EA025140B1 - Усовершенствованная компрессорная и/или насосная установка для текучей среды - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к компрессорной и/или насосной установке для производства или подачи сжатой текучей среды или, более конкретно, к новому уникальному разработанному компрессору, который обладает возможностями как всасывать текучую среду из впускного отверстия, так и нагнетать выпускаемую сжатую текучую среду в резервуар, используя одновременно одну и ту же компрессионную камеру.

Description

Данное изобретение относится к компрессорной и/или насосной установке для производства или подачи сжатой текучей среды или, более конкретно, к новому уникальному разработанному компрессору, который обладает возможностями как всасывать текучую среду из впускного отверстия, так и нагнетать выпускаемую сжатую текучую среду в резервуар, используя одновременно одну и ту же компрессионную камеру.

Уровень техники

С этого момента и далее в данном описании использование слова сжатие должно пониматься как синоним возможности накачивать, поэтому, хотя установка, описываемая в данном изобретении, может относиться к сжатию текучих сред, специалист, сведущий в данной области, должен понимать также, что установка определяется как равно способная перекачивать (накачивать) текучую среду.

В настоящее время обычно поставляются компрессоры двух основных типов: нагнетатели объемного прерывистого потока, и адаптированные для подачи динамического или постоянного потока.

По большей части в компрессорах объемного типа используется то, что лучше всего можно описать как сжимающий удерживающий (ограничивающий) эффект, который вытесняет текучую среду из большего закрытого объема в меньшее выпускное отверстие камеры.

С другой стороны, в компрессорах динамического типа используется механическое воздействие для вытеснения нужного объема текучей среды, подаваемой в систему, чтобы увеличить ее скорость, которая потом преобразуется в давление.

Объемные компрессоры по большей части относятся к ротационному объемному типу, обычно с радиальными лопатками, приводимыми в действие электродвигателем. Эти компрессоры всасывают текучую среду из атмосферы через впускное отверстие и направляют ее в резервуар высокого давления через клапан минимального давления, который открывается только тогда, когда компрессорная установка достигает давления заданного минимального значения.

Как вариант, динамические компрессоры обычно устроены так, чтобы энергия, которая также по большей части получается от приводного электродвигателя, передавалась на коленчатый вал через шкивы и/или ремни, для вращения коленчатого вала с целью сообщения возвратно-поступательного движения поршню, который передает энергию в цилиндр, находящийся на верхней части картера двигателя, являющегося основным корпусом компрессора, и таким образом заставляя внешний поток текучей среды всасываться в цилиндр из всасывающего отверстия через фильтр, где сжатая текучая среда затем поступает из нагнетательного отверстия в резервуар для сжатой текучей среды.

Оба эти устройства имеют существенные недостатки, заключающиеся, не в последнюю очередь, в том, что ротационный компрессор с системой управления периодическим режимом работы означает, что работа электродвигателя останавливается, когда давление достигает верхнего предельного значения, и хотя это сокращает потерю электроэнергии, тем не менее, так как электродвигатель снова начинает работу из стационарного состояния, после того как давление падает, невозможно быстро начать подачу сжатого воздуха, когда это требуется.

С другой стороны, непрерывная работа, описанная выше, также имеет свои недостатки, так как электродвигатель работает постоянно, даже если разгрузочное устройство (компрессора) находится в рабочем состоянии, и потеря электроэнергии неизбежна, что не только увеличивает стоимость работы компрессорной установки, но, что также важно, такое устройство не подходит для условий, при которых уровень потребления сжатой текучей среды относительно высокий.

Поэтому совершенно очевидна необходимость, чтобы производство компрессорных установок для текучих сред вышло на новый уровень технологий, которые решили бы эти и другие проблемы, связанные с обычными устройствами, которые или определяются или интерпретируются как характеристики периодического или непрерывного потока.

Соответственно, целью данного изобретения является разработка новой компрессорной установки, имеющей конфигурацию, существенно отличающуюся по конструкции от компрессорных установок, существующих на сегодняшний день, но также такую, которая обеспечивала бы одновременный впуск и выпуск текучей среды в одну компрессорную камеру и из нее в одном цикле.

Дополнительные цели и преимущества данного изобретения станут очевидными при полном прочтении данного описания.

Сущность изобретения

Соответственно одной из форм изобретения, хотя ее не следует рассматривать как единственную или самую распространенную форму изобретения, разрабатывается компрессорная установка для производства сжимаемой текучей среды, и упомянутая установка отличается компрессорной частью, включающей в себя компрессионную камеру, имеющую совокупность радиальных отсеков, образованных перегородками;

средством вращения упомянутых перегородок в виде колебательного движения вперед и назад; впускной камерой для подачи текучей среды, подлежащей сжатию, в упомянутую компрессионную камеру;

выпускной камерой для выпуска сжатой текучей среды из упомянутой компрессионной камеры;

- 1 025140 фиксированными сплошными сегментами, расположенными радиально внутри упомянутой компрессионной камеры, таким образом, что каждый радиальный отсек включает в себя сплошной сегмент, каждый сплошной сегмент имеет стенки простирающиеся по направлению к центру камеры и имеющие такие размеры, что во время индивидуальных циклов текучая среда всасывается с одной стороны отсека, когда перегородка двигается в направлении от сплошного сегмента, и текучая среда сжимается и выпускается из другой стороны отсека, когда прилегающая перегородка двигается по направлению к упомянутому сплошному сегменту;

