Компрессор
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении компрессорного оборудования, предназначенного для сжатия и подачи газов под давлением, в частности в пневматических промышленных и транспортных системах. Компрессор содержит корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа. Первый рабочий элемент представляет собой сплошной цилиндр, на поверхности которого выполнено, по меньшей мере, два продольных паза. Второй рабочий элемент представляет собой полый цилиндр с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки в количестве, равном количеству пазов первого рабочего элемента. Второй рабочий элемент расположен на неподвижном валу, в котором выполнен продольный вырез, конгруэнтный образующей первого рабочего элемента и обеспечивающий постоянное сопряжение первого рабочего элемента и неподвижного вала. Пазы первого рабочего элемента имеют форму, позволяющую обеспечить прием, сжатие и перенос газа при их взаимодействии с перемычками второго рабочего элемента. Полезная модель позволяет создать компрессор, обеспечивающий простоту и дешевизну его изготовления, долговечность и универсальность использования, а также обеспечить при его эксплуатации нагнетание газа с малыми пульсациями при отсутствии вибраций и низком уровне шума.
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при изготовлении компрессорного оборудования, предназначенного для сжатия и подачи газов под давлением, в частности в пневматических производственных и транспортных системах.
Из уровня техники хорошо известны аналогичные технические решения.
Так, из уровня техники известен ротационный компрессор (RU 2369776, F04С 18/356, 10.10.2009 г.). Компрессор содержит корпус с торцовыми крышками, всасывающим и нагнетательным окнами, в последнем из которых установлен одноименный клапан, эксцентрично размещенный в корпусе ротор и взаимодействующую с ним разделительную пластину, расположенную в подключенной к источнику охлаждающей и смазывающей жидкости полости корпуса с образованием поршневой пары. Компрессор снабжен кожухом, охватывающим корпус и соединенным с упомянутой полостью через распределительное устройство, выполненное в виде отверстий с установленными в них втулками, имеющими конусообразные усеченные внутренние выступы с меньшим и большим диаметрами. Последние обращены в сторону источника охлаждающей и смазывающей жидкости. Разделительная пластина выполнена с переменным поперечным сечением. Меньшее сечение обращено в сторону ротора, а большее - в сторону полости корпуса. Площадь пластины, обращенная в сторону полости корпуса, определяется из математической зависимости.
Также из уровня техники известен ротационный насос-компрессор (RU 2253755, F04С 18/344, 10.06.2005 г.). Насос-компрессор содержит соосный со статором ротор в форме двух опирающихся на две опоры дисков, скрепленных нагнетаемым крылом в виде большей части кольца, ось тела вращения которого смещена относительно оси вращения ротора на эксцентриситет. Внутрь крыла по оси вращения ротора установлен круглый цилиндрический статор. Образующая линия его цилиндрической части в месте сближения проходит от образующей линии внутренней поверхности нагнетаемого крыла на минимальном расстоянии. В теле статора выполнены прорези, в которые установлены две скрепленные подпружиненными штангами пластинчатые перегородки. Перегородки упираются во внутренние поверхности крыла и в поддерживающие полосы. На один конец оси вращения ротора установлен приводной вал. Второй конец ротора установлен на патрубок выхода. За патрубок насос-компрессор крепится на опоре. При вращении ротора крыло вращается вокруг цилиндрической части статора и нагнетаемой плоскостью охватывает среду. Затем нагнетаемая плоскость крыла входит в контакт с перегородкой, погружает ее в прорезь, сжимает среду и нагнетает сжатую среду под клапаны.
Из уровня техники известны и зарубежные аналоги заявленной полезной модели, в частности, компрессоры и компрессорное оборудование, описание которого раскрыто в патентных публикациях: GB 2111597 А, 06.07.1983, JP 11148477 А, 02.06.1999, GB 925490 A, 08.05.1963. JP 2004144067 A, 20.05.1994, US 6354823 B1, 12.03.2002.
Из уровня техники также известен винтовой роторный компрессор, содержащий корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента (ротора), расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа (В.Хлумский, «Ротационные компрессоры и вакуум-насосы», М., «Машиностроение», 1971 г., стр.6-9). Данный компрессор принят в качестве ближайшего аналога заявленного компрессора (аналог).
Недостатком, присущим перечисленным выше компрессорам, является излишняя трудоемкость их изготовления, обусловленная необходимостью использования высокоточного и достаточно дорогого оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных выше недостатков посредством создания и использования принципиально новой конструкции компрессора, изготовленного по новой технологии.
Техническим результатом полезной модели является повышение технологичности компрессора, заключающееся, в частности, в упрощении технологии его изготовления, а также сокращении расходов на его изготовление и последующую эксплуатацию.
Указанная задача решается посредством создания компрессора, содержащего корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа, в котором 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 выполнен продольный вырез, конгруэнтный 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 при их взаимодействии с перемычками второго рабочего элемента.
Ниже приводятся графические материалы, никоим образом не ограничивающие все возможные варианты осуществления полезной модели.
На фиг.1 - поперечный разрез рабочих элементов компрессора,
На фиг.2 - общий вид компрессора в разрезе,
На фиг.3 - общий вид первого рабочего элемента компрессора,
На фиг.4 - общий вид второго рабочего элемента компрессора.
Компрессор содержит корпус 1 с внутренней расточкой в форме двух цилиндрических колодцев. В одном из колодцев расположен первый рабочий элемент 2, представляющий собой сплошной цилиндр, на поверхности которого выполнено три продольных паза 3. В другом колодце расположен второй рабочий элемент 5, представляющий собой полый цилиндр с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки 6 в количестве, равном количеству пазов первого рабочего элемента. Второй рабочий элемент 5 расположен с возможностью вращения на неподвижном валу 4, в котором выполнен продольный вырез, конгруэнтный поверхности первого рабочего элемента 2. Пазы 3 первого рабочего элемента имеют форму, позволяющую обеспечить прием, сжатие и перенос газа при их взаимодействии с перемычками 6 второго рабочего элемента.
Корпус содержит торцевые плиты 7, которые обеспечивают размещение и возможность вращения первого рабочего элемента 2, размещение силового привода, пары зубчатых колес 9 и 10, синхронизирующих вращение рабочих элементов 2 и 5 и крепление концов 11 и 12 неподвижного вала 4 в крышках 13 и 14. На торцах второго рабочего элемента 5 закреплены крышки 8 с подшипниками для обеспечения возможности его вращения.
Ниже приводится один из примеров осуществления полезной модели, никоим образом не ограничивающий все возможные варианты ее воплощения.
В пространство между двумя перемычками 6 второго рабочего элемента 5 (одна из которых находится во взаимодействии с пазом 3 первого рабочего элемента 2) в зоне всасывания «А» через входное отверстие поступает газ, например, воздух. При повороте второго рабочего элемента 5 это пространство увеличивается до тех пор, пока следующая (по ходу вращения) перемычка 6 не минует входное отверстие. После разобщения заполняемого газом пространства и входного отверстия порция газа «С» без изменения давления (без учета перетечек) будет перенесена в зону сжатия «Б». В зоне «Б» одновременно происходит процесс внутреннего сжатия за счет уменьшения объема зоны сжатия «Б» и процесс внешнего сжатия за счет энергии, накопленной газом в ресивере и магистрали нагнетания, сообщенной с выходным отверстием.
В магистраль нагнетания поступает не вся перенесенная из зоны сжатия «Б» порция газа. Часть газа перетекает в зону всасывания в связи с наличием «мертвого пространства», равного разности объемов паза 3 и перемычки 6. Указанные потери газа частично компенсируются тем, что из зоны всасывания «А» в зону сжатия «Б» первый рабочий элемент 2 переносит порции газа, заполняющего пазы 3.
За один оборот полого цилиндра 5 процесс всасывания, переноса, сжатия и нагнетания повторяется столько раз, сколько перемычек 6 имеет полый цилиндр 5.
Постоянное разделение зоны всасывания «А» и зоны сжатия «Б» обеспечивается тем, что в неподвижном валу 4 выполнен продольный вырез «аб», в который с минимальным зазором входит первый рабочий элемент 2. Созданная таким образом перегородка между зонами «А» и «Б» сохраняется и в момент прохождения перемычки 6 через паз 3, т.к. ширина паза по дуге «cd» меньше, чем участок дуги «аб».
Для предотвращения утечек сжимаемого газа через конструктивные зазоры корпуса используются общеизвестные бесконтактные уплотнения (щелевые, лабиринтные, сотовые и их комбинации).
Заявленный компрессор обладает следующими преимуществами.
1) При работе компрессора не происходит соприкосновение движущихся элементов с неподвижными элементами, т.о. максимально снижены механические потери, связанные с трением, что увеличивает долговечность его использования.
2) Использование в компрессоре рабочих элементов простой конфигурации упрощает и удешевляет его изготовление, т.к. в этом случае не требуется высокая точность обработки, специальное оборудование, технологии и материалы.
3) Конструктивное выполнение одного из рабочих элементов в виде полого цилиндра с симметричными продольными прорезями, образующими перемычки, обеспечивает универсальность привода (в том числе, возможность использования дизельных двигателей в случае мобильной эксплуатации), а также нагнетание газа с малыми пульсациями при отсутствии вибраций и низком уровне шума.
Компрессор может быть использован во всех областях хозяйственной деятельности, где используются компрессоры малой и средней производительности.
Компрессор, содержащий корпус, в котором выполнены входное и выходное отверстия, и два рабочих элемента, расположенных в корпусе, выполненных с возможностью синхронного вращения, обеспечивающего периодическое сжатие газа, отличающийся тем, что 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 выполнен продольный вырез, конгруэнтный 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 при их взаимодействии с перемычками второго рабочего элемента.
