газовый компрессор

Формула изобретения

Газовый компрессор, содержащий корпус с двумя впускными и двумя выпускными патрубками, размещенные в корпусе два ведущих и два ведомых поршня и механизм синхронизации движения поршней, выполненный в виде планетарной передачи с неподвижной центральной шестерней и двумя сателлитными шестернями, соединенными рычагом, установленным на одной из указанных сателлитных шестерен соосно, а на другой - с эксцентриситетом, каждая пара поршней закреплена на отдельном валу, кинематически соединенном с одной из сателлитных шестерен, указанные валы установлены на одной оси, корпус выполнен из двух полусфер с диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси валов, и содержит две прокладки из антифрикционного теплоизоляционного материала, установленные в диаметральной плоскости, перпендикулярной указанной плоскости разъема, каждый поршень выполнен в виде шаровых секторов, на общей оси с валами установлен вал привода компрессора, кинематически соединенный с указанными валами, патрубки расположены на внешней стороне корпуса поочередно по обе стороны от границ прокладок, а на шаровой поверхности каждого поршня выполнен уплотнительный элемент, представляющий собой упругий элемент, расположенный в проточке, отличающийся тем, что прокладки выполнены из упругоэластичного материала, угол раскрытия боковых поверхностей секторов ведущих поршней равен 86-90°, а угол раскрытия боковых поверхностей секторов ведомых поршней равен 42-83°, при этом проточка выполнена радиальной трапецеидального сечения в шаровой поверхности поршня и ориентирована перпендикулярно оси валов компрессора, основания сечения соотносятся как 1:2-1:5, а боковая сторона равна длине меньшего основания, упругий элемент расположен на дне каждой проточки, имеет в поперечном сечении эллипс, причем больший диаметр эллипса на 3-7% больше длины средней линии трапецеидального сечения проточки, на упругом элементе расположен второй упругий элемент прямоугольного сечения, ширина которого на 2-5% превышает длину меньшего основания проточки, а длина обеспечивает образование выступа на шаровой поверхности поршня высотой 1-3% от меньшего основания проточки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области холодильных установок, и может быть использовано для систем кондиционирования воздуха, преимущественно для транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания.

Известен газовый компрессор (US 3144007 А, 11.08.1964, Н. кл. 418-36), содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, при этом в корпусе размещены два ведущих и два ведомых поршня и механизм синхронизации движения поршней, выполненный в виде планетарной передачи с неподвижной центральной шестерней и двумя сателлитными шестернями, соединенными рычагом, закрепленным на одной из указанных сателлитных шестерен соосно, а на другой - с эксцентриситетом, при этом каждая пара поршней имеет свой вал, кинематически связанный со своей сателлитной шестерней.

Недостатком известного компрессора следует признать низкий коэффициент полезного действия.

Известна роторно-поршневая машина для холодильной газовой установки (RU 2036392 С1, 27.05.1995, F 25 В 1/04), содержащая корпус с двумя впускными и двумя выпускными патрубками, размещенные в корпусе два ведущих и два ведомых поршня и механизм синхронизации движения поршней, выполненный в виде планетарной передачи с неподвижной центральной шестерней и двумя сателлитными шестернями, соединенными рычагом, установленным на одной из указанных сателлитных шестерен соосно, а на другой - с эксцентриситетом, каждая пара поршней закреплена на отдельном валу, кинематически соединенном с одной из сателлитных шестерен, указанные валы установлены на одной оси, корпус выполнен из двух полусфер с диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси валов, и содержит две прокладки из антифрикционного теплоизоляционного материала, установленные в диаметральной плоскости, перпендикулярной указанной плоскости разъема, каждый поршень выполнен в виде шаровых секторов, на общей оси с валами установлен вал привода компрессора, кинематически соединенный с указанными валами, патрубки расположены на внешней стороне корпуса поочередно по обе стороны от границ прокладок, а на шаровой поверхности каждого поршня выполнен уплотнительный элемент, представляющий собой упругий элемент, расположенный в проточке.

Недостатком известного компрессора следует признать низкий коэффициент полезного действия.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемой конструкции, состоит в разработке газового компрессора с повышенным коэффициентом полезного действия.

Технический результат, получаемый при реализации предложенной конструкции, состоит в уменьшении себестоимости эксплуатации газового компрессора за счет увеличения его коэффициента полезного действия.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать газовый компрессор, содержащий корпус с двумя впускными и двумя выпускными патрубками, размещенные в корпусе два ведущих и два ведомых поршня и механизм синхронизации движения поршней, выполненный в виде планетарной передачи с неподвижной центральной шестерней и двумя сателлитными шестернями, соединенными рычагом, установленным на одной из указанных сателлитных шестерен соосно, а на другой - с эксцентриситетом, каждая пара поршней закреплена на отдельном валу, кинематически соединенном с одной из сателлитных шестерен, указанные валы установлены на одной оси, корпус выполнен из двух полусфер с диаметральным разъемом в плоскости, перпендикулярной оси валов, и содержит две прокладки из антифрикционного теплоизоляционного материала, установленные в диаметральной плоскости, перпендикулярной указанной плоскости разъема, каждый поршень выполнен в виде шаровых секторов, на общей оси с валами установлен вал привода компрессора, кинематически соединенный с указанными валами, патрубки расположены на внешней стороне корпуса поочередно по обе стороны от границ прокладок, а на шаровой поверхности каждого поршня выполнен уплотнительный элемент, представляющий собой упругий элемент, расположенный в проточке, согласно изобретению, прокладки выполнены из упругоэластичного материала, угол раскрытия боковых поверхностей секторов ведущих поршней равен 86-90°, а угол раскрытия боковых поверхностей секторов ведомых поршней равен 42-83°, при этом проточка выполнена радиальной трапецеидального сечения в шаровой поверхности поршня и ориентирована перпендикулярно оси валов компрессора, основания сечения соотносятся как 1:2-1:5, а боковая сторона равна длине меньшего основания, упругий элемент расположен на дне каждой проточки, имеет в поперечном сечении эллипс, причем больший диаметр эллипса на 3-7% больше длины средней линии трапецеидального сечения проточки, на упругом элементе расположен второй упругий элемент прямоугольного сечения, ширина которого на 2-5% превышает длину меньшего основания проточки, а длина обеспечивает образование выступа на шаровой поверхности поршня высотой 1-3% от меньшего основания проточки.

В дальнейшем представленный газовый компрессор будет рассмотрен с использованием иллюстративного материала, где на фиг.1 приведен внешний вид газового компрессора, на фиг.2 - внешний вид газового компрессора со снятым кожухом механизма синхронизации, на фиг.3 - продольный разрез газового компрессора, на фиг.4 - поперечный разрез газового компрессора, на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4, на фиг.6 - вид уплотнения поршня.

Газовый компрессор имеет корпус 1, в котором на соосных валах 2 и 3 установлена поршневая группа 4, роторные поршни 5 и 6, которые соединены между собой механизмом 7 синхронизации. Корпус 1 выполнен из двух полусфер 8 и 9 с диаметральным разъемом 10, выполненным перпендикулярно оси валов 2 и 3. На внутренней шаровой полости 11 корпуса 1 по обе стороны плоскости 12, перпендикулярной плоскости разъема 10, расположены компрессорная 13 (выше плоскости 12) и детандерная 14 (ниже плоскости 12) зоны. В плоскости 12 на стенке корпуса 1 между компрессорной 13 и детандерной 14 зонами установлены прокладки 15, выполненные из антифрикционного теплоизоляционного материала. Верхняя часть корпуса 1, образующая компрессорную зону 13 газового компрессора, выполнена оребренной с ребрами 16. Компрессорная 13 и детандерная 14 зоны на корпусе 1 имеют входные 17 и 18 и выходные 10 и 20 патрубки, соединяющие газовый компрессор с теплообменными аппаратами холодильной газовой установки. В нижней части корпуса 1 выполнена монтажная плита 21 для крепления газового компрессора на транспортном средстве.

