Компрессор с комбинированным механизмом привода



Компрессор с комбинированным механизмом привода
Компрессор с комбинированным механизмом привода
Компрессор с комбинированным механизмом привода

 


Владельцы патента RU 2511906:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано при создании, преимущественно, поршневых компрессоров. Компрессор состоит из основного 1 и дополнительного 2 цилиндров с обратными клапанами 3, 4, 5 и 6. В цилиндре 1 с зазором размещен основной поршень 7, а в дополнительном цилиндре 2 - вспомогательный плунжер 8. Поршень 7 сжимает газ, а плунжер 8 - смазочно-охлаждающую жидкость. Механизм привода содержит кулису 9 с пазом 10, в котором установлены кривошипы 11, 12, соединенные с валами 13 и 14 электродвигателей. Вал 13 имеет отверстие 15, через которое проходит вал 14. В теле цилиндра 1 размещена кольцевая полость 23, соединенная с цилиндром 2 через канал 24 и нагнетательный клапан 6 и с источником жидкости 25 через канал 26, который выполняет дополнительно функцию теплообменника. Цилиндр 2 соединен с источником жидкости 25 через канал 27, всасывающий клапан 4 и канал 27. При синхронном и противоположно направленном вращении кривошипов 11 и 12 в пазу 10 кулисы 9 закрепленные на ней поршень 7 и плунжер 8 совершают возвратно-поступательное движение вдоль своей общей оси, всасывая, сжимая и нагнетая соответственно газ и жидкость. В компрессоре происходит активное охлаждение тела цилиндра 1 и поршня 7 за счет постоянной циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости в их полостях. Повышается КПД компрессора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области компрессоров объемного действия и может быть использовано при создании преимущественно поршневых компрессоров, к которым предъявляются высокие требования по экономичности, ресурсу работы и чистоте сжимаемых газов.

Известен компрессор с комбинированным приводом, содержащий, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип (Пат. России 2098662, МКИ F04В 25/00, 35/00. Бесконтактный компрессор. / А.П.Болштянский, В.Е.Щерба. Омский государственный технический университет. - №95114243/06; Заявлено 08.08.95; Опубл. 10.12.97. Бюл. №34).

Известен также компрессор с комбинированным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один основной поршень со своим цилиндром и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с этим поршнем, и каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип, а оба двигателя имеют общий единый корпус, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя Патент России 2334877, МКИ F01B 1/10, F16H 21/36. Машина объемного действия. / А.П.Болштянский, В.Е.Щерба, Е.А.Лысенко. Омский государственный технический университет. - №2006139729; Заявлено 09.11.2006; Опубл. 27.09.2008. Бюл. №27).

Недостатком известных конструкций является их сравнительно низкий коэффициент полезного действия (КПД) в бесконтактном исполнении цилиндропоршневой пары, т.к. в зависимости от режима работы наблюдается большая разность в температурах поршня, от которого теплота, получаемая им от сжатого газа, практически не отводится, и цилиндра, имеющего свободную поверхность теплообмена, в связи с чем они при нагреве расширятся не одинаково, и при проектировании такой конструкции приходится закладывать большой зазор между поршнем и цилиндром. Это обстоятельство существенно снижает КПД компрессора в связи с большими потерями с утечками через большой зазор подведенной к сжимаемому газу работы, т.к. величина утечек зависит от величины зазора в третьей степени.

Задачей изобретения является повышение КПД компрессора за счет снижения работы, потерянной с утечками, путем получения условий для использования минимального зазора в цилиндропоршневой паре.

Данный технический результат достигается тем, что механизм привода соединен со вспомогательным поршнем или плунжером, ось которого совпадает с осью основного поршня, причем вспомогательный поршень или плунжер размещен в дополнительном цилиндре, соединенном через всасывающий клапан с источником жидкости, а через нагнетательные клапаны - с полостями, размещенными в теле основного поршня и его цилиндра, а эти полости соединены с источником жидкости. Полость, размещенная в теле основного цилиндра, может быть соединена с источником жидкости через теплообменник.

Суть изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображено продольное сечение поршневого компрессора, основной поршень которого находится в верхней мертвой точке (в его цилиндре заканчивается процесс нагнетания), а вспомогательный плунжер (нижний по рисунку) находится в положении нижней мертвой точки (в нижнем цилиндре заканчивается процесс всасывания смазочно-охлаждающей жидкости).