клапанным средством (устройством), включающим в себя первую камеру, связанную через текучую среду с одной стороной упомянутого радиального отсека, и вторую камеру, связанную через текучую среду с другой стороной упомянутого радиального отсека, посредством чего текучая среда внутри упомянутых первой и второй камер является текучей средой, которая либо всасывается в отсек из средства впуска, либо является сжатой текучей средой, выпускаемой из отсека под действием перегородок;

в котором упомянутые первая и вторая камеры связаны через текучую среду с упомянутыми впускной и выпускной камерами таким образом, что в любом одном цикле камера, которая принимает сжатую текучую среду, связано через текучую среду с выпускной камерой, а камера, из которой отводится текучая среда, связана через текучую среду с впускной камерой.

Предпочтительно, чтобы упомянутая компрессорная установка также включала в себя приводную часть, поддерживающую вращающийся приводной вал в рабочем взаимодействии с компрессионной частью.

Предпочтительно, чтобы упомянутая приводная часть была электродвигателем.

Предпочтительно, чтобы упомянутая компрессорная установка дополнительно включала в себя кулачковое устройство, способное преобразовывать вращательное движение приводного вала в колебательное движение вала вперед и назад, от которого помянутые перегородки радиально простираются в направлении внешней стороны.

Предпочтительно, чтобы упомянутое клапанное средство (устройство) включало в себя клапанную пластину, в которой упомянутые первая и вторая камеры выполнены в форме внутреннего и внешнего концентрических колец, и клапанный диск между клапанной пластиной и перегородками, а упомянутый клапанный диск включает в себя отверстия, которые дают возможность связи через текучую среду между радиальными отделениями и концентрическими кольцами.

В основном упомянутая впускная камера отличается наличием незамкнутого желоба, предпочтительно расположенного по окружности вдоль одной стороны внешнего концентрического кольца, в котором соответствующие концы упомянутого незамкнутого желоба соединялись отдельным полым каналом с одним из концентрических колец.

Предпочтительно, чтобы упомянутая выпускная камера отличалась наличием незамкнутого желоба, предпочтительно проходящего по внешнему концентрическому кольцу на противоположной стороне упомянутого впускного незамкнутого желоба, при этом соответствующие открытые концы упомянутого желоба соединялись отдельным полым каналом одного из концентрических колец.

В основном упомянутое клапанное устройство включает в себя коромысловый регулирующий клапан, находящийся в колебательном рабочем взаимодействии с кулачковым устройством таким образом, чтобы только один конец каждого из открытых незамкнутых желобов соответствующего средства (устройства) впуска и средства (устройства) выпуска был открыт во время определенного цикла или колебательного движения вперед и назад.

Компрессорная установка, как определена по любому из пп.5-9 формулы изобретения, в которой упомянутый вал перегородок включает в себя шесть радиально расположенных перегородок, образующих шесть радиальных отсеков.

В дополнительной форме осуществления изобретения предлагается компрессорная установка для производства сжимаемой текучей среды; упомянутая установка включает в себя блок основного корпуса;

упомянутый блок основного корпуса имеет приводную часть, поддерживающую вращающийся приводной вал в рабочем взаимодействии с компрессорной частью упомянутого основного блока корпуса;

компрессорную часть, образующую внутри компрессионную камеру;

средство впуска, взаимодействующее с упомянутым приводным валом и компрессионной камерой блока основного корпуса для подачи текучей среды, подлежащей сжатию, в упомянутую компрессионную камеру компрессорной части блока основного корпуса;

средство выпуска, взаимодействующее с упомянутой компрессионной камерой для выпуска сжатой текучей среды из упомянутой компрессионной камеры компрессорной части блока основного корпуса в резервуар для сжатой текущей среды;

два преимущественно круговых кольца или паза, находящихся в пределах одной отдельной пластины или платформы, в которой упомянутые преимущественно круговые кольца располагаются концентрически одно вокруг другого, при этом упомянутые круговые кольца образуют полые перепускные каналы через упомянутую пластину или платформу, по всей длине этих перепускных каналов имеется ряд

- 2 025140 отверстий, так что текущая среда может попадать в проход концентрических колец по всей длине полых каналов и выходить наружу через отверстия по всей длине концентрических колец, чтобы или входить, или выходить из упомянутой компрессионной камеры;

упомянутое средство впуска, отличающееся тем, что включают в себя незамкнутый желоб, предпочтительно расположенный по окружности одной стороны преимущественно концентрических колец, при этом соответствующие концы упомянутого незамкнутого желоба соединяются отдельным полым каналом с одним из концентрических колец;

упомянутое средство выпуска, отличающееся тем, что включают в себя незамкнутый желоб, предпочтительно проходящий по внешнему концентрическому кольцу, имеющемуся на одной отдельной платформе или пластине на противоположной стороне от упомянутого впускного незамкнутого желоба, при этом соответствующие открытые концы упомянутого желоба соединяются с отдельным полым каналом одного из концентрических колец;

клапаны-регуляторы потока для регулирования подводимой и/или выпускаемой и сжатой текучей среды в полые каналы и из полых каналов концентрических круговых колец;

компрессионную камеру, дополнительно определяющее компрессорное средство для сжатия подводимой текучей среды, включающее в себя поворотно установленные перекрещивающиеся перегородки и перемежающиеся треугольные сегменты, устроенные так, чтобы двигаться относительно друг друга или друг к другу;

упомянутые треугольные сегменты, включающие в себя дроссельные отверстия или продолговатые выемки, по меньшей мере, частично углубляющиеся в упомянутый треугольный сегмент, в котором каждое дроссельное отверстие или выемка располагается на краю противоположной стороны треугольного сегмента, так чтобы одновременно забирать (принимать) и/или выпускать текучую среду в соответствующее концентрическое кольцо;

кулачковый механизм, выполненный так, чтобы преобразовывать вращательное движение приводного вала в колебательное движение вперед и назад упомянутых перекрещивающихся перегородок относительно треугольной секции для подачи текучей среды через выемку или дроссельное отверстие или выпуска текучей среды из противоположного дроссельного отверстия или выемки во время отдельных циклов.

В основном клапаны-регуляторы потока находятся в колебательном рабочем взаимодействии с кулачковым механизмом, так чтобы только один конец каждого из незамкнутых желобов соответствующего средства впуска и выпуска был открыт во время конкретного цикла или колебательного движения вперед и назад (полного колебания).

Предпочтительно такое устройство обеспечивает механизм, в котором текучая среда могла подаваться и затем выпускаться непрерывно из одной единой компрессионной камеры.

Благодаря уникальному использованию двух концентрических колец вместе с новаторскими впускными и выпускными пазами и клапанами-регуляторами, совершающими колебательные движения между соответствующими концами для открытия и закрытия каждого впускного и выпускного отверстий для каждого цикла, при взаимодействии между треугольными секциями и перегородками создается мембранный эффект, при этом текучая среда может всасываться из одного из концентрических колец, и в то же самое время на противоположной стороне треугольного сегмента, по мере того как он двигается, вступая в тесный контакт со стенкой перегородки, текучая среда может сжиматься в стесненном пространстве и затем выпускаться как сжатая текучая среда через другое концентрическое кольцо.

В основном перекрещивающиеся перегородки обеспечивают разделение сегментов, при этом размеры треугольных сегментов немного меньшей пропорции, которая означает, что относительное движение треугольной секции попадает в пределы пространства, разделенного двумя перегородками, что означает поскольку треугольные сегменты двигаются от одной перегородки по направлению к другой перегородке внутри одного разделенного пространства, что означает, на той стороне треугольного сегмента, где пространство в пределах, ограниченных перегородками, увеличивается, он может забирать (принимать) или засасывать текучую среду из концентрического кольца, а затем на другой стороне треугольного сегмента, где ограниченное (стесненное) пространство теперь значительно меньше, поскольку эта сторона треугольного сегмента толкается к стороне перегородки, может создаваться сжатая текучая среда и соответственно выпускаться в другое концентрическое кольцо.

Тем не менее, это является важной операцией клапанов-регуляторов потока, которая позволяет каждому из концентрических колец или открываться, работая как впускное или выпускное средство между компрессионной камерой и впускным/выпускным отверстием.

Поэтому для каждого цикла одно из концентрических колец подает текучую среду, подлежащую сжатию, в компрессионную камеру, в то время как другое концентрическое кольцо доставляет сжатую текучую среду к выпускному отверстию резервуара для сжатой текучей среды.

Благодаря кулачковому механизму колебательное движение вперед и назад между треугольным сегментом и перегородками означает, что соответствующие концентрические кольца чередуются, опятьтаки благодаря клапанам-регуляторам потока, обеспечивая средство, в котором текучая среда может всасываться в разделенные секции, или же как средство, в котором сжатая текучая среда может выпускаться

- 3 025140 через соответствующее концентрическое кольцо в резервуар для сжатой текучей среды.

Предпочтительно, чтобы перегородки опирались на вращающийся вал, при этом вал, благодаря своему конструктивному выполнению, включающему кулачковый механизм, будет колебаться или качаться вперед-назад с определенной величиной угла.

В основном имеется шесть индивидуальных радиальных перегородок, отходящих от основного вращающегося вала в компрессионной камере и образующих шесть разделенных участков.

В каждом из этих участков имеется соответствующий треугольный сегмент.

Предпочтительно это треугольный сегмент, который закрепляется вокруг внешней рамы. Подобно корпусу статора в двигателе, в котором треугольный сегмент фиксировался бы и проходил внутрь по направлению к ротору, который в этом случае является перегородками, которые опираются на вал, который вместо полного кругового движения совершает колебательные движения вперед-назад с ограниченным определенным углом колебания.

Как говорилось выше, предпочтительно, чтобы желоба впуска и выпуска на самом деле также были бы пазами или каналами, по окружности охватывающей противоположные стороны внутри пластины или платформы вокруг самого отдаленного от центра концентрического кольца.

Предпочтительно, чтобы дроссельные отверстия или выемки углублялись в треугольный сегмент на противоположных краях треугольного сегмента и были в преимущественно конусовидными или коническими в конфигурации с частью края, стороны или плеча конической конфигурации была открытой таким образом, чтобы снова обеспечивать такую конструкцию, при которой поток текучей среды всегда двигается от них к пространству с изменяющимися граничными размерами.

Предпочтительно, чтобы угол поворота при колебательном движении вперед и назад между перегородкой и треугольным сегментом составлял 20°.

