способ охлаждения компрессионного блока, работающего в режиме "работа-пауза"

Формула изобретения

Способ охлаждения компрессионного блока, работающего в режиме "Работа"-пауза", заключающийся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от пары эвольвентных спиралей, отличающийся тем, что отвод тепла вынужденным конвективным теплообменом от эвольвентных спиралей в режимах "Работа" и "Пауза" осуществляют вынужденным конвективным теплообменом с внешней поверхности спиралей, а в режиме "Пауза" вынужденным конвективным теплообменом с внутренней поверхности спиралей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессорной технике объемного вытеснения и может быть использовано в бессмазочных компрессионных блоках, где компрессионные элементы самостоятельно замыкают пространство рабочей камеры, работающих в режиме "Работа" - Пауза".

Известен способ охлаждения компрессионного блока, заключающийся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от пары эвольвентных спиралей (см. WO 96/02761 A1, 01.02.1999, F 04 C 29/04).

Недостатком указанного способа является возможность перегрева компрессионного блока в процессе работы в результате поступления в компрессионную камеру постоянно нагреваемого от стенок корпуса и других деталей компрессионного блока воздуха ввиду выбора неоптимальной схемы организации вынужденного воздушного потока. С целью предотвращения выхода из строя компрессионного блока (по прототипу) его останавливают для охлаждения, т.е. работа компрессионного блока в целом осуществляется в повторно-кратковременном режиме. Практически все компрессоры воздушного охлаждения работают в режиме повторяющегося включения и выключения. Конкретные значения периодов работы и останова указываются в технической документации, прилагаемой к каждому конкретному типу компрессора. В период останова компрессионного блока вынужденный конвективный теплообмен не осуществляется, а без него охлаждение компрессионного блока - это длительный процесс отвода тепла конвективным теплообменом от компрессионных элементов, который осуществляется за счет естественного конвективного теплообмена от внешней поверхности эвольвентных спиралей к внутренней поверхности и далее через стенку корпуса, теплопроводностью к внешней поверхности корпуса. От внешней поверхности корпуса отвод тепла осуществляется естественной конвекцией, длительность процесса которой зависит от условий окружающей среды.

Техническая задача изобретения - повышение интенсивности отвода тепла вынужденным конвективным теплообменом от компрессионных элементов и улучшение условий работы компрессионного блока.

Техническая задача в способе охлаждения компрессионного блока, работающего в режиме "Работа" - "Пауза", заключающемся в отводе тепла вынужденным конвективным теплообменом от пары эвольвентных спиралей, достигается тем, что отвод тепла вынужденным конвективным теплообменом от эвольвентных спиралей в режимах "Работа" и "Пауза" осуществляют вынужденным конвективным теплообменом с внешней поверхности спиралей, а в режиме "Пауза" вынужденным конвективным теплообменом с внутренней поверхности спиралей.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа, в разрезе.

Устройство состоит из кронштейна 1, выполненного с возможностью закрепления в области неподвижной 2 и подвижной 3 эвольвентных спиралей компрессионного блока, к части корпуса, где расположен механизм преобразования движения 4. Кронштейн 1 в области эвольвентных спиралей 2, 3 имеет форму полого цилиндра со сквозными окнами, с внешней стороны которых установлен съемный кольцевой фильтрующий элемент 5. Далее кронштейн 1 переходит в полый усеченный конус со сквозными окнами, являющимися продолжением сквозных окон полого цилиндра кронштейна 1. Во внутренней части усеченного конуса кронштейна 1 имеется возможность установки неподвижной эвольвентной спирали 2 компрессионного блока и штуцера, выполненного с возможностью подсоединения к выходу компрессионного блока, переходящего на внешнюю сторону усеченного конуса кронштейна 1 в виде теплообменника 6, выполненного с возможностью соединения с помощью патрубка 7 через механический обратный клапан 8 с нагнетательной линией компрессора, а через электромагнитный клапан 9 с атмосферой. Наружный объем вокруг усеченного конуса кронштейна 1 и теплообменника 6 ограничен конфузором 10, имеющего возможность крепления широкой частью к цилиндрической части кронштейна 1. В узкой части конфузора 10 установлен вентилятор 11.

