Роторный компрессор

009274 Изобретение относится к роторным машинам, которые могут быть использованы, например, в качестве компрессоров. Известна роторная пластинчатая машина [1], содержащая статор с цилиндрической расточкой, торцевыми стенками и каналами подвода и отвода жидкости; эксцентрично установленный ротор, в радиальных пазах которого размещены пластины с возможностью возвратно-поступательного перемещения,при этом наружный край пластины скользит по расточке статора, прижимаясь к последней за счет либо центробежных сил, либо под действием пружин или избыточного давления жидкости. Недостатком известного решения являются значительные относительные скорости скольжения внешних и боковых сторон пластин относительно цилиндрической расточки и торцевых стенок статора. Это вызывает большие потери на трение пластин, размещенных в радиальных пазах, и быстрый их износ. Это обстоятельство не позволяет использовать такие машины в качестве компрессоров. Этот недостаток пытаются преодолеть, устанавливая различного рода подпятники на внешнем конце пластин [2]. Такого рода подпятники значительно усложняют конструкцию ротора. Известен также роторный компрессор с вращающейся втулкой [3], содержащий центральный корпус и боковые корпуса, при этом в боковых корпусах выполнены входное и выходное окна. В центральном корпусе установлена свободно вращающаяся втулка, внутри которой с эксцентриситетом установлен вращающийся ротор. В роторе установлены с возможностью скольжения шиберы. При вращении ротора шиберы вращают втулку. Отличием прототипа от уровня техники является то, что часть воздуха высокого давления через каналы в корпусе подают под втулку, чтобы обеспечить ее свободное и легкое вращение. Эти усовершенствования позволяют уменьшить скорость скольжения пластин относительно расточки в корпусе, уменьшить трение и соответственно увеличить КПД. Однако главный недостаток большое трение скольжения между втулкой и расточкой в корпусе - остается. Смягчение этого недостатка за счет подачи сжатого воздуха под втулку не позволяет эффективно решить задачу, поскольку втулка не уравновешена и на нее действуют разные усилия, поэтому воздушная подушка не будет работать эффективно. Кроме того, при использовании машины в качестве компрессора для нагнетания воздуха при больших скоростях вращения ротора исполнение заборного и выходного отверстий на торцах корпуса компрессора не позволяет эффективно использовать динамику потоков воздуха, особенно для длинных в осевом направлении компрессоров. Известен также ротационный компрессор [4], содержащий корпус с эксцентрично установленным в нем ротором и охватывающую последний разгрузочную втулку, установленную на подшипниках, снабженную синхронизирующим элементом, выполненным в виде поводка, конец которого располагается в выемке ротора. Недостатком известного решения является интенсивный износ поверхностей поводка и выемки,особенно на высоких скоростях, из-за совершения возвратно-поступательных и колебательных движений поводка в выемке по причине разности сопрягаемых диаметров ротора и втулки. Установка разгрузочной втулки на подшипниках по наружному диаметру увеличивает радиальный размер нагнетателя, кроме того, в этой конструкции будут большие утечки нагнетаемой среды по торцам ротора и втулки. В качестве прототипа принят роторный компрессор [5], содержащий уплотнительное кольцо, установленное с возможностью вращения на подшипниках; ротор, установленный на внутренней окружной поверхности кольца и поддерживающий с возможностью вращения посредством подшипников приводной вал; лопатки, вставленные в многочисленных канавках, выполненных с определенным шагом в осевом направлении по всей длине на наружной окружной поверхности ротора; ведомую торцевую плиту,имеющую по два сквозных отверстия, выполненных по обе стороны лопастей, и соприкасающуюся с одной торцевой поверхностью ротора; прижимную плиту, прижимающуюся посредством