Шнековый компрессор. Шнековый компрессор
Шнековый компрессор
Изобретение относится к устройствам для смешивания, нагнетания и сжатия газов, может использоваться в качестве переносного источника сжатого воздуха для работы самолетного бортового инструмента, в цехах, гаражах, мастерских. В корпусе компрессора установлен конический многозаходный шнек, на входном конце которого расположена крыльчатка для формирования направления газового потока на переднюю кромку винтов шнека. Между шнеком и корпусом установлена эластичная вставка с четырьмя выступами, обеспечивающая минимальный зазор между корпусом и шнеком. Корпус компрессора при помощи резьбового соединения помещен в ресивер. Повышается производительность, снижается шум при работе, уменьшаются габариты. 5 ил.
Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к устройствам для смешивания, нагнетания и других операций, и может быть использовано для сжатия газов.
Известен шнековый компрессор, содержащий корпус, конусный многозаходный шнек, установленный в нем с возможностью осевого перемещения (авт.св. СССР N 641161, F 04 С 17/16, 1979 г.). Недостатком указанного устройства является недостаточная производительность и высокий шум при работе, большие габариты. Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат достигается в шнековом компрессоре, содержащем корпус, конический многозаходный шнек, установленный в нем с возможностью вращения, а на входном конце шнека установлена крыльчатка для формирования направления газового потока на переднюю кромку винтов шнека, а между шнеком и корпусом установлена вставка с четырьмя выступами на наружной поверхности из эластичного материала типа фторопласт, обеспечивающая минимальный зазор между корпусом и шнеком, при этом корпус компрессора помещен в ресивер посредством резьбового соединения. Изобретение поясняется чертежами, на которых изображен шнековый компрессор: на фиг. 1 - продольный разрез; на фиг. 2 - входное сечение компрессора A-A; на фиг. 3 - вид шнека Б-Б на входе; фиг. 4 - вид шнека В-В на выходе; фиг. 5 - выходное сечение Г-Г. Шнековый компрессор состоит из электродвигателя 1, центрирующей муфты 2, вала муфты 3, предохранительной крышки 4, винтов крепления 5, 6 и 7, уплотнения передней опоры вала 8 с подшипником 10, крыльчатки 9, шнекового вала 11, корпуса 12, ребер жесткости с отверстиями 13 ресивера 14, задней опоры вала 15 с подшипниками 18 (выходное устройство), втулки задней опоры 19, винта шайбы 20 и 21 крепления задней опоры компрессора, патрубка 22 для выхода воздуха из ресивера. Для исключения проворачивания вставки 23 на внутренней поверхности корпуса выполнены четыре паза (на черт. не показаны). Компрессор работает следующим образом. Шнековый вал 11 компрессора приводит в движение электродвигатель 1 через центрирующую муфту 2 и вал муфты 3. Соединение вала муфты 3 и вала компрессора 11 происходит при помощи шлицев внутри крыльчатки 9. С целью исключения попадания посторонних предметов во входное отверстие вал центрирующей муфты 3 проходит через крышку 4 с отверстиями для входа воздуха. При вращении крыльчатка 9 создает подпор воздуха на входе в компрессор. Передняя опора вала 8 одновременно является и входным устройством компрессора (см. фиг. 2). Передняя крышка витков шнекового вала находится под углом 180o одним из наивыгоднейших углов атаки к набегающему потоку воздуха, выходящего из крыльчатки 9. Вращаясь, шнековый вал 11 как бы вкручивается в поток воздуха, отбрасывая его назад, т.е. проталкивая вдоль корпуса 12 компрессора. Так как корпус 12 имеет суживающуюся коническую форму, а количество восходящего воздуха должно быть равно количеству выходящего, происходит сжатие воздуха в межвитковых пространствах шнекового вала 11 и корпуса 12. Степень повышения давления зависит от отношения площади входного и выходного устройств. Сжатый в компрессоре воздух выходит через выходное устройство, которое является одновременно задней опорой вала 15 (см. фиг. 4). Через заднюю опору 15 воздух попадает в ресивер 14. Для снижения потерь между торцами витков шнекового вала 11 и корпусом компрессора 12 вдоль всей внутренней поверхности корпуса 12 установлена вставка 23 из материала с низким коэффициентом поверхностного трения. При сборке, благодаря конусности шнекового вала 11, витки шнека сами устраняют зазор, притираясь к вставке 23. Корпус шнекового компрессора 12 с помощью витков и шайб 5 и 6 крепится к передней опоре. Задняя опора 15 при помощи винтов и шайб 20, 21 крепится к корпусу компрессора 12. При помощи резьбы на передней опоре 8 весь компрессор в сборе вкручивается в ресивер 14. При этом средняя часть компрессора 12 опирается на ребро жесткости 13 ресивера 14, а задняя опора вала 15 упирается в заднюю стенку ресивера 14. Таким образом, компрессор жестко закрепляется в ресивере 14. Через отверстия в ребре жесткости 13 ресивера 14 воздух выходит из ресивера через патрубок 22 к потребителям. Заявляемый компрессор имеет малые габариты и создает давление сжатого воздуха в диапазоне от 1 до 25 атм, в зависимости от оборотов. Привод данного компрессора может осуществляться от любого источника энергии, как бортового самолетного (27 В), так и от бытового (220 В), так и от промышленного (380 В). Габариты компрессора могут быть различны, при этом степень сжатия при любых габаритах зависит только от оборотов, что дает возможность создавать компрессор под потребителя.Похожие патенты:
Изобретение относится к технике транспортирования различных вязкопластичных масс и может быть использовано для зачистки и откачки студнеобразных масс в пищевой и химической промышленности, например отстоя растительного масла из накопительных емкостей, перекачки технической крови и мыла, очистки накопительных ям от нефтепродуктов, а также как ручной инструмент водолаза или спасателя службы МЧС при расчистке ила
Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в системах водоснабжения и канализации, в нефтехимической, атомной и других отраслях промышленности при перекачке насосами с высокими антикавитационными и энергетическими качествами жидкостей с повышенными вязкостью и содержанием мехпримесей
Изобретение относится к насосостроению, а именно к осевым насосам, предназначенным для перекачивания однородных и неоднородных жидкостей или масс
Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при создании насосов с высокими энергетическими и антикавитационными качествами, а также длительным ресурсом работы
Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в нефтехимической и атомной промышленности, в системах водоснабжения, сельском хозяйстве и других отраслях при перекачке различного рода жидкостей, в том числе агрессивных и неоднородных по плотности и вязкости
Изобретение относится к насосам и компрессорам необъемного вытеснения, в частности к насосам, использующим вихревое течение жидкости
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве турбопривода либо турбокомпрессора, насоса
Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к осевым многоступенчатым компрессорам и позволяет повысить создаваемое давление и КПД компрессора
Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к компрессорам высокого давления двухконтурных турбореактивных двигателей, преимущественно с большой степенью двухконтурности
Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к осевым многоступенчатым компрессорам
Изобретение относится к вентиляторостроению
Изобретение относится к вентиляторостроению
Изобретение относится к компрессоре строению
Изобретение относится к области энегретики
Изобретение относится к вентиляторостроению и может быть использовано в составе систем терморегулирования изделий авиационной и ракетной техники
Изобретение относится к устройствам для смешивания, нагнетания и сжатия газов, может использоваться в качестве переносного источника сжатого воздуха для работы самолетного бортового инструмента, в цехах, гаражах, мастерских
www.findpatent.ru
Винтовой компрессор Википедия
Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надёжность в работе, малая металлоёмкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Кроме того, использование винтовых компрессоров позволяет экономить электроэнергию до 30 %. Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объёмных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость. Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединён непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъёмов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.
Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.
Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подаётся запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.
Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и камеры оказываются изолированными стенками корпуса и крышками от всасывающего и нагнетательного патрубков.
При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряжённых элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создаёт равномерный поток газа.
Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть позволяют получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.
В маслозаполненных компрессорах ведущий ротор взаимодействует с ведомым непосредственно, без шестерен. Масло, поступающее в полости компрессора обеспечивает интенсивную смазку и абсорбирует значительную часть тепла сжатия компрессора.
В сухих винтовых компрессорах основной и вспомогательный роторы работают без присутствия масла. Для предотвращения контакта роторов и их износа синхронное вращение роторов обеспечивается с использованием синхронизирующих шестерен.[1]
Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.
Есть несколько типов винтовых компрессоров: с прямым приводом и ременным.
Также в наше время широкое распространение получили двухступенчатые винтовые компрессоры. Их особенностью является эксплуатация винтовых пар не с двумя роторами, а с четырьмя, что обеспечивает увеличение производительности на одной и той же электрической мощности до 15 %.
Примечания
- ↑ Блох Х. Компрессоры. Современное применение.. — М.: Техносфера, 2011. — С. 26-28. — 360 с. — ISBN 978-5-94836-281-6.
Литература
wikiredia.ru
Винтовой компрессор - это... Что такое Винтовой компрессор?
Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надёжность в работе, малая металлоёмкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Кроме того, использование винтовых компрессоров позволяет экономить электроэнергию до 30 %. Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объёмных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость. Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединён непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъёмов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.
Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.
Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подаётся запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.
Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и камеры оказываются изолированными стенками корпуса и крышками от всасывающего и нагнетательного патрубков.
При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряжённых элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создаёт равномерный поток газа.
Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть позволяют получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.
Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.
Есть несколько типов винтовых компрессоров: с прямым приводом и ременным.