Рассмотрим конструктивное выполнение устройства охлаждения, закрепленного к компрессионному блоку.

Устройство охлаждения с установленной неподвижной эвольвентной спиралью 2 компрессионного блока в кронштейне 1 закреплено к части корпуса, где расположен механизм преобразования движения 4, передающий к подвижной спирали 3 планетарное движение, который состоит из шарикового противоповоротного устройства 12, являющегося также упорным подшипником, эксцентрикового вала 13 и приводного вала 14.

Рассмотрим способ охлаждения компрессионного блока при работе устройства.

Включаем вентилятор 11. Включаем привод приводного вала компрессионного блока 14. Вентилятор 11 создает разрежение в узкой части конфузора 10, образовавшийся вынужденный воздушный поток, начало которого совпадает с зоной всасывания компрессионных элементов - эвольвентных спиралей 2 и 3 через фильтрующий элемент 5 и систему сквозных окон цилиндрической части кронштейна 1, направлен непосредственно на внешнюю поверхность эвольвентных спиралей 2, 3 и далее через систему сквозных окон усеченной части кронштейна 1 направлен на штуцер - теплообменник 6, попутно обдувая тыльную сторону неподвижной спирали 2 и далее патрубок 7, тем самым осуществляется интенсивный теплоотвод от нагреваемых во время работы компрессионных элементов как в режиме "Работа", так и в режиме "Пауза". Интенсивность вынужденного теплообмена зависит от скорости потока, который обеспечивается характеристиками вентилятора 11. При переходе компрессионного блока в режим "Пауза" управляющий сигнал, поступающий с регулятора давления компрессора, открывает электромагнитный клапан 9 и соединяет выход компрессионной камеры компрессионного блока с атмосферой. Давление в патрубке 7 падает, в результате чего закрывается механический обратный клапан 8, и компрессионная камера компрессионного блока работает как вентилятор, образуя вынужденный воздушный поток, начало которого совпадает с зоной всасывания компрессионных элементов, через фильтрующий элемент 5 и систему сквозных окон цилиндрической части кронштейна 1, тем самым осуществляется интенсивный теплоотвод от внутренних поверхностей компрессионных элементов. Интенсивность вынужденного теплообмена зависит от скорости потока, который обеспечивается производительностью компрессионного блока.

Рассмотрим пример охлаждения компрессионных элементов, выполненных в виде пары эвольвентных спиралей компрессионных блоков производительностью 60 и 120 л/мин при давлении нагнетания 0,5 МПа с помощью предлагаемого способа охлаждения. Конструкции блоков одинаковы. Различие заключается в скорости вращения приводного вала 14, n=1500 об/мин для производительности 60 л/мин и n= 3000 об/мин для производительности 120 л/мин. Воздух, имея начальную температуру 20^oС, нагревается до 160^oС при сжатии его от 0,1 до 0,5 МПа.

Количество теплоты, которое необходимо отвести для нормальной работы компрессионных блоков, составляет для производительности 60 л/мин порядка 650 Вт, а для производительности 120 л/мин - порядка 1000 Вт. С этой целью в компрессионном блоке производительностью 60 л/мин установлен вентилятор, обеспечивающий расход воздушного потока 2,3 м³/мин, а в компрессионном блоке производительностью 120 л/мин установлен вентилятор, обеспечивающий расход воздушного потока 4,6 м³/мин.

В режиме "Пауза" компрессионный блок производительностью 60 л/мин, работая как вентилятор, обеспечивает расход воздушного потока порядка 100 л/мин, компрессионный блок производительностью 120 л/мин, работая как вентилятор, обеспечивает расход воздушного потока порядка 200 л/мин.

Проведение процесса охлаждения по предлагаемому способу позволяет обеспечить нормализацию работы компрессионного блока при температуре окружающей среды до 40^oС.