Поршневой детандер-компрессорный агрегат

 

В поршневом детандер-компрессорном агрегате, содержащем поршневой компрессор, поршневой детандер, размещенные в одном корпусе, с присоединенными к коленчатому валу шатунно-поршневыми группами, стенки цилиндра поршневого детандера содержат выпускные окна, соединенные общим коллектором, а впускной клапан выполнен нормально открытым и снабжен закрепленным на пружине запорным элементом. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы и эксплуатационной надежности детандер-компрессорного агрегата и снижение его удельной металлоемкости. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения - машинам объемного действия, в частности поршневым детандер-компрессорным агрегатам, и может быть использовано в холодильной технике, например в воздушных холодильных установках, установках кондиционирования воздуха.

Известны поршневые детандер-компрессорные агрегаты, включающие в себя поршневой компрессор, поршневой детандер, размещенные в одном корпусе, имеющие общую шатунно-поршневую группу с расположением цилиндра детандера над цилиндром компрессора и систему принудительного газораспределения для детандера [1].

Существенными недостатками таких детандер-компрессорных агрегатов являются сложность их конструкции, большая удельная металлоемкость, низкая эксплуатационная надежность, а также невысокая эффективность работы, обусловленная теплопритоками из-за близкого расположения цилиндров детандера и компрессора и принудительным механизмом газораспределения детандера.

Известна другая конструкция детандер-компрессорного агрегата [2], в которой исключены теплопритоки со стороны горячего цилиндра компрессора к холодному цилиндру детандера благодаря разделению их промежуточной камерой. Однако сохранение принудительного механизма газораспределения детандера не исключает вышеперечисленных недостатков.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности работы, надежности, снижение удельной металлоемкости детандер-компрессорного агрегата.

Указанная задача может быть решена за счет того, что в известном поршневом детандер-компрессорном агрегате, содержащем поршневой компрессор, поршневой детандер, размещенные в одном корпусе, с присоединенными к коленчатому валу шатунно-поршневыми группами, стенки цилиндра поршневого детандера содержат выпускные окна, соединенные общим коллектором, а впускной клапан выполнен нормально открытым и снабжен закрепленным на пружине запорным элементом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема детандер-компрессорного агрегата, а на фиг. 2 показан продольный разрез цилиндра детандера детандер-компрессорного агрегата.

Поршневой детандер-компрессорный агрегат включает в себя поршневой компрессор 1, поршневой детандер 2, размещенные в одном корпусе 3, и холодильник 4 для охлаждения сжатого в компрессоре 1 воздуха на входе в детандер 2. Детандер содержит цилиндр 5, в стенках которого равномерно по окружности размещены выпускные окна 6, выполненные, например, в виде круглых отверстий. Выпускные окна 6 соединены общим коллектором 7 для подачи холодного воздуха к потребителю. Соосно цилиндру 5 размещен поршень 8, связанный с кривошипно-шатунным механизмом 9 детандер-компрессорного агрегата. В крышке 10 цилиндра 5 располагается нормально открытый впускной клапан, представляющий собой закрепленный на пружине 11 запорный элемент 12, например, в виде цилиндрической пластины, седло 13 с отверстиями для прохода воздуха 14. В крышке 10 имеется штуцер 15 для подачи сжатого в компрессоре 1 воздуха и регулировочный винт 16 для изменения высоты подъема запорного элемента. В седле 13 впускного клапана для предотвращения смещения запорного элемента 12 относительно проходных отверстий 14 выполнены цилиндрические штифты 17.

Детандер-компрессорный агрегат работает следующим образом. В компрессоре 1 происходит сжатие всасываемого из атмосферы воздуха, при этом растет его температура и давление. Сжатый воздух поступает в холодильник 4, где происходит его охлаждение на входе в детандер 2. При подаче охлажденного сжатого воздуха через штуцер 15 происходит впуск части его в цилиндр 5 через нормально открытый впускной клапан. Поршень 8 при этом находится в верхней мертвой точке и выпускные окна 6 перекрыты. При истечении воздуха в зазоре между седлом 13 и запорным элементом 12 происходит нарастание перепада давлений над запорным элементом и под ним. Клапан, преодолевая упругие силы пружины 11, закроется, перекрыв истечение сжатого воздуха в цилиндр 5. Попавшая в цилиндр часть воздуха давит на поршень 8 и при его перемещении расширяется с понижением температуры и совершением внешней работы. При открытии поршнем 8 в нижней мертвой точке выпускных окон 6 расширяющийся охлажденный воздух выталкивается в общий коллектор 7 и направляется к потребителю. При достижении поршнем верхней мертвой точки давление в цилиндре 5 растет за счет сжатия остаточного воздуха. При достижении давления в цилиндре выше начального давления на воде в детандер клапан за счет упругости пружины 11 открывается, цикл повторяется.

Предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность и эксплуатационную надежность детандер-компрессорного агрегата, упростить конструкцию, снизить удельную металлоемкость агрегата за счет увеличения его производительности, связанной с повышением частоты вращения коленчатого вала.

Источники информации: 1. Расширительные машины. Под ред. К.И.Страховича - М. - Л.: Машиностроение, 1966. стр. 101-104.

2. Расширительные машины. Под ред. К.И.Страховича - М. - Л.: Машиностроение, 1966. стр. 105-108.

Формула изобретения

Поршневой детандер-компрессорный агрегат, включающий в себя поршневой компрессор, поршневой детандер, размещенные в одном корпусе, с присоединенными к коленчатому валу шатунно-поршневыми группами, отличающийся тем, что стенки цилиндра поршневого детандера содержат выпускные окна, соединенные общим коллектором, а впускной клапан выполнен нормально открытым и снабжен закрепленным на пружине запорным элементом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2