Свободнопоршневой дизель-компрессор

 

Дизель-компрессор содержит цилиндр с встречно движущимися поршнями 3, образующими центральную дизельную полость 2 и две наружные компрессорные полости 4. Объем последних регулируется при помощи ступенчатого поршня 6, что позволяет повысить экономичность установки при работе на режимах переменной производительности 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 В 71/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг 7 (21) 4823541/06 (22) 22.03.90 (46) 15.06.92, Бюл, ¹ 22 (71) Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения М ГТУ им.

Н,Э. Баумана (72) Д.И.Леонов, П.И.Плас инин. В.П.Стрел.ков и В,И.Шатров (53) 621.432(088.8) (56) Патент СССР ¹ 6349, кл. F 02 В 71/00.

1928, .. Ж 1740725 А1 (54) СВОБОДНОПОРШНЕВОЙ ДИЗЕЛЬКОМПРЕССОР (57) Дизель-компрессор содержит цилиндр с встречно движущимися поршнями 3, образующими центральную дизельную полость

2 и две наружные компрессорные полости 4.

Объем последних регулируется при помощи ступенчатого поршня 6, что позволяет повысить экономичность установки при работе на режимах переменной производительности, 2 ил.

1740725

Изобретение относится к двигателестроению и может быть также использовано в комп рессоростроении.

Дизель-компрессор отличается высокой экономичностью на номинальном режиме работы, но при отклонении от него это преимущество исчезает за счет одновременного снижения экономичности дизеля и компрессора при снижении мощности и производительности дизель-компрессора, Снижение экономичности дизель-компрессора происходит очень резко при изменении хода поршня, являющегося общим рабочим органом дизеля и компрессора. Поэтому разрабатываются специальные схемы дизель-компрессоров со стабилизацией хода поршня, Например, известна схема регулирования дизель-компрессора, внутренняя и наружные мертвые точки поршней которой управляются гидравлическими и пневматическими стабилизаторами, которые приводятся в действие сжатым воздухом. поступающим из буфера. Регулирование дизель-компрессора производится подсоединением дополнительных объемов к цилиндру. При уменьшении производительности дополнительный объем, подключаемый к мертвому пространству, увеличивают, но регулирование осуществляется ступенчатым способом с приводом от кулачковых шайб.

Система стабилизации мертвых точек поршня содержит два колебательных контура регулирования, соответственно для ВМТ и НМТ поршня, что требует наличия большого количества многозвенных механизмов и снижает его надежность и экономичность.

Цель изобретения — повышение экономичности дизель-компрессора при работе на режимах переменной производительности, Указанная цель достигается тем, что свободнопорш невой дизель-компрессор, содержащий цилиндр Со встречнодвижущимися синхронизированными поршнями, образующими центральную дизельную полость с прямоточной продувкой и две наружные компрессорные полости того же диаметра, сообщенные со всасывающей и нагнетательной магистралями при помощи автоматически действующих клапанов. снабжен регулятором рабочего объема компрессорных полостей, выполненным в виде поршня-вытеснителя и жестко связанного с ним управляющего поршня, размещенного в дополнительном цилиндре и нагруженного с одной стороны пружиной, причем с другой стороны поршня дополни5

55 тельный цилиндр сообщен с нагнетательной магистралью.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого дизель-компрессора; на фиг,2 — индикаторная диаграмма компрессора.

Форсунка 1, служащая для впрыскивания топлива, установлена в центральной дизельной полости цилиндра 2, Встречно движущиеся синхронизированные поршни

3 образуют центральную дизельную полость цилиндра 2 и две наружные компрессорные полости 4. Последние соединены с дополнительным цилиндром 5, в котором размещен ступенчатый поршень 6, состоящий из поршня-вытеснителя и управляющего поршня большего диаметра, нагруженного с одной стороны пружиной 7, размещенной в буферной полости 9 низкого давления.

Ступенчатый поршень 6 прижимается пружиной 7 к упору 8, ограничивающему перемещение поршня пружиной в сторону компрессорной полости 4 и тем самым лимитирующему минимальный объем мертвого пространства компрессорной полости 4.

Центральная дизельная полость цилиндра 2 имеет прямоточную продувку, осуществляющуюся через впускные 10 и выпускные 11 окна.

Компрессорные полости 4 сообщаются при помощи автоматически действующих выпускного 12 и впускного 13 клапанов с нагнетательной магистралью 14 и атмосферой или всасывающей магистралью, Дизель-компрессор работает следующим образом.

Вспрыскиваемое форсункой 1 в центральную дизельную полость цилиндра 2 топливо сгорает и развиваемое при сгорании давление в цилиндре 2 двигает поршни

3 наружу, сжимая в компрессорной полости

4 газ, При превышении расчетного давления в компрессорной полости 4 автоматический клапан 12 выпускает сжатый газ в нагнетательную магистраль 14.

При движении поршня 3 наружу газы в дизельной полости 2 расширяются и выходят через выпускные окна 11. Поршень 3 прекращает движение наружу, открывая впускные окна 10, через которые входит свежий воздух, Затем поршень 3 поддействием оставшегося в мертвом объеме компрессорной полости 4 воздуха начинает двигаться внутрь, сжимая свежий заряд дизельной полости 2, причем давление в компрессорной полости 4 при движении поршня 3 поддерживается постоянным или за счет поступления сжатого газа через клапан 13 от предыдущих ступеней компрессора или за счет движения поршня 6 регулятора рабоче1740725

40

50

55 го объема компрессорной полости, Таким образом, происходит работа последней ступени дизель-компрессора на номинальном режиме работы.

Работа регулятора рабочего объема компрессорных полостей, состоящего из поршня 6, пружины 7, вспомогательного 9 и дополнительного 5 цилиндров происходит следующим образом.

Движение основного поршня 3 вызывает изменение давления в компрессорной полости 4 и движение поршня 6 регулятора.

Движение поршня регулятора 6 совместно с основным поршнем 3 вызывает изменение объема компрессорной полости 4, в том числе и объема цилиндра компрессора около внутренней мертвой точки, т.е, объема мертвого пространства, тем самым меняя и подачу газа за цикл, определяющую произ-, водительность дизель-компрессора. Импульсом для изменения мертвого пространства компрессорной полости является давление в нагнетательной магиСтрали

14. Так как изменение подачи газа в нагнетательную магистраль 14 меняет давление в ней, то изменение давления в нагнетательной магистрали 14 передается на ступенчатый поршень 6 регулятора производительности, перемещая его с деформацией пружины 7. Таким образом, изменение подачи газа из компрессора в нагнетательную магистраль 14 вызывает изменение мертвого объема компрессорной полости 14, компенсируя изменение подачи газа из компрессора. Например, снижение расхода газа из нагнетательной магистрали вызывает рост давления в ней и перемещение поршня регулятора 6 на увеличение мертвого объема компрессорной полости 4. определяемого положениями поршней 3 и

6. Увеличение же мертвого. объема цилиндра компрессора вызывает соответствующее снижение подачи сжатого газа из цилиндра компрессора,за счет чего и происходи г снижениедавления в нагнетательной магистрали. Давление в нагнетательной магистрали за счет этого явления стабилизируется, т.е. жесткое соединение поршня-вытеснителя и управляющего поршня обеспечивает замыкание отрицательной обратной связи по давлению в нагнетательной магистрали, 5

Объединенный поршень 6 должен быть ступенчатым, диаметр управляющего поршня должен быть больше диаметра поршня-вытеснителя.

Согласно фиг.2; кривая 1 показывает характер изменения давления P в цилиндре обычного компрессора без регулятора рабочего объема, Кривая 2 показывает характер изменения давления при присоединении к компрессорной полости дополнительного постоянного мертвого объема в известных конструкциях, Кривая 3 показывает характер изменения давления в компрессорной полости при изменении в процессе движения поршня 3 компрессора мертвого объема с помощью дополнительного поршня 6, Как следует из фиг,2, работа регулятора производительности обеспечивает снижение затрат мощности, пропорциональной площади индикаторной диаграммы, и повышение экономичности.

Применение указанного устройства особенно эффективно в дизель-компрессора для стабилизации хода поршня дизеля (равного ходу поршня компрессора) и обеспечивает тем самым не только повышение экономичности компрессора, но и экономичности дизеля, Формула изобретения

Свободнопоршневой дизель-компрессор, содержащий цилиндр с встречно движущимися синхронизированными поршнями, образующие центральную дизельную полость с прямоточной продувкой и две наружные компрессорные полости того же диаметра, сообщенные с всасывающей и нагнетательной магистралями при помощи автоматически действующих клапанов, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности при работе на режимах переменной производительности, он снабжен регулятором рабочего объема компрессорных полостей, выполненным в виде поршня-вытеснителя и жестко связанного с ним управляющего поршня, размещенного в дополнительном цилиндре и нагруженного с одной стороны пружиной, причем с другой стороны поршня дополнительный цилиндр сообщен с нагнетательной магистралью, 1740725

Составитель В. Лобанов

Редактор М, Келемеш Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Н, Ревская

Заказ 20бб Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

l. 7 i