Машина объемного действия



Машина объемного действия
Машина объемного действия

 


Владельцы патента RU 2518796:

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

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Машина состоит из цилиндра 1 с дифференциальным П-образным в продольном сечении поршнем 2 и двумя полостями: 3 - насосная и 4 - компрессорная. Внутренняя часть поршня 2 сопряжена с минимальным зазором с наружной поверхностью П-образной в продольном сечении направляющей части 5 крейцкопфа, который имеет внутреннюю направляющую часть, вдоль которой скользит сам крейцкопф 6, шарнирно соединенный с шатуном 7 кривошипно-шатунного привода машины, и соединенный с поршнем 2 через шток 8. Поршень 2 имеет поршневое уплотнение 9, а направляющая 5 крейцкопфа - уплотнение 10. Канал 11 соединяет внутреннюю полость 12 поршня 2 с линией всасывания. Обратные газовые клапаны 13 и 14 служат для организации работы компрессорной полости 4, а такие же жидкостные клапаны 15 и 16 - для организации работы насосной полости 3. П-образное выполнение поршня и направляющей крейцкопфа позволяет при небольшой длине цилиндропоршневой группы создать длинные уплотнения, что обеспечивает высокую герметичность рабочих полостей и снижение поперечных вибраций, снижающих работоспособность конструкции. 2 ил.

 

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подаче потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.

Известна машина объемного действия, содержащая цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, причем нижняя часть цилиндра заполнена жидкостью, а верхняя - газом (см., например, АС СССР №1078126 по заявке 3513877/25-06, кл. F04В 39/06, опубл. 07.03.84, Бюл. №9).

Известна также машина объемного действия, содержащая картер, цилиндр с размещенным в нем дифференциальным поршнем, соединенным с крейцкопфом, имеющим направляющую часть, и разделяющим цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, которые соединены с источником и потребителем соответственно газа и жидкости с помощью обратных самодействующих газовых и жидкостных клапанов (см. патент РФ №118371, МКИ F04В 19/06 от 20.07.2012).

Недостатком известных конструкций являются большие габариты (растянутость) вдоль оси поршня, что вызывает вибрацию цилиндропоршневой группы в поперечном относительно оси поршня направлении, которая способствует повышению износа и снижению работоспособности конструкции, а также сложности с размещением машины в отсеках мобильных установок, например, в моторном отсеке автомобиля.

Задачей изобретения является повышение работоспособности машины объемного действия и снижение ее габаритов.

Указанная задача решается тем, что продольные сечения поршня и направляющей крейцкопфа выполнены П-образными с образованием внутренней и наружной цилиндрических поверхностей, причем внутренняя поверхность поршня выполнена в виде ответной части наружной направляющей поверхности крейцкопфа.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено продольное сечение цилиндропоршневой группы предлагаемого устройства, а на фиг.2 - то же самое, но с дополнительным устройством для активного охлаждения цилиндра с целью повышения экономичности работы компрессорной полости.

Машина объемного действия (фиг.1) состоит из цилиндра 1 с дифференциальным П-образным в продольном сечении поршнем 2, который делит цилиндр 1 на две полости - 3 (насосную) и 4 (компрессорную). Внутренняя часть поршня 2 сопряжена с минимальным зазором с наружной поверхностью П-образной в продольном сечении направляющей части крейцкопфа 5, который имеет внутреннюю направляющую часть, вдоль которой скользит сам крейцкопф 6, шарнирно соединенный с шатуном 7 кривошипно-шатунного привода машины, и соединенный с поршнем 2 через шток 8. Поршень 2 имеет в верхней части поршневое уплотнение 9, а направляющая крейцкопфа 5 - уплотнение 10, предотвращающее попадание рабочей жидкости из насосной полости 3 в картер кривошипно-шатунного привода (на рисунках не показан). Канал 11 соединяет внутреннюю полость 12 поршня 2 с линией всасывания. Самодействующие обратные газовые клапаны 13 и 14 служат для организации работы компрессорной полости 4, а такие же жидкостные клапаны 15 и 16 - для организации работы насосной полости 3. Кольцевая жидкостная полость 17 соединена с насосной полостью 3 и через нагнетательный жидкостный клапан 15 - с потребителем жидкости.

Машина объемного действия работает следующим образом (фиг.1).