пружины к задней торцевой поверхности плиты и имеющую всасывающее и нагнетательное окна, образованные всасывающим и нагнетательным отверстиями, выполненными в крышке; соединительные трубки, которые соединяют отверстия с окнами; ведущую торцевую плиту, соприкасающуюся с другим торцом ротора; масляный канал, образованный между крышкой и задней поверхностью плиты. Недостатком известного решения является усложненный впуск и выпуск нагнетаемой среды, что потребовало ввести торцевой подпружиненный распределитель в виде прижимной плиты и переходных втулок, что усложняет конструкцию и увеличивает потери на трение. Кроме того, в прототипе невозможно устранить значительные потери нагнетаемого воздуха в сопряжениях деталей. Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы роторного компрессора, уменьшения утечек, повышения КПД роторного компрессора за счет уменьшения потерь на трение. Поставленная задача решается тем, что в известном роторном компрессоре, содержащем корпус с входным и выходным окнами, внутри которого установлен с возможностью свободного вращения промежуточный элемент, при этом внутри последнего установлен эксцентричный ротор с подвижными в радиальном направлении шиберами, согласно изобретению свободно вращающийся элемент выполнен в виде полого стакана, взаимодействующего своим внутренним торцом с торцом ротора, подпружинен в осевом направлении к торцу ротора, на втором торце ротора концентрично закреплена шайба, входящая в расточку корпуса с минимальным зазором, при этом диаметр шайбы выполнен меньше диаметра ротора.-1 009274 Поставленная задача решается также тем, что высота внутренней поверхности стакана превышает ширину ротора, при этом в корпусе выполнена расточка, в которую входит свободный торец стакана. Поставленная задача решается тем, что шайба снабжена канавкой на наружном ее диаметре, в которой помещено упругое уплотнительное кольцо, взаимодействующее с расточкой в корпусе. Поставленная задача решается тем, что пружина, прижимающая стакан к торцу ротора, выполнена тарельчатой. Установка вращающегося стакана позволяет герметизировать рабочую полость компрессора, а также за счет трения днища стакана о торцевую поверхность ротора синхронизировать вращение ротора и промежуточного элемента. На втором торце ротора закреплена плоская шайба, постоянно поджатая с помощью пружины, которая входит в расточку корпуса с минимальным зазором, чтобы обеспечить герметизацию ротора со стороны, протиположной установленному стакану. Выполнение глубины стакана большей, чем толщина ротора, позволяет создать дополнительное уплотнение открытого торца ротора за счет лабиринтного уплотнения, возникающего в проточке корпуса, куда заходит открытый торец стакана. При изготовлении расточки в корпусе необходимо обеспечить минимальные зазоры, чтобы увеличить герметичность открытого рабочего пространства компрессора. Конструктивно наиболее удобно исполнить прижимную пружину стакана тарельчатой. Такая пружина компактна и создает приемлемую силу прижатия. Кроме того, такой узел достаточно просто регулировать за счет поджатия пружины винтом. Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 показан продольный разрез роторного компрессора. На фиг. 2 показан вид А фиг. 1. На фиг. 3 показан вид Б фиг. 1. На фиг. 4 показан вид В фиг. 1. Роторный компрессор состоит из разъемного корпуса 1, герметично закрытого крышкой 2 с одной стороны и крышкой 3 с другой, закреплен на корпусе винтовыми элементами 4. В корпусе 1 выполнены впускные 5 и выпускные 6 каналы, соединенные с рабочей полостью компрессора. В полости корпуса 1 на валу 7 в подшипниках 8 с фиксирующей от осевого перемещения вала 7 шайбой 9 консольно установлен промежуточный элемент 10, выполненный в виде стакана. Во внутренней части стакана 10 на эксцентричном валу 13 в подшипниках 14 установлен ротор 11 с шиберами 12. Стакан 10 своим внутренним торцом (днищем) прижат к торцу ротора 11 