Поршневой нагнетатель газа

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 2364751:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" (RU)

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 содержит цилиндр с открытым торцом, расположенную соосно цилиндру нагнетательную емкость с входным отверстием, сообщенным с цилиндром со стороны его открытого торца, и размещенный в цилиндре поршень. Открытый торец цилиндра расположен относительно емкости с зазором. Между нагнетательной емкостью и цилиндром установлен нагнетательный патрубок, соосно расположенный, с зазором, и относительно нагнетательной емкости, и относительно цилиндра. Диаметр нагнетательного патрубка больше диаметра цилиндра и меньше диаметра нагнетательной емкости. Повышается производительность. 1 ил.

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

Известен нагнетатель газа или жидкости поршневого типа (см. книгу Касаткина А.Г. «Основные процессы и аппараты химической технологии», М.: Альянс, 2005 г., стр.158, рис.IV-3а), содержащий цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами и поршень, установленный в цилиндре с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения.

Недостатками указанного нагнетателя являются низкая производительность из-за малого рабочего объема цилиндра и сложность конструкции и обслуживания из-за наличия сложной клапанной системы.

Прототипом является поршневой нагнетатель газа (см. А.с. СССР №1216423, МКИ F04B 31/00, БИ №9, 1986 г.), содержащий цилиндр с открытым торцом, расположенную соосно цилиндру нагнетательную емкость с входным отверстием, сообщенным с цилиндром со стороны его открытого торца, и размещенный в цилиндре поршень, открытый торец цилиндра расположен относительно емкости с зазором.

Недостатком прототипа является низкая производительность из-за попадания в нагнетательную емкость не всей выброшенной из цилиндра газовой струи вследствие ее рассеивания до входа во входное отверстие нагнетательной емкости.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности.

Задача осуществляется тем, что в поршневом нагнетателе газа, содержащем цилиндр с открытым торцом, расположенную соосно цилиндру нагнетательную емкость с входным отверстием, сообщенным с цилиндром со стороны его открытого торца, и размещенный в цилиндре поршень, открытый торец цилиндра расположен относительно емкости с зазором, согласно изобретению между нагнетательной емкостью и цилиндром установлен нагнетательный патрубок, соосно расположенный, с зазором, и относительно нагнетательной емкости, и относительно цилиндра, причем диаметр нагнетательного патрубка больше диаметра цилиндра и меньше диаметра нагнетательной емкости.

На чертеже представлена схема поршневого нагнетателя газа.

Поршневой нагнетатель содержит цилиндр 1 с открытым торцом 2, поршень 3, размещенный в цилиндре с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения, и расположенную соосно цилиндру и с зазором относительно его открытого торца нагнетательную емкость 4 с входным отверстием 5. Между цилиндром 1 и нагнетательной емкостью 4 установлен нагнетательный патрубок 6, соосно расположенный цилиндру, с зазором 7 относительно цилиндра и с зазором 8 относительно нагнетательной емкости.

Диаметр нагнетательного патрубка 6 больше диаметра цилиндра 1 и меньше диаметра нагнетательной емкости 4.

Нагнетатель работает следующим образом.

Поршень 3 совершает в цилиндре 1 осевое возвратно-поступательное движение, при этом длина хода поршня намного меньше длины цилиндра. При совпадении частоты вынужденных колебаний поршня 3 с частотой собственных колебаний в цилиндре 1 газа, вследствие явления резонанса, в цилиндре возникают периодические ударные волны, и порции газа выбрасываются из цилиндра через его открытый торец в нагнетательный патрубок 6. Так как диаметр нагнетательного патрубка 6 больше диаметра цилиндра 1, выходящая из цилиндра газовая струя полностью войдет в нагнетательный патрубок. Одновременно в результате эжекции через зазор 7 между нагнетательным патрубком 6 и цилиндром 1 в нагнетательный патрубок устремится газ из пространства вне цилиндра. Из нагнетательного патрубка 6 газ выбрасывается через входное отверстие 5 в нагнетательную емкость 4. Так как диаметр входного отверстия 5 нагнетательной емкости 4 больше диаметра нагнетательного патрубка 6, выходящая из нагнетательного патрубка газовая струя полностью войдет через входное отверстие 5 в нагнетательную емкость 4. Одновременно в результате эжекции через зазор 8 между нагнетательной емкостью 4 и нагнетательным патрубком 6 в нагнетательную емкость устремится газ из пространства вне нагнетательного патрубка.

Технико-экономическая эффективность от использования изобретения достигается за счет увеличения производительности. Это стало возможным благодаря размещению между цилиндром и нагнетательной емкостью нагнетательного патрубка, соосно расположенного цилиндру и с зазором как относительно нагнетательной емкости, так и относительно цилиндра, и выполнению диаметра нагнетательного патрубка больше диаметра цилиндра и меньше диаметра нагнетательной емкости.

Поршневой нагнетатель газа, содержащий цилиндр с открытым торцом, расположенную соосно цилиндру нагнетательную емкость с входным отверстием, сообщенным с цилиндром со стороны его открытого торца, и размещенный в цилиндре поршень, открытый торец цилиндра расположен относительно емкости с зазором, отличающийся тем, что между нагнетательной емкостью и цилиндром установлен нагнетательный патрубок, соосно расположенный с зазором и относительно нагнетательной емкости, и относительно цилиндра, причем диаметр нагнетательного патрубка большего диаметра цилиндра и меньше диаметра нагнетательной емкости.

Изобретение относится к энергомашиностроению. .

Свободнопоршневой газогенератор (компрессор) // 2298691

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

Свободнопоршневой компрессор с электромагнитным приводом // 2292486

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.

Способ повышения экономичности компрессора с газостатическим центрированием поршня и устройство для его осуществления // 2132488

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

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.