При возвратно-поступательном перемещении крейцкопфа 6, приводимого в движение шатуном 7 от кривошипно-шатунного механизма, происходит изменение объемов компрессорной полости 4 и насосной полости 3, в результате чего газ всасывается в полость 4, сжимается там и нагнетается потребителю газа, а жидкость всасывается в полость 3, сжимается в ней и подается потребителю жидкости.

При этом в машине практически отсутствуют утечки сжатого газа, т.к. даже если он прорвется через кольцевое уплотнение 9, он в течение сравнительно кратковременного времени процесса сжатия и нагнетания не может успеть вытеснить жидкость из узкого протяженного зазора между наружной поверхностью поршня 5 и внутренней поверхностью цилиндра 1, и жидкость, находящуюся в чрезвычайно малом и протяженном зазоре между внутренней поверхностью поршня 2 и наружной поверхностью направляющей 5 крейцкопфа 6.

В то же время жидкость, имеющая динамическую вязкость на порядки большую, чем газ, не может в процессе сжатия и нагнетания преодолеть кольцевое уплотнение 9, а незначительные утечки через гладкую узкую длинную щель между наружной поверхности направляющей 5 крейцкопфа 6 и внутренней поверхностью поршня 2 эвакуируются из подпоршневого пространства через канал 11 в линию всасывания, предотвращая попадание рабочей жидкости в картер машины.

Конструкция, изображенная на фиг.2 работает аналогично вышеописанной. Отличие от последней состоит в том, что рабочая жидкость, имеющая низкую температуру, нагнетается потребителю через полость 17, окружающую цилиндр 1, что приводит к снижению температуры последнего, увеличению количества теплоты, отводимой от газа в процессе сжатия, и, таким образом, повышению КПД машины.

Таким образом, предложенная конструкция машины объемного действия при высокой герметичности рабочих полостей, обеспеченной, прежде всего, большой протяженность уплотняющих щелей вдоль оси цилиндра, имеет габариты цилиндропоршневой группы вдоль оси цилиндра как минимум на длину поршня меньшие, чем у известной конструкции, что повышает ее устойчивость, снижает амплитуду вынужденных колебаний цилиндропоршневой группы, что, в свою очередь, повышает работоспособность конструкции.

Машина объемного действия, содержащая картер, цилиндр с размещенным в нем дифференциальным поршнем, соединенным с крейцкопфом, имеющим направляющую часть, и разделяющим цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, которые соединены с источником и потребителем соответственно газа и жидкости с помощью обратных самодействующих газовых и жидкостных клапанов, отличающаяся тем, что продольные сечения поршня и направляющей крейцкопфа выполнены П-образными с образованием внутренней и наружной цилиндрических поверхностей, причем внутренняя поверхность поршня выполнена в виде ответной части наружной направляющей поверхности крейцкопфа.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения и нефтедобычи для перекачивания газожидкостной среды. Поршневой насос содержит корпус 1, внутри которого с образованием рабочей камеры 2 установлен поршень 3 с поршневым кольцом 4 или щелевым уплотнением 5.

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к бустерным насосно-компрессорным машинам, предназначенным для использования в процессе добычи углеводородов для нагнетания технологических жидкостей, газов и многофазных сред при вторичных методах увеличения нефтеотдачи пластов.

Изобретение относится к области сжатия и перекачки газа или смеси жидкости с газом с помощью подвижного столба жидкости - проточным жидкостным поршнем (ПЖП) более высокой по сравнению со сжимаемой средой плотности и может быть использовано для получения высокой степени сжатия в одной ступени.

Изобретение относится к области компримирования газов и нагнетания газожидкостных смесей и может быть использовано в бурении, освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а точнее, к оборудованию для нефтяных и газовых скважин, и может быть использовано для выполнения внутритрубных операций с использованием сгенерированного установкой газа безопасного состава или попутного газа от внешнего источника, например для снижения забойного давления для вызова и интенсификации притока флюида.

Изобретение относится к области нагнетания газов и газовых смесей и предназначено для выполнения ряда технологических операций при бурении, освоении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для подъема газосодержащей пластовой жидкости (ГПЖ) из скважины. .