посредством упругого элемента 15. На другом торце ротора 11 концентрично закреплена уплотнительная шайба 16, для которой в корпусе 1 выполнена расточка 17 с минимальным радиальным зазором. Уплотнительная шайба 16 прижимается упругим элементом 18 и снабжена канавкой 19 на наружном диаметре, в которую установлено упругое уплотнительное кольцо 20, контактирующее с расточкой 17. В корпусе 1 выполнена ступенчатая канавка 21 для образования кольцевого канала для заведения в него наружного торца стакана 10. В канавку 21 может быть установлено уплотнительное кольцо 22. Роторный компрессор работает следующим образом. При принудительном вращении вала 13 вращается ротор 11. Шиберы 12 под действием центробежной силы прижимаются к внутренней части стакана 10. Стакан 10 установлен с возможностью вращения в корпусе 1 и также начинает вращаться относительно ротора 11. Стакан 10 за счет фрикционных сил взаимодействия внутреннего торца с торцом ротора 11 начинает вращаться. При этом эксцентричная установка ротора 11 и перемещение в объеме корпуса шиберов 12 нагнетают воздух в выпускной канал 6. Забор воздуха происходит во впускном канале 5. При больших скоростях вращения потоки воздуха становятся весьма значительными, и поэтому для уменьшения утечек воздуха через сопряженные поверхности, т.е. повышения КПД роторного компрессора, необходимо уменьшать зазоры в сопряженных поверхностях. Для этих целей зазоры в сопряжении между торцом ротора 11 и внутренним торцом (днищем) стакана 10 уменьшены за счет прижатия деталей посредством упругого элемента 15. Длина внутренней цилиндрической поверхности (глубина) стакана 10 выполнена больше осевого размера (ширины) ротора 11. Ступенчатая проточка 21 выполнена с минимальным зазором по внутренней цилиндрической поверхности стакана 10. Возможно дополнительно использовать уплотнительное кольцо 22, что уменьшает утечки в сопряжении. На другом торце ротора 11 концентрично закреплена уплотнительная шайба 16, прижатая упругим элементом 18, в выполненной расточке 17 в корпусе 1 с минимальным зазором по наружному диаметру уплотнительной шайбы 16. На наружной поверхности шайбы можно дополнительно установить уплотнительный элемент 20. Вся совокупность существенных отличий позволяет повысить эффективность работы компрессора при подаче больших объемов воздуха. В настоящее время завершены опытно-конструкторские работы и готовится серийное производство роторных компрессоров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика, M.: Мишиностроение, 1971, с. 205, фиг. 95. 2. Заявка Великобритании 2218469, F 01 С, 1991. 3. Патент Японии 3-6353 F 01 С, 1992. 4. Авторское свидетельство 857560, F 04 С, 1977.-2 009274 5. Заявка Японии JP 05067797 В 4 6F 04 С 18/344, 1989 - прототип. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Роторный компрессор, содержащий корпус с входным и выходным окнами, внутри которого установлен с возможностью свободного вращения промежуточный элемент, при этом внутри последнего с эксцентриситетом установлен ротор с подвижными в радиальном направлении шиберами, отличающийся тем, что свободно вращающийся элемент выполнен в виде полого стакана, взаимодействующего своим внутренним торцом с торцом ротора, подпружинен в осевом направлении к торцу ротора, на втором торце ротора концентрично закреплена шайба, входящая в расточку корпуса с минимальным зазором,при этом диаметр шайбы выполнен меньше диаметра ротора. 2. Роторный компрессор по п.1, отличающийся тем, что высота внутренней поверхности стакана превышает ширину ротора, при этом в корпусе выполнена расточка, в которую входит свободный торец стакана. 3. Роторный компрессор по п.1, отличающийся тем, что шайба снабжена канавкой на наружном ее диаметре, в которой помещено упругое уплотнительное кольцо, взаимодействующее с расточкой в корпусе. 4. Роторный компрессор по п.1, отличающийся тем, что пружина, прижимающая стакан к торцу ротора, выполнена тарельчатой.