На фиг.2 изображено поперечное сечение машины (вид в направлении стрелки «А»), а на фиг.3 - этот же вид при среднем (относительно корпуса машины) положении основного поршня и вспомогательного плунжера, когда они оба движутся вниз (в верхнем цилиндре идет процесс всасывания газа, в нижнем - процесс нагнетания жидкости).

Компрессор состоит (фиг.1-3) из основного 1 и дополнительного 2 цилиндров, снабженных всасывающими соответственно 3 и 4 и нагнетательными соответственно 5 и 6 клапанами. В цилиндре 1 с зазором размещен основной поршень 7, а в дополнительном цилиндре 2 размешен вспомогательный плунжер 8, образующие блок, соединенный с общим механизмом привода, выполненным в виде кулисы 9 с пазом 10, в котором установлены первый 11 и второй 12 кривошипы, жестко соединенные с первым 13 и вторым 14 валом приводных двигателей (в данном примере - электродвигателей), причем вал 13 имеет сквозное отверстие 15, через которое проходит вал 14. Оба электродвигателя (первый и второй) имеют общий корпус 16, статорные обмотки соответственно 17 и 18, соединенные с источником напряжения, и роторные обмотки 19 и 20, например, короткозамкнутого типа (оба двигателя асинхронного типа), сидящие неподвижно, соответственно на валах 13 и 14, которые установлены в корпусе 16 на подшипниках качения соответственно 21 и 22. Направление движения (вращения) магнитного поля в статорных обмотках 17 и 18 противоположное, в связи с чем валы 13 и 14 совершают синхронное противоположное вращение (см. фиг.2 и 3).

В теле основного цилиндра 1 (фиг.1), в котором происходит сжатие газа, размещена кольцевая полость 23, соединенная с дополнительным цилиндром 2 через канал 24 и нагнетательный клапан 6, и с источником жидкости 25 через канал 26, который выполняет дополнительно функцию теплообменника. Дополнительный цилиндр 2 соединен с источником жидкости 25 через канал 27 и всасывающий клапан 4 (фиг.1 и 2).

В основном поршне 7 размещена кольцевая полость 28 (фиг.3), которая соединена через разветвленный канал 29 с нагнетательным клапаном 30, размещенным в теле вспомогательного плунжера 8, и снабжена сливными отверстиями 31, обращенными в сторону кулисы 9. Канал 32 служит для слива жидкости из зоны действия кулисы 9 обратно в источник жидкости 25 (фиг.1).

Компрессор работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения к статорным обмоткам 17 и 18 в них возникает вращающееся противоположно направленное магнитное поле, возбуждающее магнитные поля в соответствующих роторных обмотках 19 и 20. Взаимодействие магнитных полей вызывает появление крутящего момента, который направлен противоположно в обеих роторных обмотках, в связи с чем валы 13 и 14 вращаются в противоположных направлениях с одинаковой частотой и одинаковым крутящим моментом благодаря идентичности электромагнитных характеристик статорных 17 и 18 и роторных 19 и 20 обмоток. При этом кривошипы 11 и 12 совершают синхронное противоположное вращение в пазу 10 кулисы 9, придавая ей возвратно-поступательное движение вдоль совместной оси основного 1 и дополнительного 2 цилиндров. Перемещающиеся вместе с кулисой 9 поршень 7 и плунжер 8 также совершают возвратно-поступательное движение, изменяя рабочий объем цилиндров 1 и 2. При этом, в связи с наличием всасывающих 3 и 4 и нагнетательных 5, 6 и 30 клапанов, в основном цилиндре 1 газ всасывается, сжимается и подается потребителю, а смазочно-охлаждающая жидкость из источника 25 через канал 27 и клапан 4 всасывается в дополнительный цилиндр 2, сжимается и нагнетается через клапан 30, канал 29 (фиг.2) в полость 28 основного поршня 7, отнимая у него теплоту, переданную поршню в процессе сжатия газа в основном цилиндре 1, откуда сливается через отверстия 31, попадая на кулису 9, смазывая механизм движения, и далее жидкость сливается по каналу 32 (фиг.1) обратно в источник жидкости 25. Кроме того (фиг.1), жидкость из дополнительного цилиндра 25 через нагнетательный клапан 6 и канал 24 попадает в полость 23 основного цилиндра и, протекая по ней, отнимает теплоту сжатия, переданную цилиндру в процессе сжатия газа в этом цилиндре. Далее жидкость по каналу 26, одновременно выполняющему функцию теплообменника (канал 26 проходит во внешней среде и может быть снабжен оребрением), охлаждается и сливается в источник 25, смешиваясь с нагретой жидкостью, поступившей по каналу 32. Сам источник 25 также может быть снабжен увеличенной поверхностью за счет оребрения и может выполнять функцию теплообменника.

Синхронное противоположно направленное и практически полностью соосное вращение валов 13 и 14, а также закрепленных на них кривошипов 11 и 12 обеспечивает полное отсутствие боковых усилий на поршне 7, что позволяет отказаться от его смазки и сжимать газы и смеси газов без их загрязнения продуктами смазки и износа.

Активное охлаждение основных цилиндра и поршня за счет постоянной циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости в их полостях предложенной конструкции компрессора позволяет:

1. Стабилизировать температуру основных поршня и цилиндра на одном уровне и при их близких значениях, в результате чего, будучи изготовленными из обычных материалов с близкими коэффициентами линейного расширения (пара «сталь-сталь», «дюралюминий-дюралюминий», «латунь-латунь», «чугун-сталь», «нержавеющая сталь-латунь» и т.д.), получить практически независимый от теплового режима работы компрессора зазор между поршнем и цилиндром, что дает возможность использовать в цилиндропоршневой паре очень малые, близкие к нулю, зазоры и, таким образом, кратно снизить потерю работы цикла с утечками и существенно, на 10-15%, повысить КПД компрессора.

2. Отвести значительную часть теплоты сжатия от поверхностей, окружающих газ в процессе его сжатия, приблизить этот процесс к изотермическому и за счет этого повысить на 5-7% КПД компрессора.

3. За счет потока смазывающе-охлаждающей жидкости из полости основного поршня на механизм движения снизить потери в нем на трение и износ, что также положительно сказывается на работоспособности и экономичности компрессора.

1. Компрессор с комбинированным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один основной поршень со своим цилиндром и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с этим поршнем, и каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим корпус и приводной вал, с которым соединен кривошип, а оба двигателя имеют общий единый корпус, причем вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя, отличающийся тем, что механизм привода соединен со вспомогательным поршнем или плунжером, ось которого совпадает с осью основного поршня, причем вспомогательный поршень или плунжер размещен в дополнительном цилиндре, соединенном через всасывающий клапан с источником жидкости, а через нагнетательные клапаны - с полостями, размещенными в теле основного поршня и его цилиндра, а эти полости соединены с источником жидкости.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что полость, размещенная в теле основного цилиндра, соединена с источником жидкости через теплообменник.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров содержит базу, цилиндро-поршневые группы, холодильники (16, 17, 18, 19, 20, 21) и первую буферную емкость (22).

Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Компрессор по варианту 1 содержит базу, цилиндровую группу, поршневую группу, газоохладители-влагомаслоотделители (18, 21, 24, 37, 29), всасывающие и нагнетательные клапаны.

Изобретение относится к области компрессоростроения. .

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при создании поршневых компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по чистоте сжимаемого газа, ресурсу работы и отсутствию вибрации.

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в поршневых многоступенчатых компрессорах. .