Литература
- Абдурашитов С. А. «Насосы и компрессоры» М.: Недра, 1974
- Михайлов А. К., Ворошилов В. П., «Компрессорные машины» М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 с.: ил. ISBN 5-283-00090-7
- Сакун И. А. «Винтовые компрессоры» М-Л.: Машгиз, 1960
dal.academic.ru
Винтовые компрессоры в холодильной технике: engineering_ru
Винтовые компрессоры, как правило, содержат два ротора с сопрягающимися профилями, изготовленных в форме спиралей.Роторы вращаются внутри статора. Вращение этих подвижных узлов перемещает хладагент в газовой фазе со стороны всасывания к стороне нагнетания, при этом впадины охватывающего ротора выполняют роль цилиндра, объем которого по мере постепенного приближения к выходу сокращается, а зубья охватываемого ротора обеспечивают сжатие потока. По мере того как сжатый хладагент нагнетается в контур, с верхней стороны винта вновь происходит всасывание, что обеспечивает непрерывность потока. Набольшее распространение получили двухроторные винтовые компрессоры - здесь в основном рассматриваются именно эти компрессоры. Однороторные компрессоры не получили применения.Компания Carrier, пожалуй, единственные из известных мне производителей, кто серийно изготовляет трех роторные винтовые компрессоры. В холодильной технике преимущественно применяются маслозаполненные винтовые компрессоры. Масло явлется уплотнителем для зазоров межу винтами, а также служит для отвда тепла от нагретых деталей, для смазки трещихся деталей и прочее. В системах сжатого воздуха получили распространение как масляные, так и безмасляные компрессоры.
В системах сжатого воздуха принцип абсолютно такой же.Винтовые компрессоры очень хороши для достижения высокого перепада давления и высокой степени сжатия.
Рисунок 1 - Винтовая пара (слева - ведущий, справа - ведомый ротор, красный - нагнетательный порт)
Особенностью винтовых компрессоров является наличие золотника для регулирования производительности, которая регулируется, как правило ступенчато: 25-50-75-100%.
В холодильной технике винтовые компрессоры получили широкое распространение в крупных системах кондиционирования (водоохлаждающие установки - чиллеры), в низкотемпературных системах относительно больших мощностей. Также данные компрессоры нашли широкое применение в транспортных системах.
В мире насчитывается не так много производителей винтовых компрессоров для холодильной техники и систем кондиционирования - это Carrier, Gea Grasso, Bitzer - это наиболее известные бренды на российском рынке.
Рисунок 2 - Открытый винтовой компрессор GEA Grasso - очень хорошо видна винтовая пара. Подразумевается установка внешнего привода (электродвигателя)
Применение винтовых компрессоров в холодильных системах обеспечивает более высокой производительностью данных компрессоров относительно более распространенных поршневых компрессоров и соответственно более низкой стоимостью. Применение винтовых компрессоров наиболее рационально в областях средних и больших производительностей. Хотя в последнее время наблюдается активное применение винтовых компрессоров в транспортных системах, хотя они на данный момент являются более дорогими. Также применение винтовых компрессоров крайне оправданно для достижения низких температур, которые могут быть достигнуты только в двухступечатом цикле сжатия поршневыми компрессорами.
Рисунок 3 - Один из самых распространенных винтовых холодильных компрессоров на Российском рынке - полугерметичных винтовой компрессор Bitzer серии HS. Видно, что винтовая пара и статор расположены в одном корпусе.
Анимационный вид винтового холодильного полугерметичного компрессора Bitzer - именно такие компрессораы получили распространения на ледовых катках:
В настоящее время винтовые компрессоры находят все более широкое применение в холодильной технике.
При написании данного поста использовался "Учебник по холодильной технике" Польманн А.С.
engineering-ru.livejournal.com
Винтовой компрессор - это... Что такое Винтовой компрессор?
Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надёжность в работе, малая металлоёмкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Кроме того, использование винтовых компрессоров позволяет экономить электроэнергию до 30 %. Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объёмных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость. Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединён непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъёмов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.
Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.
Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подаётся запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.
Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и камеры оказываются изолированными стенками корпуса и крышками от всасывающего и нагнетательного патрубков.
При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряжённых элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создаёт равномерный поток газа.
Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть позволяют получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.
Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.
Есть несколько типов винтовых компрессоров: с прямым приводом и ременным.
Литература
- Абдурашитов С. А. «Насосы и компрессоры» М.: Недра, 1974
- Михайлов А. К., Ворошилов В. П., «Компрессорные машины» М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 с.: ил. ISBN 5-283-00090-7
- Сакун И. А. «Винтовые компрессоры» М-Л.: Машгиз, 1960
med.academic.ru
Винтовой компрессор
Изобретение относится к винтовому компрессору. Винтовой компрессор содержит корпус, в котором расположены основной винт и вспомогательный винт, которые имеют соответственно вал и винтовой ротор. Вспомогательный винт в осевом направлении опирается на основной винт. Только основной винт имеет вращающуюся осевую опорную часть, которая опирается на неподвижную осевую опорную часть корпуса. За счет отсутствия упорного подшипника между вспомогательным винтом и корпусом упрощена опора вспомогательного винта. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к винтовому компрессору, в корпусе которого установлены основной винт и вспомогательный винт, каждый из которых имеет вал и винтовой ротор.