Изобретение относится к технике перекачки газов и газожидкостных смесей, в частности к их дожиму (бустированию) от имеющегося избыточного давления до давления нагнетания, например, в газонефтяной промышленности.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов. Способ состоит в том, что подпоршневую насосную полость П-образного поршня, содержащую газовый демпфер в виде газового слоя, периодически пополняют газом из верхней надпоршневой компрессорной полости. Это пополнение может происходить за один двойной ход поршня. Насос-компрессор состоит из цилиндра (1) с обратными газовыми и жидкостными клапанами, в котором размещен П-образный поршень (6), разделяющий цилиндр (1) на две части - верхнюю компрессорную (7) и нижнюю насосную (8) полости. Поплавок (9) делит П-образное углубление поршня на две части - газовый слой (10) и жидкостную полость (11), имеет выступ (12), который при поднятии уровня жидкости в полости (11) контактирует с поджатым элементом (14), установленным в теле клапана (15), который перекрывает проходной канал (17). Устройство для фиксации клапана (15) в положении «открыт» и «закрыт» состоит из подпружиненных шариков (18) и двух выточек (19). Жидкостная рубашка (22) служит для охлаждения цилиндра (1), отверстие (23) предназначено для направления потока нагнетаемой жидкости через рубашку (22). На всем протяжении работы насоса-компрессора постоянно сохраняется в заданном объеме газовый слой (10) независимо от содержания газа в перекачиваемой жидкости и ее способности его растворения, а также вне зависимости от условий работы насоса-компрессора (температура, давление всасывания и нагнетания газа и жидкости, частота вращения и т.д.). 2 н . и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано в поршневых машинах объемного действия, для одновременной или попеременной подачи жидкостей и газов. Насос-компрессор содержит поршень 2, установленный с зазором 3 в цилиндре 4 с всасывающим 5 и нагнетательным 6 обратными клапанами, соединяющими компрессорную полость 7 цилиндра 4 с источником и потребителем сжатого газа. В нижней части цилиндра 4 имеется заполненная жидкостью насосная полость 8, соединенная всасывающим 9 и нагнетательным 10 обратными клапанами с источником и потребителем жидкости под давлением. Поршень 2 имеет внутреннюю полость 11. Нижняя часть 12 полости 11 заполнена жидкостью, а верхняя 13 - газом. Параллельно цилиндру 4 установлен золотник, с корпусом 14 с поджатым пружиной 15 элементом 16 с выточками 17 и 18. К нижнему торцу элемента 16 подведен канал 19, соединяющий этот торец с жидкостной линией нагнетания. Корпус 14 имеет сквозные отверстия 20 и 21, выходящие одной стороной в атмосферу, а другой стороной - в зазор 3. В отверстии 21 со стороны атмосферы установлен обратный самодействующий клапан 23. При возвратно-поступательном движении поршня 2 изменяются объемы полостей 7 и 8, в результате чего газ всасывается через клапан 5 в компрессорную полость 7, сжимается в ней и нагнетается потребителю через клапан 6, жидкость всасывается через клапан 9 в полость 8, сжимается в ней и нагнетается потребителю через клапан 10. Обеспечивается поддержание постоянного давления потребителя в большем диапазоне производительности. 3 ил.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Пневмогидравлический агрегат состоит из цилиндра 1 с газовой полостью 2 и тронкового поршня 3, приводимого в движение от коленчатого вала 4 через шатун 5. Цилиндр 1 соединен с картером 6 с образованием подпоршневой полости 7, часть которой 8 заполнена газом, а часть 9 - жидкостью. Полость 2 содержит всасывающий 10 и нагнетательный 11 клапаны, а коленчатый вал 4 - противовесы 12 и 13. Противовес 12 выполняет функцию устройства, попеременно соединяющего полость 9 с источником жидкости через линию всасывания 14 и с потребителем жидкости через линию нагнетания 15 и рубашку охлаждения 16. Конструкция агрегата предусматривает также управление открытием и закрытием окон 17 и 18 с помощью золотника, управляемого кулаком, установленным на коленчатом валу 4. Принудительное управление потоками жидкости, проходящими через картер агрегата, позволяет повысить частоту возвратно-поступательного движения поршня и улучшить массогабаритные показатели агрегата. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым насосам, используемым для нагнетания жидкости с высоким давлением, например, при откачке воды или нефти из глубоких скважин. Насос содержит корпус с установленным в нем с образованием рабочей камеры поршнем, всасывающий и нагнетательный клапаны, каждый из которых выполнен с затвором и седлом для попеременного соединения рабочей камеры с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, средства газовыпуска из рабочей камеры. Всасывающий трубопровод выполнен с возможностью соединения с резервуаром перекачиваемой жидкости. Седло всасывающего клапана расположено в верхней части мертвого объема рабочей камеры. Средства газовыпуска выполнены во всасывающем клапане в виде шунтирующих микроканалов, соединяющих рабочую камеру с всасывающим трубопроводом, с суммарным проходным сечением микроканалов, составляющим от 0,01 до 0,2% от площади седла всасывающего клапана, рассчитанной по его внутреннему диаметру. Обеспечивается простота и компактность конструкции насоса и его надежность при нагнетании жидкости с большими включениями газа в среде с высоким давлением, при быстром восстановлении подачи жидкости после прекращении поступления газа к насосу и возможность его подключения к всасывающему трубопроводу. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области гидравлической и пневматической техники. Насос-компрессор состоит из цилиндров 1 и 2 с поршнями 3 и 4. Оба цилиндра имеют надпоршневые полости 5 и 6 и подпоршневые полости 7 и 8, соединенные с заполненным жидкостью картером 9, разделенным перегородкой 10 на две полости. Полости 5 и 6 имеют газораспределительные органы в виде обратных самодействующих клапанов 13, 14, 15 и 16, соединяющих надпоршневые полости 5 и 6 с линией всасывания 17 и нагнетания 18. Поршни через шатуны соединены с коленчатым валом 22, имеющим кривошипы 22 и 23, смещенные на 180 градусов. Гидрораспределительные органы состоят из общего нагнетательного клапана 24 и всасывающего общего золотника 25 и размещены в перегородке 10 картера 9. Нагнетательный клапан 24 имеет две торцовые поверхности с возможностью перекрытия расположенных по окружности отверстий 26 и 26′, которые соединяют смежные полости 8 и 14 и смежные полости 7 и 12 через отверстие 27 с внутренней жидкостной рубашкой 28 и далее через отверстие 29 - с внешней жидкостной рубашкой 30 и затем - с потребителем жидкости. Радиальный золотник 25 имеет впадины 32 и 33, выполняющие функции выхода золотника 25, занимающие каждая угол менее 180 градусов и расположенные на поверхности золотника 25 таким образом, что при увеличении объема полости 7 впадина 32 соединена со входом 34 золотника и далее с жидкостной линией всасывания 35, соединенной с источником жидкости, а при увеличении объема полости 8 линия всасывания 35 соединяется с этой полостью через впадину 33 и вход золотника 34. Организуется более равномерная подача жидкости потребителю и хорошее охлаждение цилиндров, повышается компактность конструкции, расширяется сфера применения. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к области поршневых машин объемного вытеснения. Способ работы агрегата заключается в попеременном последовательном сжатии в надпоршневой полости цилиндра газа при ходе поршня в сторону газовых распределительных органов и сжатии жидкости в подпоршневой полости цилиндра при ходе поршня в противоположную сторону, к жидкостным распределительным органам. В процессе сжатия жидкости к подпоршневой полости подсоединяют дополнительную полость с переменным объемом и этот объем изменяют в соответствии с давлением жидкости в подпоршневой полости. Гидропневматический агрегат состоит из основного цилиндра 1 с поршнем 2, делящим этот цилиндр на две полости. В полости 4 находится газовые всасывающий клапан 5 и нагнетательный клапан 6. В полости 7 находится жидкостный всасывающий клапан 8. В линии нагнетания установлены теплообменник 12 и рубашка охлаждения 13. Агрегат питает жидкостью потребитель 20 и потребитель сжатого газа. Снижение потерь в жидкостных клапанах позволяет повысить частоту возвратно-поступательного движения поршня и лучше согласовать работу газовой и жидкостной полостей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машин объемного действия, предназначенных для сжатия и перемещения жидкостей и газов, в которых предъявляются высокие требования к равномерности подачи жидкости. Машина состоит из цилиндра 1 с дифференциальным поршнем 2, с образованием полостей 3 и 4 с всасывающими 5 и 6 и нагнетательными 7 и 8 клапанами. Полость 3 соединена через обратный клапан 13 с дополнительным цилиндром 14, имеющим подпружиненный пружиной 15 поршень 16. Цилиндр соединен каналом 17 с нагнетательной жидкостной линией 11 через золотник 18, выполненный в виде подвижного стрежня, на один торец которого опирается пружина сжатия 20, а к другому подведен канал 21 от подпоршневой полости 4. Дроссельная шайба 24 служит для создания гарантированного перепада давления между полостью 3 и линией нагнетания 11 в процессе нагнетания жидкости из полости 3, обеспечивая высокую равномерность подачи жидкости. Позволяет повысить равномерность подачи жидкости при любом режиме работы машины - сжатии и перемещении только жидкостей, или сжатии и перемещении жидкости и газа одновременно. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов. Способ работы состоит в том, что при пуске агрегата жидкостную полость соединяют с линией всасывания жидкости мимо всасывающего клапана до тех пор, пока давление нагнетания газовой полости не поднимется до заданного значения. Газожидкостный агрегат состоит из цилиндра 1 с установленным в нем с минимальным зазором 2 поршнем 3, делящим цилиндр 1 на газовую 4 и жидкостную 5 полости, которые соединены с газовой линией всасывания 6 и нагнетания 7 и с жидкостной линией всасывания 8 и нагнетания 9 через всасывающие клапаны 10 и 11 и нагнетательные клапаны 12 и 13. Жидкостная полость 5 дополнительно соединена с линией всасывания жидкости 8 через золотник 14, с входом 15 и выходом 16 подвижным элементом 17 с каналом 18, полостью 19, тарированной пружиной сжатия 20. Верхний торец элемента 17 имеет выступ-ограничитель 21, а нижний - выступ-ограничитель 22. В результате агрегат работает в номинальном режиме, при котором попавшая в процессе сжатия в полости 5 в зазор 2 жидкость впоследствии, при ходе поршня 3 вверх, вытесняется назад в полость 5 давлением сжатого в полости 4 газа. Таким образом, исключается значительное попадание жидкости в полость 4 и возможность гидроудара. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании гибридных поршневых машин объемного действия преимущественно малой и средней производительности, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Насос-компрессор содержит цилиндр 1 и тронковый поршень 3, компрессорную полость 4 с клапанами 5 и 6. Цилиндр 1 установлен на картере 7, который соединен с рубашкой охлаждения 11 и через обратный клапан 12 - с потребителем жидкости, а через теплообменник 13 с источником жидкости. Рубашка охлаждения 11 выполнена в виде кольцевого цилиндра 14, открытого в сторону картера 7. Поршень 3 снабжен дополнительным кольцевым поршнем 15 с возможностью его перемещения с зазорами 16 и 17 в кольцевом цилиндре 14 с образованием насосной полости 18. За счет интенсивного охлаждения и снижения утечек газа повышается КПД компрессорной полости 4, появляется возможность получать высокое давление жидкости без загрязнения сжимаемого газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Способ работы поршневого насоса-компрессора состоит в том, что осуществляют попеременное всасывание, сжатие и подачу потребителю газа из надпоршневой полости, а также всасывание и нагнетание жидкости в подпоршневую полость и подачу ее потребителю. Подача сжатого газа потребителю осуществляется через самодействующий нагнетательный клапан и линию нагнетания газа. Подача жидкости потребителю осуществляется через линию нагнетания жидкости. Сопротивление линии нагнетания газа изменяют в соответствии с давлением нагнетания жидкости. Насос-компрессор содержит цилиндр 1 с установленным в нем поршнем 2, делящим цилиндр на газовую 3 и жидкостную 4 полости. Они соединены с линиями всасывания газа 5 и жидкости через всасывающие самодействующие клапаны 6 и 10 и с линиями нагнетания газа 7 и жидкости 11 через нагнетательные самодействующие клапаны 9 и 12. Газовый нагнетательный клапан 9 имеет ограничитель подъема, выполненный в виде сильфона 17 с торцовой частью, обращенной в сторону газового нагнетательного клапана 9, и внутренняя полость которого подключена к жидкостной линии нагнетания 11. В линии нагнетания газа 7 может быть установлен подпружиненный поршень 20, размещенный одним концом в цилиндре 21, соединенном с жидкостной линией нагнетания, а другим концом размещен непосредственно в трубопроводе линии нагнетания газа 7 с возможностью частичного перекрытия этой линии. Действие пружины 19 направлено против действия давления в жидкостной линии нагнетания. В процессе пуска насоса-компрессора не создается условий для возникновения гидроудара из-за проникновения жидкости из камеры 4 в камеру 2 при отсутствии давления в линии нагнетания газа 7. Аналогично насос-компрессор работает, если по каким-либо причинам (разрыв линии нагнетания, увеличение расхода потребителя газа) давление в линии нагнетания газа существенно уменьшается против номинального. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх