RU2343317C2 - Spiral machine - Google Patents
Spiral machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2343317C2 RU2343317C2 RU2006146696/06A RU2006146696A RU2343317C2 RU 2343317 C2 RU2343317 C2 RU 2343317C2 RU 2006146696/06 A RU2006146696/06 A RU 2006146696/06A RU 2006146696 A RU2006146696 A RU 2006146696A RU 2343317 C2 RU2343317 C2 RU 2343317C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spiral
- rib
- cooling medium
- machine according
- base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области компрессоростроения, насосостроения и может быть использовано в спиральных машинах для решения проблемы уменьшения тепловых нагрузок элементов конструкции, улучшения энергетических характеристик.The invention relates to the field of compressor engineering, pump engineering and can be used in spiral machines to solve the problem of reducing thermal loads of structural elements, improving energy characteristics.
Такая конструкция позволяет повысить эффективность охлаждения сжимаемого газа, элементов конструкции, улучшить энергетические характеристики и массогабаритные показатели, повысить надежность и долговечность спиральной машины.This design allows to increase the cooling efficiency of compressible gas, structural elements, improve energy characteristics and overall dimensions, increase the reliability and durability of the spiral machine.
Известен способ охлаждения компрессионного блока, содержащий компрессионные элементы, выполненные в виде пары эвольвентных спиралей - неподвижной и подвижной, образующих компрессионную камеру, подвижная спираль соединена с механизмом преобразования движения, компрессионный блок снабжен вентилятором (RU 2213266 С1, 27.09.2003), известен также компрессионный блок воздушного охлаждения (RU 2213267 С1, 27.09.2003). Охлаждение элементов компрессионного блока осуществляется за счет распределения движения охлаждающего воздуха и увеличения его скорости.A known method of cooling a compression unit containing compression elements made in the form of a pair of involute spirals - fixed and movable, forming a compression chamber, a movable scroll is connected to a movement conversion mechanism, the compression unit is equipped with a fan (RU 2213266 C1, 09.27.2003), compression is also known air cooling unit (RU 2213267 C1, 09.27.2003). The cooling of the elements of the compression unit is carried out by distributing the movement of cooling air and increasing its speed.
Недостатком известных технических решений является низкая эффективность охлаждения из-за недостаточной площади поверхности охлаждения и нерационального распределения движения охлаждающего воздуха по поверхности охлаждения источника тепловых нагрузок (температура при сжатии газа).A disadvantage of the known technical solutions is the low cooling efficiency due to the insufficient cooling surface area and the irrational distribution of the movement of cooling air over the cooling surface of the source of thermal loads (temperature during gas compression).
Наиболее близким аналогом является спиральная машина, содержащая корпус с отверстиями для всасывания и нагнетания газа, неподвижный спиральный элемент, имеющий основание со спиральным ребром и находящийся в зацеплении с подвижным спиральным элементом, также имеющим основание со спиральным ребром и установленным на эксцентриковом валу с возможностью совершения движения с эксцентриситетом относительно неподвижного спирального элемента с образованием между их спиральными ребрами замкнутых полостей сжатия, противоповоротное устройство, установленное в корпусе с возможностью предотвращения вращения подвижного и неподвижного спиральных элементов друг относительно друга, и средство для подачи охлаждающей среды, при этом неподвижный спиральный элемент выполнен со вторым ребром с другой стороны своего основания, образующим с поверхностями этой стороны основания и корпуса канал для движения охлаждающей среды (ЕР 1445491 А1, 11.08.2004, F04C 29/00).The closest analogue is a spiral machine containing a housing with holes for suction and injection of gas, a fixed spiral element having a base with a spiral rib and meshing with a movable spiral element, also having a base with a spiral rib and mounted on an eccentric shaft with the possibility of movement with an eccentricity of a relatively stationary spiral element with the formation of closed compression cavities between their spiral ribs, an anti-rotation device in, installed in the housing with the possibility of preventing rotation of the movable and stationary spiral elements relative to each other, and means for supplying a cooling medium, while the stationary spiral element is made with a second rib on the other side of its base, forming a channel for movements of the cooling medium (EP 1445491 A1, 08/11/2004, F04C 29/00).
Недостатком известного технического решения является недостаточная эффективность охлаждения.A disadvantage of the known technical solution is the lack of cooling efficiency.
