовых полостях, что позволяет разгрузить ротор 3 от действия радиальных сил. К моменту окончания сжатия компримируемая среда поступает к окну нагнетания 20 и покидает винтовой компрессор.
Полезная модель расширяет арсенал технических средств, используемых для получения сжатого воздуха, и обеспечивает создание простого в изготовлении, дешевого, надежного в эксплуатации и энергоэффективного компрессора.