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при создании поршневых компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по чистоте сжимаемого газа, ресурсу работы и отсутствию вибраций.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при создании поршневых компрессоров, к которым предъявляются высокие требования по ресурсу работы и чистоте сжимаемого газа.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано преимущественно при создании поршневых машин, к которым предъявляются высокие требования по чистоте сжимаемого газа и ресурсу работы.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области компрессоростроения, и может найти применение для получения сжатого газа на предприятиях в различных отраслях промышленности. В поршневом компрессоре всасывающая и нагнетательная камеры разделены перегородкой. Объем нагнетательной камеры меньше объема всасывающей камеры. Корпус цилиндра закрыт с двух сторон крышками. Первая крышка выполнена с окнами, в которых установлены всасывающие клапаны. Всасывающие клапаны соединяют внутреннюю полость рабочего цилиндра с всасывающей камерой. Нагнетательные клапаны соединяют внутреннюю полость рабочего цилиндра с нагнетательной камерой. Количество всасывающих клапанов, установленных в окнах первой крышки, равно трем. Количество нагнетательных клапанов, установленных в окнах первой крышки, равно двум. Сокращается время выхода поршневого компрессора на рабочий режим, уменьшены габариты, повышается технологичность монтажа компрессора на оппозитной базе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области компрессоростроения. Поршневой компрессор содержит по меньшей мере один цилиндр (01) с поршнем (02) и поршневым штоком (03) и расположенную со стороны крышки сторону (04) цилиндра, а также расположенную со стороны кривошипа сторону (05) цилиндра. Сторона всасывания расположенной со стороны крышки стороны (04) цилиндра соединена с расположенной со стороны кривошипа стороной (05) цилиндра. Всасывающий трубопровод (07) соединен со стороной всасывания, и напорный трубопровод (08) соединен со стороной нагнетания расположенной со стороны крышки стороны (04) цилиндра. За счет регулирования осуществляемого со стороны кривошипа предварительного сжатия согласовывается подаваемое количество сжатого газа и одновременно уменьшается тепло сжатия за счет снижения отношения ступенчатого давления. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для поршневых машин, использующих избыточное давление газового топлива. В способе получения избыточного давления в ресивере, включающем ресивер с массивными стенками, с теплоизоляцией и с прогревом, рассчитанный на работу при большом давлении газа, в качестве средства воспламенения использован сегмент сферической формы в виде колпака, прикрепленного к ресиверу. Колпак сообщен с ресивером впускным отверстием с клапаном. Воздушный компрессор закачивает избыточное давление воздуха в колпак сгорания, где далее происходит впрыск топлива и его последующее воспламенение. Рабочие газы затем направляются непосредственно в ресивер. Как только заканчивается цикл нагнетания рабочего газа в ресивер, пружинный клапан будет закрыт. В промежутках после срабатывания впускного клапана перед ресивером производят продув полости колпака сгорания небольшим давлением воздуха от воздушного компрессора. Каждый цикл повторяется до полного насыщения ресивера сжатым газом высокого давления до тех пор, пока давление в полости колпака и в полости ресивера выравниваются. Таким образом, циклическую подачу топлива с воздухом заканчивают при выравнивании в них рабочих давлений. Цель изобретения - повышение объемной производительности, снижение потребляемой мощности и повышение надежности путем предохранения сжимаемого газа от насыщения парами получаемого рабочего газа. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к поршневому компрессору для сжатия газа. Поршневой компрессор (1) высокого давления для сжатия газа содержит резервуар (4) с камерой (8, 23) резервуара, в которой во время работы поршневого компрессора возвратно-поступательно направляется поршень (3) для сжатия газа в камере резервуара. Коробка (17, 29) впускного клапана содержит впускной клапан (18, 30). Коробка (15, 31) выпускного клапана содержит выпускной клапан (16, 32). Коробка впускного клапана и коробка выпускного клапана установлены в части стенки (14, 28) камеры резервуара. Часть стенки камеры резервуара окружает коробку впускного клапана и коробку выпускного клапана. Часть стенки камеры резервуара производит на коробку впускного клапана и коробку выпускного клапана, в ответ на давление на коробку впускного клапана и коробку выпускного клапана со стороны газа в камере резервуара во время работы поршневого компрессора, изостатическое противодавление. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

В настоящем изобретении предложено устройство двигатель-компрессор и способы, пригодные для обработки кислого газа. Устройство двигатель-компрессор включает первый компрессор; емкость высокого давления; теплообменник, соединенный с емкостью высокого давления; и электродвигатель, заключенный внутри емкости высокого давления; где электродвигатель механически соединен с первым компрессором, и где емкость высокого давления выполнена с возможностью приема по меньшей мере части охлажденного сжатого газа из теплообменника и приведения его в контакт с электродвигателем. Способы и устройства, описанные в тексте настоящего описания, применимы в операциях по повторному закачиванию кислого газа, когда большие количества кислого газа подвергают сжатию при высоком давлении, и предотвращение утечек является критическим условием. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Предложены способ и устройство для ротационной установки, например для встречно-последовательного компрессора. Первая секция имеет первый впускной канал, по меньшей мере одно первое рабочее колесо и первый выпускной канал. Вторая секция имеет второй впускной канал, по меньшей мере одно второе рабочее колесо и второй выпускной канал. Первая и вторая секции содержат общий ротор. Между указанными двумя секциями расположен первый уравновешивающий цилиндр, а между первым впускным каналом и ротором расположена вторая секция. В односекционном компрессоре уравновешивающий цилиндр может быть расположен на впускной стороне рабочего колеса, а не на выпускной стороне. Изобретение направлено на создание способа и устройства для динамического уравновешивания осевого усилия в компрессорах такой конструкции. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх