Однороторный винтовой компрессор

Настоящая полезная модель относится к машиностроению, преимущественно к компрессоростроению, и может быть использована при создании высокопроизводительных и компактных машин объемного действия различного назначения.
Известен однороторный винтовой компрессор объемного сжатия, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода компримируемой среды, установленные в корпусе ротор, имеющий глобоидный профиль, и два отсекателя с прямоугольным профилем зуба, установленные симметрично на валах, расположенных перпендикулярно оси вращения ротора (патент США №3133695, МПК F04C 18/52, публикация 1964 г).
Недостатками известного однороторного винтового компрессора являются:
- сложная геометрия 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 центральный винт-ротор с рабочими полостями и два зубчатых отсекателя, входящих в зацепление с центральным винтом-ротором и расположенные в едином корпусе. Корпус содержит полости всасывания и нагнетания. При вращении центрального винта-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 (Патент США №3632239, МПК F04C 18/52, публикация 1972 г.).
Недостатками известного однороторного компрессора являются:
-относительно малый объем канавок винта (рабочих полостей), следовательно, меньшая объемная производительность машин данного типа;
- протечки рабочей среды оказывают давление на торец центрального винта ротора со стороны области нагнетания, что прилагает дополнительную нагрузку на опоры центрального винта-ротора;
- конструкция области всасывания на входе рабочей среды в рабочие полости центрального винта-ротора, в процессе работы компрессора, влечет понижение эффективности работы в виде утечек рабочей среды из рабочей области до момента отсечки, обратно в область всасывания. Это влечет за собой потери объемной производительности машины.
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 F04C 18/16, публикация 1987).
Недостатком известного устройства является повышенная сложность изготовления и низкая надежность компрессора, содержащего большое количество подвижных элементов.
Известен однороторный винтовой компрессор, содержащий корпус с полостями всасывания и нагнетания, два дисковых зубчатых отсекателя и установленный в корпусе с возможностью зацепления с отсекателями центральный винт, винтовая канавка которого имеет сечение в плоскости вращения отсекателя, ограниченное дугой окружности, при этом зубья отсекателей 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 конструкции простого в изготовлении и надежного в работе винтового компрессора, повышение его объемной производительности, уменьшение количества протечек в области всасывания и разгрузка опор винта-ротора от воздействия протечек, действие которых направлено на торец центрального винта-ротора со стороны нагнетания.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Однороторный винтовой компрессор содержит корпус с полостями всасывания и нагнетания, два зубчатых отсекателя с окружной формой зуба и центральный винт, винтовые канавки которого имеют в плоскости вращения отсекателей сечение, ограниченное дугой окружности, при этом отсекатели установлены в корпусе с возможностью зацепления с центральным винтом и расположены симметрично относительно него. В торце винта со стороны полости всасывания выполнена кольцевая или цилиндрическая выточка, соединенная радиальными каналами с каждой винтовой канавкой.
Кольцевая или цилиндрическая выточка соединена сквозными осевыми каналами с торцом винта со стороны нагнетания.
На фиг. 1 представлен однороторный винтовой компрессор со снятой крышкой корпуса.
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (насадной винт с кольцевой выточкой на торце со стороны области всасывания).
На фиг. 3-разрез А-А на фиг. 1 (насадной винт с цилиндрической выточкой на торце со стороны области всасывания).
На фиг. 4 изображен винт, изготавливаемый совместно с валом.
Однороторный винтовой компрессор содержит корпус 1 с установленными в нем центральным винтом-ротором 2 и зубчатыми отсекателями 3 и 4. Данные рабочие органы винтового компрессора расположены с возможностью зацепления боковой поверхностью зубьев 5 отсекателя (имеющие в поперечном сечении форму дуги окружности) с поверхностью винтовой канавки 6. В корпусе компрессора образуются полость всасывания 7 и полость нагнетания 8. Поступление рабочей среды в рабочую полость компрессора обеспечивается за счет наличия в конструкции винта-ротора кольцевой выточки 9 или цилиндрической выточки 10 и каналов 11, соединяющих полость выточки 9 или 10 с полостями канавок 6. Винт может быть выполнен как насадной, так и совместно с валом. Перепуск протечек рабочего вещества с торца винта-ротора 2 со стороны нагнетания на сторону всасывания предусмотрен за счет осевых каналов 12.
Однороторный винтовой компрессор работает следующим образом. Процесс всасывания происходит за счет поступления рабочей среды из области всасывания в область кольцевой расточки в винте-роторе, с последующим движением рабочей среды через сквозные каналы в полости винтовых канавок. Предупреждая тем самым потери объемной производительности компрессора. За счет вращения центрального винта-ротора приводятся в движение и совершают вращение вокруг своей оси отсекатели, зубья которых последовательно отсекают полости нагнетания от полости всасывания при вращении винта-ротора с последующим объемным сжатием и нагнетанием рабочей среды. Возникшие протечки из области нагнетания в зазор между торцевой поверхностью винта-ротора и внутренней части корпуса компрессора перепускаются в область всасывания по осевым каналам, соединяющим, соответственно, торец винта в области нагнетания и область всасывания. Таким образом, ликвидируя воздействие газовых сил со стороны нагнетания на опоры винта-ротора.
Соединение полости кольцевой выточки с торцом винта со стороны нагнетания осевыми каналами обеспечивает перепуск протечек со стороны нагнетания в область всасывания. Этим достигается выравнивание давления в области рабочих органов компрессора и разгрузка опор винта от воздействия протечек на торец винта со стороны нагнетания.