Техническая задача - повышение эффективности охлаждения сжимаемого газа, элементов конструкции и, как следствие, повышение надежности и долговечности спиральной машины, улучшение массогабаритных показателей.The technical task is to increase the cooling efficiency of compressible gas, structural elements and, as a result, increase the reliability and durability of a spiral machine, improve overall dimensions.
Технический результат достигается тем, что спиральная машина содержит корпус с отверстиями для всасывания и нагнетания газа, неподвижный спиральный элемент, имеющий основание со спиральным ребром и находящийся в зацеплении с подвижным спиральным элементом, также имеющим основание со спиральным ребром и установленным на эксцентриковом валу с возможностью совершения движения с эксцентриситетом относительно неподвижного спирального элемента с образованием между их спиральными ребрами замкнутых полостей сжатия, противоповоротное устройство, установленное в корпусе с возможностью предотвращения вращения подвижного и неподвижного спиральных элементов друг относительно друга, и средство для подачи охлаждающей среды, при этом неподвижный спиральный элемент выполнен со вторым ребром с другой стороны своего основания, образующим с поверхностями этой стороны основания и корпуса канал для движения охлаждающей среды, согласно изобретению второе ребро и канал для движения охлаждающей среды выполнены спиральными, причем второе спиральное ребро выполнено повторяющим форму спирального ребра, расположенного с противоположной стороны, а движение охлаждающей среды в спиральном канале осуществлено от центра к периферии.The technical result is achieved in that the spiral machine comprises a housing with holes for suction and injection of gas, a fixed spiral element having a base with a spiral rib and meshed with a movable spiral element, also having a base with a spiral rib and mounted on an eccentric shaft with the possibility of making motion with an eccentricity with respect to a fixed spiral element with the formation of closed compression cavities between their spiral ribs, an anti-rotation device a device installed in the housing with the possibility of preventing rotation of the movable and stationary spiral elements relative to each other, and means for supplying a cooling medium, while the stationary spiral element is made with a second rib on the other side of its base, forming a channel for the movement of the cooling medium, according to the invention, the second rib and the channel for the movement of the cooling medium are made spiral, and the second spiral rib is made repeating shape have spiral ribs located on the opposite side, and the motion of the cooling medium in the spiral channel accomplished from the center to the periphery.
Средство для обеспечения циркуляции охлаждающей среды может быть выполнено в виде вентилятора для подачи охлаждающего воздуха или в виде насоса для подачи жидкого хладоносителя, соединенного с расширительным баком и охладителем жидкого хладоносителя. Использование жидкого теплоносителя позволяет уменьшить площадь охлаждения и тем самым сократить радиальные габариты спиральной машины. Вентилятор и насос установлены на входе в указанный спиральный канал.The means for circulating the cooling medium can be made in the form of a fan for supplying cooling air or in the form of a pump for supplying a liquid coolant connected to an expansion tank and a coolant for a liquid coolant. The use of liquid coolant allows to reduce the cooling area and thereby reduce the radial dimensions of the spiral machine. The fan and pump are installed at the inlet to the specified spiral channel.
Подвижный спиральный элемент может быть выполнен со вторым спиральным ребром, расположенным с другой стороны его основания, при этом в корпусе установлен второй неподвижный спиральный элемент, аналогичный первому, находящийся в зацеплении со вторым спиральным ребром подвижного спирального элемента, а машина снабжена вторым средством для подачи охлаждающей среды, которое может быть выполнено в виде вентилятора или насоса, установленных на входе в спиральный канал, образованный вторым спиральным ребром второго неподвижного элемента, поверхностью основания второго неподвижного спирального элемента со стороны второго спирального ребра и корпусом машины.The movable spiral element can be made with a second spiral rib located on the other side of its base, while a second fixed spiral element is installed in the housing, similar to the first, meshed with the second spiral rib of the movable spiral element, and the machine is equipped with second means for supplying cooling medium, which can be made in the form of a fan or pump installed at the entrance to the spiral channel formed by the second spiral rib of the second fixed element, p second fixed base surface of the spiral element from the second scroll rib and the machine frame.
Для увеличения интенсивности охлаждения каждый неподвижный спиральный элемент, а также его второе спиральное ребро выполняют из материала с высокой теплопроводностью, а на его поверхность охлаждения наносят искусственную шероховатость.To increase the cooling intensity, each stationary spiral element, as well as its second spiral rib, is made of a material with high thermal conductivity, and artificial roughness is applied to its cooling surface.
Второе спиральное ребро каждого неподвижного спирального элемента может быть выполнено за одно целое с основанием или составным с основанием.The second spiral rib of each fixed spiral element can be made in one piece with the base or composite with the base.
Отверстие нагнетания может быть выполнено в штуцере нагнетания, закрепленном в отверстии, выполненном в основании неподвижного спирального элемента и имеющим оребренную поверхность для более эффективного охлаждения газа на выходе из компрессора.The discharge hole can be made in the discharge fitting, fixed in the hole made in the base of the fixed scroll element and having a finned surface for more efficient cooling of the gas at the outlet of the compressor.
Каждый вентилятор может быть снабжен автономным приводом с частотным преобразователем или приводом, содержащим промежуточный валик, установленный в корпусе на опорах качения и соединенный с помощью ременной передачи с эксцентриковым валом и с каждым вентилятором.Each fan can be equipped with a stand-alone drive with a frequency converter or a drive containing an intermediate roller mounted in a housing on rolling bearings and connected by a belt drive to an eccentric shaft and to each fan.
Сущность предложения поясняется чертежами, гдеThe essence of the proposal is illustrated by drawings, where
на фиг.1 представлено продольное сечение спиральной машины;figure 1 presents a longitudinal section of a spiral machine;
на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;figure 2 is a section aa in figure 1;
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;figure 3 is a section bB in figure 1;
на фиг.4 - выноска В на фиг.1 (вариант составного ребра Д);figure 4 - callout In figure 1 (option composite ribs D);
на фиг.5 - выноска на фиг.1;figure 5 - callout in figure 1;
на фиг.6 - продольное сечение спиральной машины с охлаждением жидким теплоносителем;figure 6 is a longitudinal section of a spiral machine cooled by a liquid coolant;
на фиг.7 - продольное сечение спиральной машины с двухсторонней схемой расположения спиральных элементов.Fig.7 is a longitudinal section of a spiral machine with a two-sided arrangement of spiral elements.
Спиральная машина, показанная на фиг.1, содержит корпус 1 с всасывающим отверстием 4, неподвижный спиральный элемент 5 с нагнетательным отверстием 7 и штуцером 16, находящийся в зацеплении с подвижным спиральным элементом 3.The spiral machine shown in figure 1, contains a housing 1 with a
Привод осуществляется через полумуфту 13, вал эксцентриковый 11, установленный на подшипниковых опорах 12 через коренной подшипник 10. Для динамической уравновешиваемости на валу эксцентриковом напрессованы противовесы 14. Для обеспечения орбитального движения подвижного спирального элемента 3 в корпусе установлено противоповоротное устройство 2 (в данной конструкции шариковое).The drive is carried out through the
Система охлаждения включает вентилятор 6 с приводом, входной 15 и выходной 17 патрубки, второе спиральное ребро Д неподвижного спирального элемента с оптимальным соотношением b/h, повторяющее форму спирального ребра, расположенного с противоположной стороны основания неподвижного спирального элемента. Спиральное ребро Д может быть выполнено заодно с основанием неподвижного спирального элемента со стороны охлаждения Е и образует с поверхностями Е и И спиральный канал. Привод вентилятора 6 осуществляется через промежуточный валик 9, установленный в корпусе 1 на собственных опорах качения с помощью ременной передачи 8 от полумуфты 13, установленной на конце эксцентрикового вала 11.The cooling system includes a
Штуцер 16 может иметь оребренную поверхность Ж с оптимальным соотношением b/h.The
Ребро Д может быть выполнено составным с заделкой в теле основания неподвижного спирального элемента (фиг4).The rib D can be made integral with termination in the body of the base of the fixed spiral element (Fig. 4).
Конструкция спиральной машины по фиг.6 включает насос 19 для подачи жидкого теплоносителя, расширительный бак 18 и охладитель жидкого теплоносителя 20.The design of the spiral machine of FIG. 6 includes a
В конструкции спиральной машины по фиг.7 подвижный спиральный элемент 3 выполнен двухсторонним, т.е. со спиральными ребрами, расположенными с двух противоположных сторон его основания, а в корпусе установлен второй неподвижный спиральный элемент 5, аналогичный первому, находящийся в зацеплении с соответствующим спиральным ребром подвижного спирального элемента 3. Привод подвижного спирального элемента осуществляется за один из трех поводков 11 противоповоротного устройства 2, который одновременно является эксцентриковым валом (в данной конструкции противоповоротное устройство - поводковое). Система охлаждения включает два вентилятора 6 и два спиральных ребра Д двух неподвижных спиральных элементов 5. Привод вентиляторов 6 осуществляется с помощью ременной передачи 8 за один из двух поводков (от эксцентрикового вала) противоповоротного устройства 2 и систему шкивов.In the design of the spiral machine of FIG. 7, the movable
Спиральная машина работает следующим образом.The spiral machine operates as follows.
Газовая среда подводится на всасывание 4 спиральной машины, при орбитальном движении подвижного спирального элемента 3 относительно неподвижного спирального элемента 5 с эксцентриком «е» благодаря наличию эксцентрикового вала 11 на подшипниковых опорах 12, противоповоротного устройства 2, предотвращающего вращение спиральных элементов относительно друг друга, образуются замкнутые полости, перемещение газа со стороны всасывания 4 к стороне нагнетания 7, сжатие происходит благодаря уменьшению объемов замкнутых полостей. В момент, определяемый необходимыми параметрами рабочего процесса, происходит соединение замкнутых полостей друг с другом и окном нагнетания и вытеснение сжимаемой среды в окно нагнетания 7.The gas medium is supplied to the
Цикл всасывания (раскрытие и закрытие внешних полостей) совершается за один оборот вала компрессора. Затем он повторяется. Цикл сжатия и выталкивания газа длится дольше, в зависимости от угла закрутки спирали и размера окна нагнетания.The suction cycle (opening and closing of external cavities) is performed in one revolution of the compressor shaft. Then it repeats itself. The cycle of gas compression and ejection lasts longer, depending on the angle of twist of the spiral and the size of the discharge window.
При сжатии газа происходит повышение температуры от температуры всасывания до температуры нагнетания, по законам теплообмена теплота распространяется на элементы спиральной машины, в том числе на рабочие элементы 3, 5, вызывая температурные деформации, на подшипники 10, 12, которые сами по себе являются источниками тепла и работоспособность их определяется определенным температурным режимом, зависящим от режима работы спиральной машины. Тепловая нагрузка с элементов спиральной машины в процессе работы снимается следующим образом.When the gas is compressed, the temperature rises from the suction temperature to the discharge temperature, according to the laws of heat transfer, the heat extends to the elements of the spiral machine, including the working
С момента вращения эксцентрикового вала начинает вращаться колесо вентилятора 6 и поступать с постоянной производительностью через входной патрубок охлаждающий воздух в центральную часть спирального канала (при этом охлаждая штуцер нагнетания 16, а следовательно, нагнетаемый газ) в зону наибольшей тепловой нагрузки (зона нагнетания) и далее, образуя противоток сжимаемому газу (газ движется от периферии к центру), перемещается от центра к периферии по спиральному каналу, охлаждая теплообменную поверхность, которой является поверхность основания Е и боковые поверхности спирального ребра через выходной патрубок выбрасывается в атмосферу.From the moment of rotation of the eccentric shaft, the
При движении теплоносителя в спиральном канале от центра к периферии неизбежно возникает центробежный эффект. Поток воздуха отжимается к внешней стенке, и в поперечном сечении возникает так называемая вторичная циркуляция. С увеличением радиуса кривизны от центра к периферии влияние центробежного эффекта уменьшается. Вследствие возрастания скорости и вторичной циркуляции воздействующих на пограничный слой поверхности охлаждения и, как следствие этого, увеличение турбулентности потока интенсивность теплоотдачи возрастает в центральной части и уменьшается к периферии с меньшей тепловой нагрузкой (зона всасывания). Кроме этого, в острых углах сечения спирального канала возникают вихри, которые также интенсифицируют процесс охлаждения (фиг.5).When the coolant moves in a spiral channel from the center to the periphery, a centrifugal effect inevitably occurs. The air flow is squeezed to the outer wall, and in the cross section there is a so-called secondary circulation. With an increase in the radius of curvature from the center to the periphery, the influence of the centrifugal effect decreases. Due to an increase in the speed and secondary circulation of the cooling surfaces acting on the boundary layer and, as a result, an increase in turbulence in the flow, the heat transfer rate increases in the central part and decreases to the periphery with less heat load (suction zone). In addition, in the acute angles of the cross-section of the spiral channel, vortices arise, which also intensify the cooling process (Fig. 5).
Такое конструктивное решение позволяет повысить интенсивность теплообмена не только за счет использования развитой поверхности теплообмена и оптимальной геометрии ребра, но и за счет обеспечения рационального движения теплоносителя и сжимаемого газа, образующее противоток (теплоноситель от центра к периферии движется по спиральному каналу, повторяющему движение сжимаемого газа от периферии к центру), причем интенсивность теплоотдачи выше именно там, где необходимо снять наибольшую тепловую нагрузку.Such a constructive solution makes it possible to increase the heat transfer intensity not only due to the use of a developed heat transfer surface and optimal rib geometry, but also due to the rational movement of the coolant and compressible gas, forming a counterflow (the coolant moves from the center to the periphery along a spiral channel repeating the movement of the compressible gas from periphery to the center), and the intensity of heat transfer is higher exactly where it is necessary to remove the greatest heat load.
Таким образом, предлагаемая конструкция спиральной машины позволяет повысить эффективность охлаждения элементов спиральной машины, повысить ее надежность и долговечность.Thus, the proposed design of the spiral machine allows to increase the cooling efficiency of the elements of the spiral machine, to increase its reliability and durability.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146696/06A RU2343317C2 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Spiral machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146696/06A RU2343317C2 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Spiral machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006146696A RU2006146696A (en) | 2008-07-10 |
| RU2343317C2 true RU2343317C2 (en) | 2009-01-10 |
Family
ID=40374413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006146696/06A RU2343317C2 (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Spiral machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2343317C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564473C1 (en) * | 2011-09-30 | 2015-10-10 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Scroll compressor |
| RU2565344C1 (en) * | 2014-07-18 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Oil-free spiral machine |
| RU2567346C1 (en) * | 2011-09-30 | 2015-11-10 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Scroll compressor |
-
2006
- 2006-12-27 RU RU2006146696/06A patent/RU2343317C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564473C1 (en) * | 2011-09-30 | 2015-10-10 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Scroll compressor |
| RU2567346C1 (en) * | 2011-09-30 | 2015-11-10 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Scroll compressor |
| RU2565344C1 (en) * | 2014-07-18 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | Oil-free spiral machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006146696A (en) | 2008-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101480464B1 (en) | Scoroll compressor and refrigerator having the same | |
| CN101603530B (en) | Scroll gas-liquid multiphase mixing transmission pump | |
| CN104454021B (en) | Fluid dynamic with runner piston synchronous cyclotron mechanism is mechanical | |
| CN208416615U (en) | Expander and fluid circulation system including the same | |
| RU2343317C2 (en) | Spiral machine | |
| KR101587171B1 (en) | Scoroll compressor and refrigerator having the same | |
| KR101553953B1 (en) | Scoroll compressor and refrigerator having the same | |
| CN103883354A (en) | Fluid power machine with runner rotary vane mechanism | |
| WO2019134364A1 (en) | Compressor crankshaft and compressor having same | |
| CN1888663A (en) | Controlling method for air conditioner | |
| CN103953395A (en) | Hydrodynamic force machine with rotating wheel slewing mechanism | |
| KR20070012545A (en) | Rotary fluid device | |
| RU63001U1 (en) | SPIRAL MACHINE | |
| US11891996B2 (en) | Compressor element with improved oil injector | |
| CN216922491U (en) | Water-cooled type screw vacuum pump | |
| RU2287720C2 (en) | Spiral machine | |
| JP2004536988A (en) | Multi-stage spiral screw rotor | |
| KR101510699B1 (en) | Scoroll compressor and refrigerator having the same | |
| CN207454258U (en) | A kind of air compressor of monodentate engagement positive displacement structure | |
| CN1124415C (en) | Displacement type fluid machine | |
| CN221347284U (en) | Screw air compressor machine cooling structure | |
| RU2798894C1 (en) | Compressor element with improved oil injector | |
| CN219754799U (en) | Scroll compressor and refrigeration equipment | |
| CN220101532U (en) | Vacuum pump | |
| CN102788012A (en) | Fluid pump with screw spiral mechanism, fluid power machine and internal and external combustion jet engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131228 |