Механизм синхронизации 7 закрыт кожухом 22, снабженным суфлирующим устройством 23, визуальным указателем 24 уровня масла и сливной пробкой 25.

Поршневая группа 4 газового компрессора содержит два ведущих 5 и два ведомых 6 поршня, выполненных в форме шаровых секторов, закрепленных на опорных валах (ведущем 2 и ведомом 3). Угол раскрытия боковых поверхностей секторов ведущих поршней 5 равен 84-90°, а угол раскрытия боковых поверхностей секторов ведомых поршней 6 равен 42-83°. Конкретные значения углов раскрытия зависят от требуемой производительности компрессора и степени сжатия рабочего тела в компрессоре. По обе стороны боковых плоскостей 26 и 27 ведущих поршней 5 образованы рабочие полости 28 переменного объема, последовательно сообщающиеся с входными (17, 18) и выходными (19, 20) патрубками компрессорной 13 и детандерной 14 зон корпуса 1. Соосные валы 2 и 3 поршневой группы 4 установлены в корпусе 1 на подшипниках 29, закрепленных посредством крышек 30 и 31. Изоляция внутренней полости газового компрессора от окружающей атмосферы осуществлена посредством втулок 32 и 33 с уплотнительными кольцами 34 и 35. На правом конце ведущего вала 2 установлен вал 36 привода компрессора, выполняющий, если он выполнен в виде шкива, также функцию инерционного маховика.

Левые концы соосных валов 2 и 3 соединены между собой механизмом синхронизации 7, выполненным в виде планетарной передачи с центральной неподвижной шестерней 37, установленной вместе с крышкой 31, и двумя подвижными сателлитными шестернями 38 и 39, соединенными рычагом 40. Сателлитная шестерня 38 ведущего ротора установлена на рычаге 41, закрепленном на ведущем валу 2. Сателлитная шестерня 39 ведомого ротора установлена на рычаге 42, закрепленном на ведомом валу 3. Рычаги 41 и 42 имеют противовесы 43 и 44 для устранения динамической неуравновешенности роторов.

Рычаг 40 одним концом закреплен на сателлитной шестерне 39 ведомого ротора, а другим концом - на сателлитной шестерне 38 ведущего ротора. Установочная ось 45 рычага 40 установлена соосно с осью 46 сателлитной шестерни 39 ведомого ротора, а установочная ось 47 рычага 40 установлена с эксцентриситетом к оси 48 сателлитной шестерни 38 ведущего вала.

На шаровой поверхности каждого поршня 5 и 6 выполнен уплотнительный элемент, представляющий собой радиальную проточку 49 прямоугольного сечения, на дне проточки расположен первый упругий элемент 50, имеющий в поперечном сечении окружность, а на первом упругом элементе расположен второй упругий элемент 51.

Газовый компрессор работает следующим образом.

Посредством оси привода 36 поршневую группу 4 приводят во вращение. При вращении ведущих и ведомых поршней 5 и 6, соединенных механизмом 7 синхронизации, в определенном положении поршневой группы 4 полость, образованная шаровой поверхностью корпуса 11 и двумя смежными роторными поршнями 5 и 6, сообщается с входным патрубком 17 компрессорной зоны 13. Через этот патрубок 17 в рабочую полость засасывается газ, который по мере вращения поршневой группы 4 сжимается и выталкивается через выходной патрубок 19 компрессорной зоны 13 в теплообменник (не показан), обеспечивающий отвод тепла сжатия рабочего газа в компрессорной зоне 13. После охлаждения в теплообменнике рабочий газ через входной патрубок 18 детандерной зоны 14 повторно поступает в рабочую полость, в которой осуществляется его расширение и окончательное охлаждение. Охлажденный газ через выходной патрубок 20 детандерной зоны 14 выходит к объекту охлаждения.

Использование предложенной конструкции газового компрессора позволяет примерно на 12-14% уменьшить себестоимость его эксплуатации.