Свободнопоршневой компрессор с электромагнитным приводом

Авторы патента:

F04B31 - Свободнопоршневые компрессоры; системы, включающие подобные компрессоры (насосы, приводимые в действие мускульной силой, в которых ход поршня не ограничен передаточным механизмом F04B 33/00; свободнопоршневые двигатели внутреннего сгорания, свободнопоршневые генераторы газа F02B 71/00; системы с преобладающими отличительными признаками первичных двигателей см. классы, к которым отнесены эти двигатели)

Владельцы патента RU 2292486:

Игошин Владимир Иванович (RU)

Устройство предназначено для использования в области компрессоростроения в транспортных средствах при строительстве и реконструкции зданий и сооружений, в промышленности и сельском хозяйстве и других сферах человеческой деятельности. Свободнопоршневой компрессор с электромагнитным приводом содержит ресивер переменного объема, полый цилиндрический корпус. Поршень установлен в полости цилиндрического корпуса. Впускной клапан содержит корпус. В корпусе впускного клапана расположен подпружиненный запорный элемент, выполненный со сквозным осевым каналом. Клапан выхода сжатого газа с подпружиненным запорным элементом размещен в осевом канале запорного элемента впускного клапана. Радиатор охлаждения сжатого газа выполнен в виде полой втулки, установленной коаксиально в канале запорного элемента впускного клапана. Содержит штуцер отвода сжатого газа, трубку подачи сжатого газа в ресивер, сообщенную со штуцером отвода сжатого газа. Полость цилиндрического корпуса выполнена с возможностью сообщения с ресивером через клапан выхода сжатого газа, штуцер отвода сжатого газа и трубку подачи сжатого газа в ресивер, а через впускной клапан и фильтр с атмосферой. Ресивер включает в себя несущую раму с закрепленной внутри нее направляющей осью, размещенный на направляющей оси кожух, образованный выполненной с возможностью перемещения вдоль направляющей оси гофрированной оболочкой с наружным и внутренним кольцами жесткости и связанными с ней подвижной торцевой оболочкой и неподвижной торцевой оболочкой, выполненной со штуцером входа и выхода газа, уплотнительный элемент. Узел изменения объема кожуха выполнен в виде двух тросов, вала с закрепленной на нем ленточной пружиной и червячного редуктора натяжения ленточной пружины, связанного с валом. Одни концы тросов связаны с ленточной пружиной, а вторые концы - с подвижной торцевой оболочкой. Уплотнительный элемент размещен вместе сопряжения подвижной торцевой оболочки с направляющей осью, а электромагнитный привод включает в себя, по меньшей мере, одну электромагнитную катушку с витком управления последней, размещенную снаружи цилиндрического корпуса. Позволяет повысить надежность за счет использования ресивера, фильтра и радиатора охлаждения сжатого газа, КПД и экономичность за счет использования ресивера с постоянным давлением переменного объема, повысить компактность компрессора за счет размещения запорного элемента клапана выхода сжатого газа в канале запорного элемента впускного клапана. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использована в транспортных средствах при строительстве и реконструкции зданий и сооружений, в промышленности и сельском хозяйстве и других сферах человеческой деятельности.

Известен свободнопоршневой компрессор с электромагнитным приводом, выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога (прототипа), содержащий полый цилиндрический корпус, поршень, размещенный в полости цилиндрического корпуса, впускной клапан с подпружиненным запорным элементом, клапан выхода сжатого газа с подпружиненным запорным элементом, трубку подачи сжатого газа, штуцер отвода сжатого газа, сообщенный с трубкой подачи сжатого газа (см. патент РФ №2005912, опубл. 15.01.1994).

Недостатком известного свободнопоршневого компрессора с электромагнитным приводом является невысокие КПД и экономичность из-за отсутствия средств (ресивера), позволяющих аккумулировать сжатый газ для дальнейшего использования в промежутках между вынужденными остановками подключаемых к компрессору технических средств, повышенная сложность и невысокая надежность конструкции, из-за отсутствия средств (ресивера с гофрированной оболочкой), позволяющих поддерживать постоянное заданное давление.

Задачей заявленного изобретения является повышение надежности за счет использования ресивера, фильтра и радиатора охлаждения сжатого газа, КПД и экономичности за счет использования ресивера с постоянным давлением переменного объема, позволяющего аккумулировать сжатый газ для дальнейшего использования в промежутках между вынужденными остановками подключаемых к компрессору технических средств, повышение компактности за счет размещения запорного элемента клапана выхода сжатого газа в канале запорного элемента впускного клапана.

Задача заявленного изобретения достигается за счет свободнопоршневого компрессора с электромагнитным приводом, содержащим ресивер переменного объема, полый цилиндрический корпус, поршень, установленный в полости цилиндрического корпуса, впускной клапан с корпусом и расположенным в корпусе последнего подпружиненным запорным элементом, выполненным со сквозным осевым каналом, клапан выхода сжатого газа с подпружиненным запорным элементом, размещенным в осевом канале запорного элемента впускного клапана, радиатор охлаждения сжатого газа в виде полой втулки, установленной коаксиально в канале запорного элемента впускного клапана, штуцер отвода сжатого газа, трубку подачи сжатого газа в ресивер, сообщенную со штуцером отвода сжатого газа, причем полость цилиндрического корпуса выполнена с возможностью сообщения с ресивером через клапан выхода сжатого газа, штуцер отвода сжатого газа и трубку подачи сжатого газа в ресивер, а через впускной клапан и фильтр с атмосферой, при этом ресивер включает в себя несущую раму с закрепленной внутри нее направляющей осью, размещенный на направляющей оси кожух, образованный выполненной с возможностью перемещения вдоль направляющей оси гофрированной оболочкой с наружным и внутренним кольцами жесткости и связанными с ней подвижной торцевой оболочкой и неподвижной торцевой оболочкой со штуцером входа и выхода газа, уплотнительный элемент, узел изменения объема кожуха, выполненный в виде двух тросов, вала с закрепленной на нем ленточной пружиной и червячного редуктора натяжения ленточной пружины, связанного с валом, причем одни концы тросов связаны с ленточной пружиной, а вторые концы - с подвижной торцевой оболочкой, уплотнительный элемент размещен вместе сопряжения подвижной торцевой оболочки и направляющей оси, а электромагнитный привод включает в себя, по меньшей мере, одну электромагнитную катушку с витком управления последней, размещенную снаружи цилиндрического корпуса.

Уплотнительный элемент может быть выполнен в виде сальника.

Поршень может быть выполнен, по меньшей мере, с одним компрессионным кольцом.

Свободнопоршневой компрессор может быть снабжен гильзой, размещенной в корпусе впускного клапана.

Впускной клапан и клапан выхода сжатого газа могут быть снабжены упорными шайбами.

Фильтр может быть выполнен в виде корпуса, фильтрующего элемента, размещенного в корпусе, и сетки.

На фиг.1 изображен общий вид свободнопоршневого компрессора с электромагнитным приводом.

На фиг.2 изображен общий вид ресивера.

Свободнопоршневой компрессор с электромагнитным приводом (фиг.1) содержит ресивер переменного объема (фиг.2), полый цилиндрический корпус 1, поршень 2, установленный в полости цилиндрического корпуса 1, впускной клапан с корпусом 3, седлом и расположенным в корпусе 3 впускного клапана запорным элементом 4 с пружиной 5, выполненным со сквозным осевым каналом, клапан выхода сжатого газа с подпружиненным запорным элементом 6, размещенным в осевом канале запорного элемента 4 впускного клапана, радиатор 7 охлаждения сжатого газа в виде полой втулки, установленной коаксиально в сквозном канале запорного элемента 4 впускного клапана, штуцер 8 отвода сжатого газа, трубку 9 подачи сжатого газа в ресивер, сообщенную со штуцером 8 отвода сжатого газа. Полость цилиндрического корпуса 1 выполнена с возможностью сообщения с ресивером через клапан выхода сжатого газа, штуцер 8 отвода сжатого газа и трубку 9 подачи сжатого газа в ресивер, а через впускной клапан и фильтр 10 с атмосферой. Ресивер (фиг.2) включает в себя несущую раму 11 с закрепленной внутри нее направляющей осью 12, размещенный на направляющей оси 12 кожух, образованный выполненной с наружным и внутренним кольцами 13 и 14 жесткости и с возможностью перемещения вдоль направляющей оси 12 гофрированной оболочкой 15 с и связанными с ней подвижной торцевой оболочкой 16 и неподвижной торцевой оболочкой 17 со штуцером входа и выхода газа (не показан), уплотнительный элемент 18, узел изменения объема кожуха, выполненный в виде регулируемой пружины 19, двух тросов 20, вала (не показан) с закрепленной на нем ленточной пружиной 19 и червячного редуктора 21 натяжения ленточной пружины 19, связанного с валом. Одни концы тросов 20 связаны с ленточной пружиной 19, а вторые концы - с подвижной торцевой оболочкой 16. Уплотнительный элемент 18 размещен вместе сопряжения подвижной торцевой оболочки 16 и направляющей оси 12. Электромагнитный привод включает в себя, по меньшей мере, одну электромагнитную катушку 22 с витком 23 управления последней, размещенную снаружи цилиндрического корпуса 1. Уплотнительный элемент 18 может быть выполнен в виде сальника. Поршень 2 может быть выполнен, по меньшей мере, с одним компрессионным кольцом 24. Свободнопоршневой компрессор может быть снабжен гильзой 25, размещенной в корпусе 3 впускного клапана. Впускной клапан и клапан выхода сжатого газа могут быть снабжены упорными шайбами 26. Фильтр 10 может быть выполнен в виде корпуса, фильтрующего элемента 27, размещенного в корпусе, и сетки 28.

Принцип работы.

Из блока управления электромагнитным приводом через управляющий тиристор подается напряжение в электромагнитную катушку 22. Свободный поршень 2 начинает в нее втягиваться. Как только поршень 2 вошел в электромагнитную катушку 22, виток 24 управления отключает в ней напряжение и одновременно включает следующую электромагнитную катушку 22, и поршень 2 начинает втягиваться в эту катушку 22 и т.д. При достижении поршнем 2 последней катушки 22 виток 23 управления переключает процесс в обратном направлении. При движении поршня 2 с одной стороны происходит сжатие газов (жидкости), а с другой стороны всасывание газа (жидкости) в полость цилиндрического корпуса 1. Клапанная система свободнопоршневого компрессора (насоса) может иметь абсолютно различные варианты. Вал (не показан) с закрепленной на нем ленточной пружиной 19 приводится в действие червячным редуктором 21. Редуктор 21 закреплен к неподвижной торцевой оболочке 17 и регулируется в зависимости от заданного давления.

1. Свободнопоршневой компрессор с электромагнитным приводом, содержащий ресивер переменного объема, полый цилиндрический корпус, поршень, установленный в полости цилиндрического корпуса, впускной клапан с корпусом и расположенным в корпусе последнего подпружиненным запорным элементом, выполненным со сквозным осевым каналом, клапан выхода сжатого газа с подпружиненным запорным элементом, размещенным в осевом канале запорного элемента впускного клапана, радиатор охлаждения сжатого газа в виде полой втулки, установленной коаксиально в канале запорного элемента впускного клапана, штуцер отвода сжатого газа, трубку подачи сжатого газа в ресивер, сообщенную со штуцером отвода сжатого газа, причем полость цилиндрического корпуса выполнена с возможностью сообщения с ресивером через клапан выхода сжатого газа, штуцер отвода сжатого газа и трубку подачи сжатого газа в ресивер, а через впускной клапан и фильтр с атмосферой, при этом ресивер включает в себя несущую раму с закрепленной внутри нее направляющей осью, размещенный на направляющей оси кожух, образованный выполненной с возможностью перемещения вдоль направляющей оси гофрированной оболочкой с наружным и внутренним кольцами жесткости и связанными с ней подвижной торцевой оболочкой и неподвижной торцевой оболочкой со штуцером входа и выхода газа, уплотнительный элемент, узел изменения объема кожуха, выполненный в виде двух тросов, вала с закрепленной на нем ленточной пружиной и червячного редуктора натяжения ленточной пружины, связанного с валом, причем одни концы тросов связаны с ленточной пружиной, а вторые концы - с подвижной торцевой оболочкой, уплотнительный элемент размещен в месте сопряжения подвижной торцевой оболочки и направляющей оси, а электромагнитный привод включает в себя, по меньшей мере, одну электромагнитную катушку с витком управления последней, размещенную снаружи цилиндрического корпуса.

2. Свободнопоршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде сальника.

3. Свободнопоршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что поршень выполнен, по меньшей мере, с одним компрессионным кольцом.

4. Свободнопоршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что снабжен гильзой, размещенной в корпусе впускного клапана.

5. Свободнопоршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что впускной клапан и клапан выхода сжатого газа снабжены упорными шайбами.

6. Свободнопоршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что фильтр выполнен в виде корпуса, фильтрующего элемента, размещенного в корпусе, и сетки.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при создании машин, сжимающих чистые газы и обладающих высоким ресурсом работы. .

Способ определения работоспособности компрессора с бесконтактным уплотнением поршня и устройство для его осуществления // 2132487

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании компрессорных машин, применяемых для сжатия чистых газов. .

Бесконтактный компрессор с жестким центрированием поршня // 2132486

Изобретение относится к компрессоростроению м может быть использовано при создании машин, к которым предъявляются высокие требования по чистоте сжимаемого газа. .

Двигатель-компрессор // 2128781

Изобретение относится к области двигателестроения и позволяет упростить конструкцию и повысить эффективность двигателей-компрессоров со свободно-движущимися поршнями.

Способ запуска компрессора с газостатическим центрированием поршня и устройство для его осуществления // 2120063

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании компрессорных машин, к которым предъявляются высокие требования по чистоте сжимаемого газа.

Способ подачи сжатого газа в полость питания газового подвеса поршня и устройство для его осуществления // 2120062

Бесконтактный компрессор с газостатическим центрированием поршня // 2116507

Свободнопоршневой газовый двигатель-компрессор // 2115023

Свободнопоршневой двухтактный двигатель-гидронасос и способ его регулирования // 2105174

Поршневая машина // 2103518

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании поршневых машин, например компрессоров, насосов или двигателей. .

Свободнопоршневой газогенератор (компрессор) // 2298691

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к свободнопоршневому газогенератору, предназначенному для получения сжатого газа при сгорании органического топлива

Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора // 2324060

Изобретение относится к энергомашиностроению

Поршневой нагнетатель газа // 2364751

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к устройствам для нагнетания газа поршневого типа, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства

Поршневой нагнетатель газа // 2374489

Способ синхронизации движения поршневых групп свободнопоршневого насос-компрессора с общим линейным электродвигателем // 2537322

Изобретение относится к области энергомашиностроения и предназначено для преобразования электроэнергии в энергию давления жидкого или газообразного рабочего тела. Включает систему управления, два цилиндра с распределительными клапанами и оппозитно движущимися поршневыми группами. Каждая поршневая группа состоит из поршня, штока и якоря линейного электродвигателя. Линейный электродвигатель включает статорный магнит, два магнитопровода и две катушки намагничивания. Поршневые группы ориентированы так, что оси их симметрии располагаются на одной геометрической прямой, а их движение организуется оппозитно, что исключает вибрации в результате их колебательного движения. Однако на характер движения поршней оказывает влияние и неточность изготовления поршневых групп, неравномерность сил трения между поверхностями трения, непредсказуемое перемещение насос-компрессора в пространстве и т.д. Для синхронизации движения поршневых групп система управления отслеживает значение скоростей каждой поршневой группы и сравнивает их величины. Если скорости поршневых групп не равны, система управления переводит распределительный клапан, через который рабочее тело подается в коллектор, в закрытое положение того цилиндра, в котором скорость поршневой группы больше, чем скорость оппозитно движущийся поршневой группы в другом цилиндре. В момент времени, обеспечивающий одновременность прибытия поршневых групп обоих цилиндров в точки схождения или расхождения, система управления переводит распределительный клапан в открытое положение. Устраняются вибрации корпуса. 2 ил.

Способ предотвращения контримпульсами электроэнергии ударов поршневых групп о торцы цилиндров в свободнопоршневом компрессоре с линейным электродвигателем // 2543911

Изобретение относится к области энергомашиностроения и используется для предотвращения ударов поршневых групп о торцы цилиндров в любой свободнопоршневой машине. При расхождении поршневых групп компрессора системой управления отслеживают величины давления газа в полостях поршней обоих цилиндров компрессора и на основе этих величин вырабатывают алгоритм подачи контримпульсов электроэнергии на катушки намагничивания таких длительностей, которые в конце движения поршневых групп обеспечивают торможение поршневых групп в конечных точках движения до их остановки. Затем при приближении поршневых групп к окрестностям крайних точек расхождения в соответствии с алгоритмом от системы управления подают контримпульс на одну из катушек намагничивания. В обоих магнитопроводах индуцируются магнитные потоки одного направления и в телах якорей возникают магнитные полюса различных знаков. В результате якоря втягиваются друг в друга, что приводит к остановке поршневых групп и последующему расхождению. Аналогичным образом для предотвращения ударных нагрузок системой управления действуют и при расхождении поршневых групп. Исключаются механические связи, повышается эффективность работы. 2 ил.

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров в свободнопоршневом компрессоре с линейным электродвигателем // 2548702

Изобретение относится к области энергомашиностроения. При движении поршневых групп система управления отслеживает величины давления газа в той полости поршня, где происходит его сжатие, и на основе этих величин вырабатывает алгоритм закрытия выпускных клапанов в конце движения поршневых групп с таким расчетом, чтобы по их прибытию в конечные точки движения скорости поршневых групп оказались равны нулю. Затем в соответствии с алгоритмом закрытия выпускных клапанов при приближении поршневых групп к окрестностям крайних точек движения система управления закрывает выпускные клапаны. Давление сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха и, следовательно, сопротивление движению поршневых групп возрастает, что приводит к их торможению и остановке. В результате исключаются ударные нагрузки на поршневые группы и стенки цилиндров. В момент, близкий к остановке поршневых групп, система управления открывает выпускные клапаны и одновременно подает электрические импульсы напряжения на катушки намагничивания теперь уже одноименного знака, и поршневые группы начинают сходиться. При схождении поршневых групп система управления действует аналогичным образом. Цель заявленного изобретения - достигнуть предотвращения ударов поршневых групп о торцы цилиндров в любой свободнопоршневой машине, исключив какие-либо механические связи. 2 ил.

Поршневой компрессор // 2584965

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для получения сжатого газа или воздуха. Особенность заключается в том, что поршневой компрессор дополнительно содержит уравновешивающие эжекторы и уравновешивающие клапаны, причем поршни приводят в движение с помощью джареда механической энергии, а нагнетательная магистраль представляет собой емкость сжатого газа или воздуха, при этом надпоршневая камера первого цилиндра через ее выпускной клапан и уравновешивающий эжектор подключена к штоковой камере второго цилиндра, а штоковая камера первого цилиндра через выпускной клапан и уравновешивающий эжектор подключена к надпоршневой камере второго цилиндра, кроме того, уравновешивающие эжекторы через уравновешивающие клапаны соединены с емкостью сжатого газа или воздуха, причем впускные и выпускные клапаны надпоршневой и штоковой камер первого цилиндра выполнены самодействующими, а уравновешивающие и выпускные клапаны второго цилиндра выполнены принудительного типа действия. Технический результат: поршневой компрессор с уравновешенным встречным давлением, действующим на нагнетательный поршень, позволит использовать его в любой отрасли народного хозяйства где есть необходимость использования сжатого газа или воздуха при минимальных затратах потребляемой энергии. 1 ил.

Гибридная машина объемного действия с лабиринтным уплотнением // 2600214

Изобретение относится к поршневым машинам с бесконтактными лабиринтными уплотнениями и может быть использовано при создании высокоэкономичных поршневых насос-компрессоров. Машина содержит цилиндр 1 с поршнем 3, компрессорную 4 и насосную 5 полости с всасывающими 6 и 7 и нагнетательными 8 и 9 клапанами. Клапаны 7 и 9 размещены симметрично относительно оси цилиндра. Поршень 3 содержит лабиринтные уплотнения 10 и 11, имеющие разнонаправленные винтовые поверхности с прямоугольным сечением выступов. Поршень 3 имеет возможность вращаться относительно штока 12. Юбка поршня 3 снабжена лопатками 14 с вогнутой поверхностью в сторону клапанов 7. Длина L лопаток 14 превышает ход поршня Sh. Оси клапанов 7 и 9 расположены по касательной к окружности 15, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра 1 и проходящей через оси симметрии поперечного сечения лопаток 14. Потоки жидкости, поступающие через клапаны 7 и 9, создают вращение жидкости в полости 5, которая давит на лопатки 14, поршень 3 вращается, препятствуя винтовыми лабиринтами 10 и 11 появлению перетечек из полости 5 в полость 4 и наоборот. Повышается чистота сжимаемого газа и КПД машины. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.