Описание чертежей

Перечисленные выше и другие цели, признаки и преимущества данного изобретения видны из следующего подробного описания предпочтительного варианта выполнения вместе с сопровождающими чертежами. На чертежах показано:

фиг. 1 - вид сбоку, показывающий собранную компрессорную установку для текучей среды, включающую в себя приводную часть, а также компрессионную часть в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 - покомпонентный вид в перспективе, показывающий блок основного корпуса, включающий в себя приводную часть, а также некоторые участки невидимой (закрытой) секции компрессионной части;

фиг. 3 - покомпонентный вид, показывающий конструктивные компоненты, образующие компрессионную камеру;

фиг. 4 - вид в перспективе кулачковой шайбы, коромысла и клапанной пластины в собранном виде; фиг. 5 - вид в перспективе коромысла и передней (части) клапанной пластины в собранном виде; фиг. 6 - вид в перспективе клапанной пластины, которая содержит или задает различные впускные, выпускные пазы, а также пазы концентрических колец, в которые ведут полые каналы, по которым проходит текучая среда, обеспечивающие подачу и выпуск текучей среды к сжатой текучей среде;

фиг. 7а - покомпонентный вид в перспективе треугольных сегментов в компрессионной камере и клапанный диск, который закреплен на клапанной плите, фиг. 6, внутри компрессионной камеры;

фиг. 7Ь - выравнивание отверстий по компонентам, показанным на фиг. 7а;

фиг. 8 - вид с торца треугольных сегментов и лопасти перегородок, имеющихся внутри компрессионной камеры;

фиг. 9а и 9Ь - схематично работу клапанов-регуляторов потока и различные взаимосвязи между соответствующими концентрическими внутренним и внешним кольцами;

фиг. 10а-101 просто представляют основные схематические изображения некоторых признаков установки, которые характеризуют компрессорную установку в ее предпочтительном варианте выполнения.

Описание предпочтительного варианта выполнения

Приведенное ниже подробное описание изобретения соответствует сопровождающим чертежам.

Хотя описание включает в себя примеры вариантов выполнения, возможны и другие варианты выполнения, изменения также могут вноситься в варианты выполнения, описанные здесь, не отклоняясь от сущности и духа изобретения. Где это возможно, будут использоваться одни и те же ссылочные позиции на чертежах, и последующее описание относится к одним и тем же и аналогичным частям.

Фиг. 1 иллюстрирует компоненты собранной компрессорной установки, они представлены на фиг. 2 как вид в перспективе, изображающий покомпонентный внешнюю конфигурацию блока основного корпуса компрессорной установки.

Как видно, компрессорная установка, в целом представлена позицией 10, включает в себя приводную часть 12, которая в данном варианте выполнения является электродвигателем, и компрессорную часть 14. Некоторые из внутренних компонентов компрессорной части невидимы на фиг. 2, которые будут показаны ниже.

- 4 025140

В данном предпочтительном варианте выполнения в данной компрессорной установке используется электродвигатель как основное формализованное средство, которое приводит вал в движение, чтобы обеспечить вращательное движение, которое используется компрессорной частью блока основного корпуса компрессорной установки, которая будет рассматриваться далее. Тем не менее, привод вала, который будет вращать эксцентриковый кулачок 16 и взаимно зацепляться с коромыслом или плечом 18 и кулачковой шайбой 20, может быть выполнен с помощью разнообразных средств.

В приведенном варианте выполнения электродвигатель и ротор или ведущий вал 22 электродвигателя вращают эксцентриковый кулачок 16, который взаимодействует с коромыслом 18, а также с кулачковой шайбой 20.

Угол качания, в котором кулачковый механизм, включающий в себя эксцентриковый кулачок 16, коромысло 18, кулачковую шайбу 20 и соответствующие пальцы 24, которые преобразует вращательное движение вала электродвигателя в колебательное движение перегородок вперед и назад внутри компрессионной камеры, который будет рассмотрен ниже, может регулироваться пальцами 24.

Как видно на фиг. 3, компрессорная часть блока основного корпуса включает в себя внешний корпус 26, в котором с возможностью вращения установлены в виде звезды лопасти в конфигурация из шести радиально отходящих лопастей или перегородок 28, которые обеспечивают разделенные секции, между которыми помещаются треугольные сегменты 30. Лопасти 28 простираются в направлении наружу от вала 32, который в представленном варианте выполнения внутренне устроен так, что он соответствует и сцепляется с валом 34 регулирующего рычага, и таким образом вал 32 может вращаться с помощью вала 34 регулирующего рычага.

В данном предпочтительном варианте выполнения предусматривается, что треугольные сегменты опираются на раму, аналогично в концентрическом устройстве, к корпусу, показанному позицией 26.

Каждый из треугольных сегментов имеет ряд выемок или дроссельных отверстий, показанных позицией 36, на противоположных сторонах вдоль краев сторон треугольного сегмента 30. Каждая боковая стенка треугольных сегментов включает в себя сходящиеся поверхности, которые соединяются приблизительно в центре каждого дроссельного отверстия 36.

Дроссельные отверстия или выемки 36, как изображено на иллюстрациях, предпочтительно должны иметь конфигурацию в виде конуса, разделенного пополам. Они располагаются на одном конце треугольных сегментов, прилегающих к клапанному диску 38, который подробней описывается ниже со ссылкой на фиг. 7а.

Фиг. 4 и 5 показывают, как кулачковая шайба 20, коромысло 18 и клапанная пластина 40 ориентированы внутри компрессорной установки, а фиг. 6 показывает саму клапанную пластину 40. В частности, показана передняя поверхность клапанной пластины 40, которая примыкает к клапанному диску 38, а различные каналы в пластине описываются более подробно ниже. Теперь необходимо понять, что порядок, в котором расположены различные компоненты, образующие часть компрессорной части, следующий: кулачковая шайба 20, затем коромысло 18, затем клапанная пластина 40, затем клапанный диск 38, а затем треугольные сегменты 30 и перегородки 28 между ними. Единственные части, которые соединяются так, что могут колебаться вместе, это кулачковая шайба 20 (которое, в свою очередь, заставляет коромысло 18 качаться вперед-назад, как более подробно описывается ниже), регулирующий рычаг 42, связанный с кулачковой шайбой 20, сцепляющий валы 32 и 34 и, следовательно, лопасти 28.

Таким образом, кулачковая шайба 20 может превращать непрерывное вращательное движение вала 22 от приводного механизма, например электродвигателя и т.п., в колебательное движения кулачковой шайбы 20 и, следовательно, вала регулирующего рычага 34 через регулирующий рычаг 42, соединенный с кулачковой шайбой 20. Кулачковая шайба 20 совершает движения вперед-назад, когда эксцентриковый кулачок 16 вращается с помощью ведущего вала 22. Именно эксцентриковая часть этого кулачка заставляет кулачковую шайбу 20 совершать колебания вперед-назад таким образом.

Специалист должен понимать, что существует ряд способов, которыми вращательное движение вала 22 может преобразовываться в колебательном движение кулачковой шайбы 20 и т.д., и данное изобретение не ограничивает использование любого другого средства для достижения этой цели.

Кулачковая шайба 20 соединяется с регулирующим рычагом 42 путем размещения пальцев 24, которые также регулируют положение коромысла/клапана, как будет описано ниже. Регулирующий рычаг 42 затем соединяется с валом 32, поддерживающим лопасти путем размещения зубцов (выступов) в (прорези) 44, хотя также можно использовать другие подходящие средства соединения. Такое соединение гарантирует, что когда кулачковая шайба 20 и регулирующий рычаг 42 движутся вперед-назад, то такие же движения совершают и вал 32, и связанные с ним лопасти 28. Вал 32 удерживается на месте пружинным кольцом 46 на вале регулирующего рычага 34, который сам закреплен на пластине внутри основной (подшипниковой) опоры 48. Также имеется уплотняющая манжета 50, предотвращающая утечку через эту опору.

Как наиболее ясно показано на фиг. 7а и 7Ь, установка устроена таким образом, что каждое дроссельное отверстие 36, имеющееся на треугольных сегментах 30, находится над каждым из впускных/выпускных отверстий 52 и 54 каждого из радиальных отсеков, которые формирую компрессионную камеру и образуются или формируются перегородками 28, которые радиально отходят от вала 32, кото- 5 025140 рый устроен так, чтобы совершать колебательные движения вперед-назад соответственно относительно расположенных треугольных сегментов 30.

Как возможно лучше всего видно на фиг. 8, когда треугольные сегменты расположенные в каждом из разделений, образованных шестью радиально идущими перегородками, вращение перегородки в направлении треугольного сегмента 30 означает, что, буквально, возникает мембранный эффект, благодаря которому на той стороне, на которой пространство уменьшается, есть зона 56 сжатия пространства, которая и сжимает текучую среду и выталкивает ее на выпуск через отверстия 52, 54 в одно из концентрических колец 58, 60 клапанной пластины 40, которая будет рассматриваться сокращенно ниже, в то время как на противоположной стороне треугольного сегмента 30 в этих местах, разделенных перегородками, образуется зона 62 создания пространства, которая и всасывает или поглощает текучую среду в это открытое пространство из другого концентрического кольца, которое в последовательном колебании или качании назад, по мере того как перегородка совершает колебание из своих двух вращательных положений, затем станет компрессионной стороной.

Поэтому, как понятно специалисту, каждый радиальный отсек, находящийся внутри компрессионной камеры благодаря радиально идущим перегородкам 28, которых в предпочтительном варианте выполнения шесть, фактически имеет одно впускное отверстие и одно выпускное отверстие.

В одном варианте выполнения угол полного колебания (качания) каждой лопасти может составлять 20°, толщина треугольных сегментов рассчитывается соответственно. Однако необходимо понимать, что возможны другие конфигурации, и что толщина треугольных сегментов может определяться такими факторами, как цели, для которых будет применяться насос/компрессор, требуемая скорость компрессии, а также требования по герметичности.

Возвращаясь к фиг. 6, конфигурация клапанной плиты 40 такова, что она включает в себя впускную камеру 64 и выпускную камеру 66, которые в данном предпочтительном варианте выполнения сконфигурированы в значительной степени концентрическим образом в отношении заключенного внутри концентрического кольца или желоба и внешнего концентрического кольца или желоба, ранее описанных как концентрические кольца 58 и 60.

Внешнее концентрическое кольцо 60 связанно через текучую среду с впускной камерой 64, когда коромысло 18 находится в первом положении, как показано на фиг. 9а, и с выпускной камерой 66, когда коромысло 18 находится во втором положении, как показано на фиг. 9Ь. Аналогично, внутреннее концентрическое кольцо 58 связано через текучую среду с выпускной камерой 66, когда коромысло находится в первом положении, как показано на фиг. 9а, и с впускной камерой 64, когда коромысло находится во втором положении, как показано на фиг. 9Ь. Коромысло 18 вращается вокруг осей вращения 68.

Коромысло 18 включает в себя четыре клапана 72, 74, 76 и 78 в форме цилиндрических частей с различными размерами поперечного сечения, которые регулируют поток текучей среды, входящей и выходящей из впускной и выпускной камер, как описано выше, двигаясь пересекая входные отверстия 80, находящиеся в соответствующих концентрических кольцах. Фиг. 5 ясно показывает радиально противолежащие части клапанной пластины, которые отходят от плиты, образуя камеры, соединяющие внутренние и внешние камеры с каждым из внутреннего и внешнего концентрических колец. Фиг. 6 показывает одно из таких отверстий 80 внутри внутреннего концентрического кольца 58.

Таким образом, концентрические кольца 58 и 60 находятся в рабочей связи с коромыслом 18. Пальцы 24, отходящие от регулирующего рычага 42, качаются вместе с регулирующим рычагом 42, и через коромысло 18 заставляют его качаться между двумя положениями. Четыре контрольные клапаны 72, 74, 76 и 78 качаются или поворачиваются вперед-назад в порядке следования движению перегородок, таким образом обеспечивая положение, когда по меньшей мере одно из впускных отверстий в диске 38 пропускает текучую среду в компрессионную камеру, или наоборот, также обеспечивает по меньшей мере одному из выпускных отверстий желоба возможность выпускать сжатую текучую среду из компрессионной камеры в резервуар для сжатой текучей среды (не показано).

Клапанные пары 72 и 74, 76 и 78 двигаются вдоль индивидуальных параллельных осей внутри каждого из участков корпуса 82, и каждая клапанная пара находится между двумя пластинами 84, связанными с коромыслом 18 и расположенными на каждой стороне каждого участка корпуса 82. Клапанные участки удерживаются на месте с помощью пружинных колец 86. Из схем понятно, что один участок корпуса длиннее, чем другой, потому что один участок должен соединять впускную и выпускную камеры с внутренним концентрическим кольцом, а другой - соединять впускную и выпускную камеры с внешним концентрическим кольцом. В показанном варианте выполнения каждый из участков корпуса имеет параллельные отверстия 88, проходящие через них, а клапаны имеют цилиндрическую форму в поперечном сечении, чтобы попадать в каждое отверстие и таким образом предотвращать или допускать попадание текучей среды через входное отверстие, однако, понятно, что также возможны и другие конфигурации. Читатель должен обратиться к фиг. 9а и 9Ь, чтобы было понятнее.

Это уникальное расположение с использованием концентрических колец 58 и 60 и отверстий 52 и 54 в клапанном диске, которые выстраиваются, когда находятся в одном положении с соответствующими выемками или дроссельными отверстиями треугольных сегментов, обеспечивает механизм, при котором эта одиночная компрессионная камера может эффективно непрерывно в каждом цикле качания впе- 6 025140 ред и назад позволять текучей среде проходить в камеру давления, а также сжимать текучую среду для выпуска ее из компрессионной камеры.

В многочисленных стандартных устройствах, если, например, используется поршень возвратнопоступательного хода, единственный вариант, при котором может осуществляться постоянная подача сжатой текучей среды в резервуар, это наличие множества поршней возвратно-поступательного хода.

Как следует ожидать, добавление большего количества поршней возвратно-поступательного хода увеличит размер и отдачу мощности, чтобы работа обычного компрессора для текучей среды давала нужную отдачу и уровень подачи сжатой текучей среды.

Фиг. 10а-10ί просто схематически показывают некоторые компоненты, составляющие компрессорную установку, и являются полезным наглядным представлением того, как работает данное изобретение. Фиг. 10а показывает, что в нем есть два отдельных участка, один - это канал для забора текучей среды, паз или желоб, устроенный так, чтобы впускать отфильтрованную текучую среду в насос, и другой - чтобы выпускать объемную текучую среду из насоса.

Как видно на фиг. 10Ь, впускная камера имеет два незамкнутых продольных канала, один располагается в каждом из соответствующих первом кольце и втором кольце, при этом первое кольцо и второе кольцо располагаются концентрически относительно друг друга.

На фиг. 10с канал или отверстия первого и второго концентрических колец обеспечивают отдельные выходные каналы на каждой из кольцевых камер и шесть каналов, каждый ведет в насос звездообразной формы, поэтому две кольцевые камеры образуют двенадцать отдельных каналов.

На фиг. 10й показаны две пары регулирующих клапанов, один из них находится в верхнем положении относительно первого концентрического кольца, блокирует выходной канал во второе концентрическое кольцо, а нижний контролирующий клапан устроен так, чтобы блокировать попадание текучей среды во второе концентрическое кольцо, при этом допуская выход текучей среды в выпускное отверстие для текучей среды.

Фиг. 10е схематически показывает, что кольцевая камера концентрического первого кольца имеет шесть каналов, соответствующих одной стороне перекрестной звездообразной конфигурации пластины. Кольцевая камера второго концентрического кольца также имеет шесть соответствующих каналов, но на противоположной стороне.

Как показано на фиг. 10Г. звездообразная конфигурация, образованная перекрестным расположением перегородок, имеет две стороны на каждой из своих шести лопастей, и когда начинается вращение, одна сторона лопасти всасывает текучую среду в камеру, в то время как другая сторона лопасти выталкивает текучую среду из камеры. Это движение создает мембрану, вытесняющую текучую среду внутрь или выталкивающую ее из одного и того же канала для текучей среды в одно из устройств концентрических колец, противоположная сторона лопасти совершает противоположное действие на другой стороне. При одном полном обороте электродвигателя каждая лопасть всасывает текучую среду и вытесняет текучую среду за один раз на одну лопасть, например шесть входов/выходов плюс шесть выходов/входов, производя, таким образом, двенадцать полных объемов текучей среды.

Как видно на фиг. 10д, шесть перекрещивающихся лопастей отклоняется на оси вращения вала в одном направлении, затем вращается в противоположном направлении под тем же углом.

Эксцентриковый кулачок, приводимый в движение электродвигателем, как видно на фиг. 2, обеспечивает колебательное движение. Эксцентриковый кулачок двигает кулачковую шайбу, которая соединена с вращающимся валом, от которого радиально отходят перегородки. Кулачковая шайба также имеет два пальца, которые регулируют два двойных верхних и нижних клапана, регулируя временной период и положение открытия и закрытия каждого клапана, как описано выше.

Фиг. 10Н снова показывает шесть отсеков треугольных сегментов, которые обеспечивают протекание по каналу текучей среды в направлении входных/выходных отверстий на каждой стороне поверхности разделительной перегородки, их можно полностью сконструировать по-другому, чтобы использовать для разных целей и обеспечить место, чтобы инородные вещества не повредили лопасти и т.д.

Фиг. 10Ϊ показывает два двойных клапана (один верхний и один нижний), имеющие коромысло на каждом конце клапанной сборки. По мере того как впускной кулачок вращается и заставляет колебаться кулачковую шайбу вперед-назад на своей оси, кулачковая шайба двигает двойной регулирующий клапан в одном направлении, а коромысло двигает другой клапан в сборе в противоположном направлении, на одном полном обороте входа двигателя каждый двойной регулирующий клапан один раз двигается вперед и назад.

Хотя выше не ясно описано, установка 10 собрана с использованием ряда стержней или болтов, каждый компонент включает в себя соответственно расположенные отверстия для размещения данных элементов крепежа. Например, хотя это не показано на схемах, имеются отверстия 90, которые расположены на торце корпуса 26, фиксированных треугольных сегментах 30, клапанном диске 38 и клапанной пластине 40 для соответствующих болтов 92. Однако необходимо понимать, что также может использоваться другой вариант крепления.

В данное изобретение могут быть внесены дальнейшие улучшения без изменения его сущности. Хотя изобретение показано и описано на примере того, что считается наиболее предпочтительным и

- 7 025140 практичным вариантом выполнения, очевидно, что в рамках сущности и духа изобретения могут делаться отклонения и изобретение не ограничивается теми деталями, что раскрыты в данном описании, но должно соответствовать полному объему формулы изобретения, чтобы охватывать любые и каждые аналогичные устройства и установки.

В любом пункте формулы изобретения, которое следует за данным описанием, за исключением случаев, когда контекст требует иначе по причинам языка описания или необходимого применения, слово содержащий используется в значении включать в себя, т.е. определяемые характеристики могут быть связаны с дополнительными характеристиками в различных вариантах выполнения данного изобретения.

Claims (13)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Установка (10) для перекачивания или сжатия текучей среды, содержащая, по существу, цилиндрическую компрессорную камеру (14), имеющую центральный вал вдоль продольной оси камеры, и приводную часть (12) со средством передачи вращения упомянутому центральному валу (32) в виде колебательного движения, связанным с приводом, в котором компрессорная камера включает в себя множество радиальных отсеков, образованных множеством радиально расположенных с интервалами перегородок (28), отходящих от центрального вала (32) наружу к внутренней окружной поверхности корпуса (26) камеры (14), при этом граница каждого радиального отсека определяется соседними перегородками (28) из множества радиально расположенных с интервалами перегородок (28), множество фиксированных сплошных сегментов (30), расположенных внутри упомянутой камеры, при этом каждый сплошной сегмент (30) выполнен, по существу, треугольным по форме и располагается между валом (32) и внутренней окружной поверхностью корпуса камеры (14), причем центральный вал (32) установлен с возможностью вращения, не вызывая вращения сплошных сегментов (30), а каждый сплошной сегмент (30) расположен в каждом упомянутом радиальном отсеке и включает в себя стенки, узел клапанной пластины, расположенный по упомянутой продольной оси и закрепленный на одном конце корпуса (26) камеры (14), содержащий первую полость (60) для впуска текучей среды и ее сжатия в каждый радиальный отсек во время первого режима работы и для выпуска сжатой текучей среды из упомянутой компрессорной камеры (14) во время второго режима работы и вторую полость (58) для выпуска сжатой текучей среды из упомянутой компрессорной камеры во время первого режима работы и для впуска текучей среды и ее сжатия в упомянутой компрессорной камере (14) во время второго режима работы;

   клапанный диск (38), расположенный по упомянутой продольной оси, размещенный между компрессорной камерой (14) и первой и второй полостями (60, 58) узла клапанной пластины, причем клапанный диск включает в себя пару отверстий, соответствующих каждому радиальному отсеку, из которых первое отверстие (54) расположено так, что дает возможность перетекать текучей среде между соответствующим радиальным отсеком и первой полостью (60) для впуска и сжатия, а второе отверстие (52) расположено так, что дает возможность перетекать текучей среде между соответствующим радиальным отсеком и второй полостью (58) для выпуска сжатой среды;

   при этом каждый из фиксированных сплошных сегментов (30) включает в себя первую и вторую внутренние стенки, выполненные по размерам и выровненные относительно упомянутых первого (54) и второго (52) отверстий соответственно так, чтобы упомянутые первая и вторая полости (60, 58) работали в упомянутом первом режиме работы во время вращения перегородок (28) в направлении первых стенок сплошного сегмента (30) и первых отверстий (54), а во втором упомянутом режиме работы во время вращения перегородок (28) в противоположном направлении в сторону вторых стенок сплошного сегмента и вторых отверстий (52).
2. 2. Установка (10) по п.1, в которой упомянутый узел (40) клапанной пластины дополнительно включает в себя впускную камеру (64) и выпускную камеру (66) и, посредством использования управляющего клапана (18), текучая среда получает возможность поступать из впускной камеры (64) в первую полость (60), и из второй полости (58) в выпускную камеру (66) во время упомянутого первого режима работы, и из впускной камеры (64) во вторую полость (58), и из первой полости (60) в выпускную камеру (66) во время упомянутого второго режима работы.
3. 3. Установка (10) по п.2, в которой упомянутый управляющий клапан (18) выполнен в виде кулисного переключателя, который совершает вращательное колебательное движение вместе с центральным валом (32) и перегородками (28) между первой позицией, которая препятствует протеканию текучей среды из первой полости (60) в выпускную камеру (66) и из впускной камеры (64) во вторую полость (58), и второй позицией, которая препятствует протеканию текучей среды из впускной камеры (64) в первую полость (60) и из второй камеры (58) в выпускную полость (66).
4. 4. Установка (10) по п.2, в которой узел (40) клапанной пластины включает в себя круглую клапанную пластину, в которой первая полость (58) и вторая полость (60) образованы в упомянутой пластине в виде компланарных концентрических колец, а упомянутые впускная камера (64) и выпускная камера (66)

   - 8 025140 образованы в упомянутой пластине в виде двух раздельных половин дополнительного компланарного и внешнего концентрического кольца, при этом каждая половина кольца включает соединительный канал к каждой первой (58) и второй (60) полостям.
5. 5. Установка (10) по п.4, в которой первый канал соединяет первую камеру с выпускной камерой, второй канал соединяет первую полость с впускной камерой, третий канал соединяет вторую полость с выпускной камерой, а четвертый канал соединяет вторую полость с впускной камерой, при этом каждый канал не является компланарным с упомянутыми концентрическими кольцами, чтобы текучая среда проходила между полостями и каналами через отверстия в упомянутой клапанной пластине.
6. 6. Установка (10) по п.5, в которой упомянутый управляющий клапан (18) имеет форму клапанного коромысла, связанного с упомянутой клапанной пластиной, причем упомянутое клапанное коромысло выполнено с возможностью вращательного колебательного движения вместе с центральным валом (32) и перегородками (28) между первой позицией, в которой клапанное коромысло закрывает упомянутые отверстия клапанной пластины в упомянутые первый и четвертый каналы, и второй позицией, в которой клапанное коромысло закрывает упомянутые отверстия клапанной пластины в упомянутые второй и третий каналы.
7. 7. Установка (10) по любому одному предшествующему пункту, дополнительно включающая в себя приводную часть (12), поддерживающую приводной вал, с возможностью вращательного движения в рабочей взаимосвязи с центральным валом (32).
8. 8. Установка (10) по п.7, в которой упомянутая приводная часть включает в себя электродвигатель для вращения упомянутого приводного вала.
9. 9. Установка (10) по п.7 или 8, в которой средство передачи колебательного движения центральному валу (32) с перегородками (28) выполнено в виде кулачкового механизма (20), приспособленного для преобразования вращательного движения приводного вала во вращательное колебательное движение центрального вала (32).
10. 10. Установка (10) по любому одному предшествующему пункту, в которой упомянутая установка (10) включает шесть радиально расположенных перегородок (28), определяющих шесть радиальных отсеков, в которых расположены шесть сплошных сегментов (30).
11. 11. Установка (10) по любому одному предшествующему пункту, в которой угол колебания упомянутого центрального вала (32) составляет 20°.
12. 12. Установка (10) по любому одному предшествующему пункту, в которой каждая внутренняя стенка каждого сплошного сегмента (30) включает в себя выемку (36), проходящую вглубь сплошного сегмента (30) от конца узла клапанной пластины компрессорной камеры, где каждая выемка (36), по существу, совпадает с упомянутыми первым (54) и вторым (52) отверстиями упомянутого диска.
13. 13. Установка (10) по п.12, в которой каждая выемка (36) имеет, по существу, коническую форму.