Роторный компрессор с жидкостным охлаждением - SU1138052A3

Изобретение относится к насосо- и компрессоростроению и касается усо-вершенствования роторных компрессоров j в которых осуществляется подача в камеры слсатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости.

Известен роторНЕЛЙ компрессор с лаедкостнььч охлажд,ением, содерлсащий корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в корпусе взаимодействующие роторы и регулирующий клапан, установленный с возможностью возв ратно-поступательного перемещения ij ,

Недост.аткагШ этого компрессора являются невысокие надежность и КПД, а также низкая эффективность работы из-за отсутствия возможности регулирования соотношений между объемами . сжимаемого газа и подаваемой в камер сжатия, жидкости.

Наиболее близким кпредлагаемому является роторный комйрессо.р с жидкостным охладцением,, содержащий корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания, расположенные в корпусе взаимодействующие ведущий и ведомый роторы, сообщенную с камерами сжатия разгрузочную камеру с размещенным в ней рег-улирующим клапаном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям роторов, имеющим внутреннро полость и сообщенные с ней отверстия для подачи в камеры сжатия охлаждающей , смазывак1щей и уплотняющей жидкостн и связанным посредством штока порниеМр размещенным в цилиндре, закрепленном на корпусе и подключенном к источнику управляющей среды под

давлением, сообп енный с разгрузочной камерой резервуар для сжатого газа и жидкости и насос для подачт; последг е.й в камеры сжатия,.причем корпус и клапан имеют сообщенные друг с другом кана,пы для npoxo ia охлаяздающей, сма зываю1Дейи уплотняющей жл исости, и канал корпуса подключенк резервуару через указа1П1ый насос, а канал клапана сообщенС его полостью и отверстиями 2J .

Недостатком этого компрессора является невысокая )фективность работы в основном вследствие невозMOJKHOCTH поддержать оптимальное соотношение меж,ду объемами сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия ох.паждающей, смазывающего и уплотняющей хдадкости, так как избыточное коп личество последней приводит к перерасходу энергии,.возникновению шума . и потерям различного рода,

изобретения является повышение эффективности работы компрессора путем поддержания оптимального соотношения между объемами сжимаемого газа и .подаваемой в камеры сжа-гия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости,

УкaзaIiнaя цель достигается тем, что в роторном компрессо.ре с жидкост ным охлаждением, содержащем корпус с камерами всасывания, сжатия и нагнетания , расположенные в корпусе взаимодействующие ; ведупцш и ведомый рото.ры, сообщенную с ка.мерами сжатия разгрузочную камеру с размещенным в ней регулирующим клапаном, установ .ленным с возможностью возвратпо-поступательного перемещения паиаллельно осям роторов, имеющим внутреннюю полость и сообщенные с ней отверстия для подачи в камеры сжатия охлаждающей , смазывающей и уплотняющей жидкости и связанным посредством штока с поршнем, размещенным в цилиндре, закрепленном на корпусе и подключенном к источнику упр авлянлцей среды под давлением, сообщенный с разгрузочной камерой резервуар для сжатого саза и жидкости и насос для подачи последней в камеры сжатия, причем корпус и клапан имеют сообщенные друг с другом каналы для прохода охлаждающей , смазывающей и уплотняющей жидкости, и канал корпуса подключен к резервуару через указанный насос, а.канал клапана сообщен с его полостью и отверстиями, каналы корпуса и клапана соединены с образованием магистрали переменного.проходного сечения, изменяющегося при перемещении регулирзтащего клапана. Каналы корпуса и клапана образова ны сквозными пазами, вьшолненными в контактирующих стенках соответственн корпуса и клапана и частично перекры ваемыми при перемещении последнего. Корпус и клапан имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы , причем выступ клапана расположен внутри выступа корпуса, и каналы кор пуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в контактирующих стенках их выступов и частично перекрываемыми при перемещении кпапа на, а канал-паз клапана сообщен с полостьр.клапана и отверстиями через полость выступа клапана. Корпус и клапан имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу выступы , причем выступ корпуса размещен внутри выступа клапана, а выступ кла пана служит штоком и связан с поршне и каналы корпуса и клапана образованы сквозными пазами, выполненными в контактирующих стенках их выступов и частично перекрываемыми при перемеще нии клапана, а канал-паз корпуса и канал-паз клапана сообщены соответст венно с резервуаром и с полостью клапана и его отверстиями через полости соответствующих трубчатых выступов . Корпус имеет полый трубчатый выступ , служащий каналом корпуса и раз мещенный внутри клапана, имеющего размещенную в его полости регулирующую иглу, частично перекрывающую выходное отверстие трубчатого выступа при перемещении клапана, а полость последнего служит каналом клапана. „ - - fc На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый роторный коьшрессор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения компрессора с выступом клапана, расположенным внутри выступа корпуса; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг, 3; на фиг. 5 - вариант выполнения компрессора с выступом корпуса, размещенным внутри выступа клапана; на фиг. 6 -. разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - вариант вьтолнения компрессора с регулирующей иглой; на фиг. 8 - кривые, иллюстрирующие соотношение между объемами G и L .соответственно сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости. Роторный компрессор с жидкостным охлаждением содержит корпус 1 с камерами 2-4 всасывания, сжатия и нагнетания , расположенные в корпусе взаимодействующие ведущий и ведомый роторы 5 и 6, сообщенную с камерами 3 сжатия разгрузочную камеру 7 с размещенным в ней регулирующим клапаном 8, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения параллельно осям роторов 5 и 6, имеющим внутреннюю полость 9 и сообщенные с ней отверстия 10 для подачи в камеры 3 сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости и связанным посредством штока 11 с поршнем 12, размещенным в цилиндре 13, закрепленном на корпусе 1 и подключенном к источнику -условно не показан) управляющей среды под давлением, сообщенный с разгрузочной камерой 7 резервуар 14 для сжатого газа и жидкости и насос 15 для подачи последней в камеры 3 сжатия , причем корпус 1 и клапан 8 имеют сообщенные друг с другом каналы для прохода охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости, и канал корпуса 1 подключен к резервуару 14 через насос 13, а канал клапана 8 сообщен с его полостью 9 и отверстиями 10. Причем каналы корпуса 1 и клапана 8 соединены с образованием магистрали переменного проходного сечения, изменяющегося при перемещении регулирующего клапана 8.

В соответствии с первым вариантом выполнения (фиг. 1) в компрессоре каналы корпуса 1 и клапана 8 образованы сквозными пазами 16 и 17, выполненными в контактирующих стенках соответственно корпуса 1 и клапана 8 и частично перекрываемыми при перемещении последнего.

В соответствии со вторым вариантом выполнения компрессора (фиг. З) корпус 1 и клапан 8 имеют полые трубчатые коаксиальные друг другу .выступы 18 и 19, причем выступ il9 клапана 8 расположен внутри выступа 18 корпуса 1, и каналы корпуса 1 и клапана 8 Образованы сквозными пазами 20 и 21, выполненными в контактирующих стенках их выступов 18 и 19 и частично перекрываемыми при перемещении клапана 8, а канал-паз 21 клапана 8 сообщей с полостью 9 клапана 8 и отверстиями 10 через полость 22 выступа 19 клапана 8. Согласно третьему варианту выполнения компрессора (фиг. 5) корпус 1 и клапан 8 имеют полые труб- чатые коаксиальные друг другу выступы 23 и 24, причем выступ 23 корпуса 1 размещен внутри выступа 24 клапана 8, а выступ 24 клапана 8 служит штоком и связан с поршнем 12, и каналы корпуса 1 и клапана 8 образованы сквозными пазами 25 и. 26, выполненными в контактирующих стенках их выступов 23 и 24 и частично перекрываемыми при перемещении клапана 8, а канал-паз 25 корпуса 1 и канал-паз 26 клапана 8 сообщены соответственно с резервуаром 14 и с полостью 9 клапана 8 и его отверстиями 10 через полости соответствующих трубчатых выступов 23 и 24, CortiacHO четвертому варианту выполнения компрессора (фиг. /) корпус 1 имеет полый трубчатый выступ 27, служащий каналом корпуса I и размещенный внутри клапана 8, имеющего размещенную в его полости 9 регулирующую иглу 28, частично перекрывающую выходное отверстие трубчатого выступа 27 при перемещении клапана 8-, а полость 9 последнего служит каналом клапана 8.

Валы роторов 5 ги 6 установлены в подшипниках 29 и 30. Участки 31 поверхности клапана 8, обращенной к камерам 3 сжатия, имеют цилиндрическую форму (фиг. 2 и б) в соответствии с формой внутренней поверхности корпуса 1. Причем отверстия 10 клапана

8 выполнены в- гребне, образованном сопряженными цилиндрическими участка- ми его поверхности. У противоположных концов цилиндра 13 предусмотрены впускные отверстия 32 и 33 для управляющей среды под давлением, воздействующей на поршень 12.

Компрессорная установка, в состав которой входит предлагаемый компрессор , содержит теплообменник 34, подключенный посредством трубопровода 35 . к резервуару 14 и к насосу 15 и служащий для охлаждения подаваемой в камеры 3 сжатия жидкости. Выпускное отверстие 36 камеры 4 нагнетания компрессора соединено посредством трубопровода .37 и обратного клапана 38 с резервуаром 14 для сжатого.газа и жидкости. Корпус 1 в нижней части камеры 4 нагнетания имеет углубление 39 для жидкости , причем уровень жидкости в УГ-: лублении 39 не превышает нижней кромки отверстия 36 для сжатого газа, а сама камера 4 нагнетания имеет форму и объем, благоприятствующие первичному разделению выходящей из камер )3 сжатия газожидкостной смеси на газ и жидкость уже в корпусе I компрессора. Углубление 39 посредством насоса 40 и трубопровода 41 сообщено с резервуаром 14. В резервуаре 14 установлен разделитель-сепаратор 42 для более тонкой очистки сжатого газа, и отделенный им участок резервуара 14 подключен к расходному трубопроводу 43 с установленным на нем обратным клапаном 44. Для подачи к .отверстиям 10 регулирующего клапана 8.через магистраль переменного проходного сечения охлаждающей, смазывающей и уплотнянщей жидкости компрессор имеет входные отверстия 45-48, соответственно для первого, второго, третье го и четвертого вариантов вьшолнения.

На приведенном на фиг. 8 графи ке точка Р является опорной, в ней объем G всасываемого и сжимаемого газа составляет 100 Добьем газа при полной нагрузке) и количество L инжектируемой жидкости составляет 100 (оптимальное для работы при полной нагрузке). Кривая А соответствует случаю, когда объем инжектируемой жидкости совсем е регулируется. Кривая В отображает допустимый верхний предел колиества инжектируемой жидкости и опиывается следующей эмпирической форулой: L 103 Кривая С отображает нижний предел количества инжектируемой жидкости. Однако прйктически наилучшие реэультаты достигаются при нижнем пределе, соответствунщем кривой Д, описываемой следующей эмпирической формулой: . 1.а Сравнение прИведеннглх формул и анализ результатов проведенных исследований показывает, что оптимальное соотношение мезлду объемами G и L газа и жидкости, обеспечивается при удовлетворении неравенства L |- . G На практике регулирование объемов осуществляется путем подбора форм и размеров каналов-пазов корпуса и кла пана и выбора соответствующей производительности насоса для нодачи по этим каналам-пазам и магистрали жидкости к камерам сжатия. Роторный компрессор работает следующим образом. В соответствии с изменениями расхода газа, температуры или давления резервуаре 14 управлякицая среда от источника (условно не показан) под давлением вводится через впускное, отверстие 32 или 33 в цилиндр 13 и перемещает размещенный в нем поршень 12 и связанный с ним посредством што ка I 1 клапан 8. В результате перемещения клапана 8 (фиг. 1) изменяется проходное сечение магистрали, образованной каналом-пазом 16 корпуса 1 и каналом-пазом 17 клапана 8. На фиг. 1 регулирующий клапан 8 лзображен в режиме полной нагрузки, когда он смещен настолько, что пазы 16 и 17 полностью сообщены один с другим Соответственно весь объем жидкости, поступающей по трубопроводу 35 из резервуара 14, насосом 15 через отверстие 45, полость 9 и отверстия 10 инжектируется в камеры 3 сжатия. Смесь газа и жидкости из камер З-сж тия поступает в-камеру 4 нагнетания в которой разделяется на газ и жидкость , причем большая часть жидкости собирается в углублении 39, откуда насосом 40 нагнетается в резервуар 14. Весь сжатый газ и очень небольшая часть жидкости через отверстие 36 и обратный клапан 38 по трубопроводу 37 также отводится в-резервуар 14, .где сжатый газ Окончательно очищается от жидкости с помощью разделителясепаратора 42 и по трубопроводу 43 подается потребителю. Для второго варианта выполнения компрессора фиг. 3) регулирование объема жидкости осуществляется аналогичным образом, с той разницей, что жидкость в магистраль поступает через отверстие 46. Б зависимости от того, насколько смещены относительно друг друга выступы 18 и 19 корпуса 1 и клапана 8 и их пазы 20 и 21, определенное количество охлалздающей, смазывающей и уплотняющей жидкости поступает в камеры 3 сжатия через полость трубчатого выступа 19, полость 9 и отверстия IО клапана 8. В соответствии с третьим вариантом выполнения компрессора (фиг. 5) служащий штоком выступ 24 клапана 8 соединен с поршнем 12 и перемещается вместе с нш-. (а, следовательно, и с собственно клапаном 8) под воздействием управлякщей среды. При этом выступ 24 скользит вдоль коаксиального ему и расположенного в нем выступа 23 корпуса I, в результате чего изменяется проходное сечение магистрали, образованной их пазами 26 и 25, а следовательно, и количество инжектируемой жидкости. Жидкость при этом поступает в магистраль через отверстие 47, далее проходит по внутренней полости выступа 23 корпуса 1 и через пазы 23 и 26 поступает в полость 9 клапана, откуда через отверстия 10 в камеры 3 сжатия. Жидкость отводится так же, как это было описано. По четвертому варианту выполнения (фиг. 7) жидкость из резервуара 14 в магистраль поступает через отверстие 48 и далее по полому выступуканалу 27 корпуса 1 попадает в полость 9 клапана 8. При перемещении регулирующего клапана 8 для изменения объема всасываемого газа регулирующая игла 28 перемещается вместе с ним и в большей или меньшей степени перекрьшает выходное отверстие 9113 выступа-канала 27, регулируя таким образом объем инжектируемой жидкости. Форма иглы 2Ь может быть подобрана определенным образом для обеспечения оптимальных соотношений между регулируемьми объемами. 2 1 3

Фии Таким рбразом, изобретение обеспечивает повьшение эффективности работы компрессора путем автомагичёского поддержания оптимального соотношения между объемами сжимаемого газа и подаваемой в камеры сжатия охлаждающей, смазывающей и уплотняющей жидкости . i

за

30

36

39

100-1

т

(риг. 8