Винтовые компрессоры применяют для сжатия газообразного вещества, например воздуха, и для выдачи его в виде сжатого газа. Из DE-A-4227332 известен винтовой компрессор, в котором приводимый в действие электродвигателем основной винт приводит в действие вспомогательный винт. Валы основного и вспомогательного винтов на обоих концах радиально опираются на роликовые подшипники. Кроме того, валы обоих винтов соответственно на одном конце опираются в осевом направлении на несколько шарикоподшипников. Эти упорные подшипники воспринимают возникающие между винтовыми роторами за счет сжатия газа силы в осевом направлении основного и вспомогательного винтов. Подшипники качения во время работы выделяют тепло, которое приводит к неравномерному распределению тепла и тем самым к напряжениям в валу. Из DD-PS 84891 и US-A-3811805 известны компрессоры, в которых основной и вспомогательный винты имеют соответственно упорные подшипники, которые выполнены в виде подшипников скольжения и поэтому создают меньше тепла. В US 3275226 раскрыт винтовой компрессор, в котором основной и вспомогательный винты в осевом направлении опираются на подшипники качения, причем основной винт в осевом направлении дополнительно опирается на диск. Из-за большого количества подшипников для основного и вспомогательного винтов конструкции известных винтовых компрессоров являются сложными и за счет этого их изготовление становится дорогим. Задача изобретения состоит в создании такого винтового компрессора, в котором опоры основного и вспомогательного винтов будут упрощены и усовершенствованы. Эта задача решается согласно изобретению с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Для решения указанной задачи в винтовом компрессоре с корпусом, в котором расположены основной винт и вспомогательный винт, которые имеют соответственно вал и винтовой ротор, вспомогательный винт в осевом направлении опирается на основной винт. Только основной винт имеет вращающуюся осевую опорную часть, которая опирается на неподвижную осевую опорную часть корпуса. Таким образом, вспомогательный винт опирается непосредственно на корпус только через радиальные подшипники. Однако, вспомогательный винт больше не опирается непосредственно на корпус собственным упорным подшипником. Осевые усилия вспомогательного винта передаются через его винтовой ротор на винтовой ротор основного винта. Таким образом, упорный подшипник основного винта, образованный осевыми опорными частями основного винта и корпуса, воспринимает все осевые усилия основного винта и вспомогательного винта. За счет отсутствия упорного подшипника между вспомогательным винтом и корпусом уменьшаются общие затраты на установку основного и вспомогательного винтов по меньшей мере на один (упорный) подшипник. Упорный подшипник, опирающийся на корпус, предусмотрен только для основного винта, на который и без того воздействует наибольшая часть возникающих при сжатии газа осевых усилий. Вспомогательный винт, на который воздействуют значительно меньшие осевые усилия при сжатии газа, через боковые поверхности зубцов своего винтового ротора опирается на винтовой ротор основного винта. Основной винт целесообразно имеет единственный упорный подшипник, поскольку на основной винт действуют большие осевые усилия, чем на вспомогательный винт. При такой конструкции необходимо передавать лишь относительно небольшие осевые усилия вспомогательного винта через зубцы винтового ротора на основной винт. Однако в принципе вспомогательный винт может также опираться в осевом направлении на корпус через упорный подшипник, в то время как основной ротор опирается в осевом направлении через винтовые роторы на вспомогательный винт и не имеет собственного упорного подшипника на корпусе. В предпочтительном варианте выполнения образованный осевыми опорными частями упорный подшипник является подшипником скольжения. Радиальные подшипники также могут быть выполнены как подшипники скольжения. Упорный подшипник скольжения конструктивно намного проще, чем подшипник качения, и поэтому обеспечивает более дешевое изготовление винтового компрессора. Подшипники скольжения имеют дополнительное преимущество, состоящее в том, что они не создают сколько-нибудь значительного тепла, так что валы винтов даже при высоких скоростях вращения остаются свободными от напряжений. Подшипник скольжения можно смазывать тем же средством, которое используется также в качестве смазывающего и уплотняющего средства в компрессорной камере. В качестве антифрикционной, смазывающей и уплотняющей жидкости может использоваться масло или вода. Однако для подшипника может использоваться также воздух. При ременном приводе основного винта на стороне привода предпочтительно используют подшипник качения в качестве радиального подшипника, поскольку подшипники скольжения не пригодны для восприятия экстремально высоких радиальных нагрузок. В предпочтительном варианте выполнения вспомогательный винт опирается в осевом направлении на основной винт исключительно через находящиеся в зацеплении зубцы винтовых роторов. Зубцы винтовых роторов могут быть выполнены так, что на вспомогательном винте возникают очень незначительные осевые усилия или вообще не возникают осевые усилия, так что эти небольшие осевые усилия могут легко передаваться на осевой винт через зубцы винтовых роторов. Нет необходимости в дополнительном устройстве для передачи осевых усилий с вспомогательного винта на основной винт. Вспомогательный винт предпочтительно имеет осевое натяжное устройство, которое предварительно нагружает вспомогательный винт в осевом направлении в сторону выхода. Осевое натяжное устройство не имеет осевого упора, на который мог бы опираться вспомогательный винт, а воздействует на вспомогательный винт, предпочтительно вал вспомогательного винта, с постоянной силой предварительного натяжения, которая приблизительно соответствует ожидаемой осевой нагрузке вспомогательного винта, вызываемой сжатием газа. Таким образом, натяжное устройство приблизительно компенсирует возникающие на вспомогательном винте осевые усилия, так что с вспомогательного винта на основной винт должны передаваться только очень небольшие или никакие усилия. В предпочтительном варианте выполнения осевое натяжное устройство является гидравлическим натяжным устройством, которое воздействует на вал или винтовой ротор вспомогательного винта. Однако натяжное устройство может приводиться в действие также воздухом. Осевая опорная часть основного винта предпочтительно расположена на винтовом роторе основного винта. На корпус опирается не вал основного винта, а винтовой ротор основного винта. Таким образом, винтовой ротор, на котором возникают осевые силы за счет создания давления, а также передаваемые с вспомогательного винта осевые силы, опирается непосредственно на корпус так, что осевые силы могут восприниматься без передачи через дополнительную деталь. Благодаря этому вал не нагружается силами осевой нагрузки основного винта, так что на вал меньше действуют соответствующие моменты вращения и усилия сдвига. В предпочтительном варианте в качестве осевой опорной части основного винта предусмотрена осевая торцевая сторона винтового винта. Осевая опорная часть корпуса является кольцевой рабочей поверхностью, причем обе осевые опорные части образуют подшипник скольжения. Таким образом, торцевая сторона винтового ротора основного винта образует рабочую поверхность, которая опирается на кольцевую рабочую поверхность корпуса. При этой конструкции нет необходимости предусматривать на основном винте специальные опорные части. Таким образом, при такой конструкции изготовление основного винта требует небольших затрат. В альтернативном варианте выполнения основной винт на расположенной на стороне всасывания осевой торцевой стороне винтового ротора имеет в качестве осевой опорной части шайбу подшипника скольжения, которая совместно с осевой опорной частью - рабочей поверхностью корпуса образует подшипник скольжения. Итак на одной торцевой части винтового ротора основного винта предусмотрена кольцеобразная шайба подшипника скольжения, которая образует замкнутую радиальную рабочую поверхность. Торцевая стенка винтового винта, соответственно, шайба скольжения предпочтительно имеет проходящие по существу радиально канавки для антифрикционной жидкости. По этим канавкам антифрикционная жидкость, которая вводится вблизи вала, соответственно, у основания винтового ротора, может за счет центробежных сил проходить дальше наружу. Таким образом, по всему радиусу и периметру винтового ротора образуется пленка скольжения. В предпочтительном варианте выполнения канавки имеют дугообразную форму, причем радиально наружный конец каждой канавки загнут противоположно направлению вращения ротора. За счет этого обеспечивается очень равномерное распределение антифрикционной жидкости по всему радиусу и периметру винтового винта. Канавки предпочтительно имеют Т-образную форму, причем вертикальная часть расположена в радиальном направлении, а горизонтальная часть - касательно к направлению окружности. Т-образные канавки обеспечивают хорошую смазку подшипников скольжения при обоих направлениях вращения основного винта. В предпочтительном варианте выполнения торцевая поверхность винтового ротора вспомогательного винта опирается в осевом направлении на шайбу подшипника скольжения основного винта. Таким образом, торцевая поверхность роторных зубцов вспомогательного винта упирается в расположенную со стороны ротора шайбу подшипника скольжения. За счет этого с помощью простых средств реализуется осевая опора вспомогательного винта, через которую могут передаваться также большие осевые усилия. В предпочтительном варианте выполнения винтовой ротор, вал и шайба подшипника скольжения основного винта выполнены вместе в виде одной детали. Основной винт можно изготовить из выполненных из разного материала соединительных элементов путем литья, литья под давлением и т.п. в негативную форму. В качестве альтернативного решения, шайбу подшипника скольжения можно выполнять отдельно и укреплять на валу и/или винтовом роторе с помощью литья, резьбового соединения или другим образом. При таком отдельном изготовлении шайбы подшипника скольжения и основного винта можно выбирать различные материалы для вала, ротора и шайбы подшипника скольжения, которые лучше соответствуют физическим требованиям к каждой из деталей. Винтовой ротор может быть изготовлен обычным образом, например из соединительных элементов из разного материала, фрезерованием, а затем к винтовому ротору может быть присоединена с помощью резьбового соединения металлическая шайба подшипника скольжения. Согласно предпочтительному варианту выполнения на вал основного, соответственно, вспомогательного винта нанесен специальный рабочий слой радиальной опоры. Основной винт может быть изготовлен, например, в виде одной детали, а затем на вал наносится суперскользящий материал для радиальной опоры. Ниже приводится описание примеров выполнения изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - винтовой компрессор, содержащий основной винт с осевым подшипником скольжения и вспомогательный винт, который в осевом направлении опирается на основной винт; фиг.2 - первый вариант выполнения осевой опорной части основного винта; фиг.3 - второй вариант выполнения осевой опорной части основного винта; фиг.4 - третий вариант выполнения осевой опорной части основного винта; фиг. 5 - первый вариант выполнения основного винта с отдельной опорной шайбой подшипника скольжения; фиг. 6 - основной винт и установленная шайба подшипника скольжения по фиг.5; фиг. 7 - второй вариант выполнения основного винта, выполненного как единое целое; фиг. 8 - третий вариант выполнения основного винта, на вал которого нанесен рабочий слой радиальной опоры. На фиг.1 представлен винтовой компрессор 10, который служит для создания не содержащего масла сжатого газа, например воздуха. Винтовой компрессор 10 состоит из корпуса 12, в котором расположены параллельно друг другу основной винт 14 и вспомогательный винт 16. Основной винт 14 состоит из вала 18, винтового ротора 20 и шайбы 22 подшипника скольжения, которая служит в качестве осевой опорной части основного винта 14. Вспомогательный винт 16 в свою очередь состоит из вала 24 и винтового ротора 26. Как вал 24, так и винтовой ротор 26 вспомогательного винта по диаметру соответственно меньше вала 18 и винтового ротора 20 основного винта 14. Как основной винт 14, так и вспомогательный винт 16 выполнены в виде одной детали из соединительных элементов из разного материала. Основной винт 14 приводится во вращение через цапфу 28 вала, которая выведена за корпус 12. Этот привод осуществляется предпочтительно непосредственно с помощью электродвигателя, расположенного на одной оси с продольной осью основного винта. Для восприятия радиальных сил, которые действуют на основной винт 14, вал 18 основного винта установлен в корпусе 12 на двух радиальных подшипниках 30, 32. Вспомогательный винт также установлен в корпусе 12 на двух радиальных подшипниках 34, 36. Все радиальные подшипники 30, 32, 34, 36 выполнены в виде подшипников скольжения. Заключенное в корпус 12 пространство, в котором расположены винтовой ротор 20 основного винта и винтовой ротор 26 вспомогательного винта, является камерой 27 сжатия винтового компрессора 10, в которой сжимается газ. Корпус 12 на стороне цапфы 28 вала имеет неизображенное отверстие для газа, через которое в камеру 27 сжатия может входить подлежащий сжатию газ. В образованных зубцами 21, 25 винтовых роторов 20, 26 пространствах газ сжимается в камере 27 сжатия и на противоположном осевом конце камеры 27 сжатия выпускается в сжатом состоянии через неизображенное отверстие в корпусе. Эта выходная сторона винтового компрессора, соответственно, основного и вспомогательного винтов 14, 16 называется стороной давления. Радиальные подшипники 30, 32, 34, 36 принципиально выполнены одинаковыми. Через входы 38, 39, 41 антифрикционная жидкость, а именно вода, проходит в кольцевую канавку 44. На валу 18, 24 установлена соответствующая окруженная кольцевой канавкой 44 втулка 46 подшипника, которая имеет три соответствующих радиальных отверстия 48, через которые антифрикционная жидкость может попадать на наружный периметр соответствующего вала 18, 24. В обоих расположенных на стороне давления радиальных подшипниках 32, 36 среда скольжения распределяется в осевом направлении вдоль вала 18, 24, при этом протекающая в направлении камеры 27 сжатия антифрикционная жидкость через кольцевую канавку 50 и коллекторные каналы 52, 54 попадает в сборник 57 антифрикционной жидкости. Через два отверстия 56, 58 антифрикционная жидкость впрыскивается в камеру 27 сжатия. В расположенном со стороны привода радиальном подшипнике 30 основного винта 14 антифрикционная жидкость протекает вдоль втулки 46 подшипника в обоих радиальных направлениях, а именно в направлении выхода 60 антифрикционной жидкости и в направлении шайбы 22 подшипника скольжения. В противоположном стороне давления радиальном подшипнике 34 вспомогательного винта 16 антифрикционная жидкость проходит через осевое отверстие 62 вала и три расположенных под углом 120o друг к другу радиальных отверстия 64 вала 24 к периметру вала, соответственно, к подшипниковой втулке 47. Оттуда антифрикционная жидкость проходит по периметру вала в направлении камеры 27 сжатия. Основной винт 14 имеет упорный подшипник 15, который выполнен в виде подшипника скольжения. Одна осевая опорная часть упорного подшипника 15 образована шайбой 22 подшипника 20 и закрывает его в осевом направлении. Другая осевая опорная часть образована кольцевой рабочей поверхностью 66 корпуса 12. Кольцевые рабочие поверхности 66, 68 шайбы 22 подшипника скольжения и корпуса 12 образуют вместе подшипник скольжения, через который винтовой ротор 20 основного винта 14 опирается непосредственно на корпус 12. Антифрикционная жидкость для упорного подшипника 15 подводится через вход 70 в кольцевую канавку 72 вала 18 основного винта, которая проходит в осевом направлении до шайбы 22 подшипника скольжения. Антифрикционная жидкость подводится под давлением около 10 бар, которое примерно соответствует давлению сжатого газа. Как показано на фиг.2, шайба 22 скольжения имеет несколько проходящих радиально и по дуге наружу заостряющихся канавок 23, через которые под действием возникающих при вращении основного винта 14 центробежных сил антифрикционная жидкость проходит наружу. Антифрикционная жидкость выходит из канавок 23 шайбы 22 скольжения и образует между кольцевыми рабочими поверхностями 66, 68 упорного подшипника 15 пленку, которая обеспечивает опору скольжения. Затем антифрикционная жидкость протекает наружу и попадает, наконец, в камеру 27 сжатия. Вспомогательный винт 16 своими зубцами 25 винтового ротора 26 находится в зацеплении с зубцами 21 винтового ротора 20 основного винта 14. Через боковые поверхности зубцов 21 и 25 осевые силы вспомогательного винта 16 передаются на зубцы 21 основного винта 14. В зоне торцевой стороны 74 вала 24 вспомогательного винта 16 крышка 78 корпуса 12 охватывает пространство 76 для антифрикционной жидкости, в которое вводится эта жидкость для радиального подшипника 34 через вход 40. Антифрикционная жидкость воздействует своим давлением примерно в 10 бар на торцевую поверхность 74 вала 24 и создает за счет этого усилие, действующее на вспомогательный винт 16 в осевом направлении, которое противодействует действующему в результате сжатия газа на вспомогательный винт 16 осевому усилию. Таким образом, это устройство действует в качестве пневматического натяжного устройства, которое подпружинивает вспомогательный винт 16 в осевом направлении, однако не имеет упора для фиксирования вспомогательного винта 16 в определенном осевом положении. Наряду с осевым натяжным устройством 80 и осевой опорой вспомогательного винта через винтовые роторы 20, 26 вспомогательный винт опирается, кроме того, на тыльную сторону 82 шайбы 22 подшипника скольжения, на которую опираются торцевые стороны 83 зубцов 25 винтового винта 26 вспомогательного винта. На фиг. 3 показан второй вариант выполнения шайбы 22' подшипника скольжения, в которой канавки 84 для антифрикционной жидкости выполнены Т-образными. При этом вертикальная канавка 85 расположена радиально, а горизонтальная канавка - тангенциально. При таком выполнении канавок 84 основной винт 14' может работать в обоих направлениях вращения, при этом в обоих направлениях вращения обеспечивается достаточная смазка. На фиг.4 показан другой вариант выполнения основного винта 14'', в котором не предусмотрена шайба подшипника скольжения, а в качестве поверхности подшипника скольжения служит торцевая сторона 88 зубцов 25. Для лучшего распределения антифрикционной жидкости в торцевой поверхности 88 также предусмотрены дугообразные канавки 89. На фиг. 5 показан главный винт 90, который состоит в основном из двух частей, а именно вала 92, который выполнен как единое целое с винтовым ротором 94, например из соединительных элементов из разного материала или металла, и шайбы 22' подшипника скольжения, которая выполнена из материала с хорошими свойствами скольжения. Шайба 22' подшипника скольжения имеет четыре осевые поводковые цапфы 95, которые входят в соответствующие отверстия винтового ротора 94. Как показано на фиг.6, шайбу 22' подшипника скольжения надвигают на вал 92 и поводковые цапфы 95 вводят в соответствующие отверстия винтового ротора 94. Затем шайбу 22' подшипника скольжения соединяют с винтовым ротором 94 винтами. В качестве альтернативного решения шайба подшипника скольжения может быть изготовлена отдельно и затем залита при отливке основного винта 90. На фиг.7 показан основной винт 14 согласно фиг.1. На фиг. 8 показан основной винт, в котором на вал 18 по обе стороны винтового винта 26 нанесен соответствующий рабочий слой 102 радиальной опоры, который имеет лучшие свойства скольжения, чем материал вала, и может состоять из так называемых суперскользящих материалов.Формула изобретения
1. Винтовой компрессор с корпусом (12), в котором расположены основной винт (14, 14'', 90) и вспомогательный винт (16), которые имеют соответственно вал (18, 24, 92) и винтовой ротор (20, 26, 94), отличающийся тем, что вспомогательный винт (16) в осевом направлении опирается на основной винт (14) и что только основной винт (14) имеет вращающуюся осевую опорную часть, которая опирается на неподвижную осевую опорную часть корпуса (12). 2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что образованный осевыми опорными частями упорный подшипник (15) является подшипником скольжения. 3. Компрессор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вспомогательный винт (16) опирается в осевом направлении на основной винт (14) исключительно через находящиеся в зацеплении зубцы (21, 25) винтовых роторов (20, 26). 4. Компрессор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что предусмотрено осевое натяжное устройство (80), которое предварительно нагружает вспомогательный винт (16) в осевом направлении в сторону выхода. 5. Компрессор по п. 4, отличающийся тем, что осевое натяжное устройство (80) является гидравлическим натяжным устройством, которое воздействует на вал (24) или винтовой ротор (26) вспомогательного винта (16). 6. Компрессор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что осевая опорная часть основного винта (14) расположена на винтовом роторе (20). 7. Компрессор по п. 6, отличающийся тем, что в качестве осевой опорной части основного винта (14'') предусмотрена осевая торцевая сторона (88) винтового ротора (20'), а в качестве осевой опорной части корпуса (12) предусмотрена кольцевая рабочая поверхность (66), причем обе осевые опорные части образуют подшипник скольжения. 8. Компрессор по п. 6, отличающийся тем, что основной винт (14) на расположенной на стороне всасывания осевой торцевой стороне винтового ротора (20) имеет в качестве осевой опорной части шайбу (22, 22') подшипника скольжения, которая с осевой опорной частью - рабочей поверхностью (66) корпуса (12) образует подшипник скольжения. 9. Компрессор по п. 7 или 8, отличающийся тем, что торцевая стенка (88) винтового ротора, соответственно шайба (22) подшипника скольжения имеет проходящие по существу радиально канавки (23, 89) для антифрикционной жидкости. 10. Компрессор по п. 9, отличающийся тем, что канавки (23, 89) имеют дугообразную форму. 11. Компрессор по п. 9, отличающийся тем, что канавки (84) имеют Т-образную форму. 12. Компрессор по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что торцевая поверхность винтового ротора (26) вспомогательного винта опирается в осевом направлении на шайбу (22) подшипника скольжения основного винта (14). 13. Компрессор по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что винтовой ротор (20), вал (18) и шайба (22) подшипника скольжения основного винта (14) выполнены вместе в виде одной детали. 14. Компрессор по любому из пп. 8-12, отличающийся тем, что шайба (22') подшипника скольжения соединена с валом (92) или с винтовым ротором (94) основного винта (90) посредством литья, резьбового соединения или другим образом. 15. Компрессор по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что на вал (18, 24) основного и/или вспомогательного винта (14, 16) нанесен рабочий слой (102) радиальной опоры.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8www.findpatent.ru
Винтовой компрессор - это... Что такое Винтовой компрессор?
Конструкция винтового компрессора запатентована в 1934 году. Надёжность в работе, малая металлоёмкость и габаритные размеры предопределили их широкое распространение. Кроме того, использование винтовых компрессоров позволяет экономить электроэнергию до 30 %. Винтовые компрессоры успешно конкурируют с другими типами объёмных компрессорных машин, практически полностью вытеснив их в передвижных компрессорных станциях, судовых холодильных установках.
Типовая конструкция компрессора сухого сжатия, работает без подачи масла в рабочую полость. Компрессор имеет два винтовых ротора. Ведущий ротор с выпуклой нарезкой соединён непосредственно или через зубчатую передачу с двигателем. На ведомом роторе нарезка с вогнутыми впадинами. Роторы расположены в разъёмном корпусе, имеющем один или несколько разъёмов. В корпусе выполнены расточки под винты, подшипники и уплотнения, а также камеры всасывания и нагнетания.
Высокие частоты вращения винтовых компрессоров определяют применение в них опорных и упорных подшипников скольжения.
Между подшипниковыми камерами и винтовой частью роторов, в которых сжимается газ, расположены узлы уплотнений, состоящие из набора графитовых и баббитовых колец. В камеры между группами колец подаётся запирающий газ, препятствующий попаданию масла из подшипниковых узлов в сжимаемый газ, а также газа в подшипниковые камеры.
Касание винтов роторов при отсутствии смазки недопустимо, поэтому между ними оставляют минимальный зазор, обеспечивающий безопасную работу компрессора, а синхронная частота вращения ведущего и ведомого роторов обеспечивается наружными синхронизирующими шестернями. Винтовые поверхности роторов и стенок корпуса образуют рабочие камеры. При вращении роторов объём камер увеличивается, когда выступы роторов удаляются от впадин и происходит процесс всасывания. Когда объём камер достигает максимума, процесс всасывания заканчивается и камеры оказываются изолированными стенками корпуса и крышками от всасывающего и нагнетательного патрубков.
При дальнейшем вращении во впадину ведомого ротора начинает внедряться сопряженный выступ ведущего ротора. Внедрение начинается у переднего торца и постепенно распространяется к нагнетательному окну. С некоторого момента времени обе винтовые поверхности объединяются в общую полость, объем которой непрерывно уменьшается благодаря поступательному перемещению линии контакта сопряжённых элементов в направлении к нагнетательному окну. Дальнейшее вращение роторов приводит к вытеснению газа из полости в нагнетательный патрубок. Из-за того, что частота вращения роторов значительна и одновременно существует несколько камер, компрессор создаёт равномерный поток газа.
Отсутствие клапанов и неуравновешенных механических сил обеспечивают винтовым компрессорам высокие рабочие частоты вращения, то есть позволяют получать большую производительность при сравнительно небольших внешних габаритах.
Маслозаполненные компрессоры допускают меньшие скорости вращения, чем компрессоры «сухого сжатия». Масло в рабочую полость винтового компрессора подается с целью уменьшения перетечек через внутренние зазоры, смазки винтового зацепления роторов и охлаждения сжимаемого газа.
Есть несколько типов винтовых компрессоров: с прямым приводом и ременным.
Литература
- Абдурашитов С. А. «Насосы и компрессоры» М.: Недра, 1974
- Михайлов А. К., Ворошилов В. П., «Компрессорные машины» М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 с.: ил. ISBN 5-283-00090-7
- Сакун И. А. «Винтовые компрессоры» М-Л.: Машгиз, 1960
dic.academic.ru
