Поршневой насос-компрессор



Поршневой насос-компрессор
Поршневой насос-компрессор

 


Владельцы патента RU 2565134:

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

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 гидравлической и пневматической техники и может быть использовано при создании гибридных конструкций для подачи газов и жидкостей под низким и средним давлением.

Известен поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр с поршнем, надпоршневую и подпоршневую полость, имеющий газораспределительные и гидрораспределительные органы, соединяющие надпоршневую полость с источником и потребителем газа, а подпоршневую - с источником и потребителем жидкости (патент RU №118371 от 20.07.2012).

Известен также поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр с поршнем, надпоршневую и подпоршневую полость, соединенную с картером, заполненным жидкостью, в котором находится кривошипно-шатунный механизм привода поршня, состоящий из коленчатого вала с кривошипом и шатуна, а также имеющий газораспределительные и гидрораспределительные органы, соединяющие надпоршневую полость с источником и потребителем газа, а подпоршневую - с источником и потребителем жидкости (патент РФ №125635 от 10.03.2013).

Недостатком известных конструкций является высокая неравномерность подачи рабочей жидкости, что негативно сказывается на характеристиках питаемых ими гидравлических приводов и сужает область применения

Задачей изобретения является расширение сферы применения насосов-компрессоров за счет снижения неравномерности подачи жидкости под давлением.

Данный технический результат достигается тем, что поршневой насос-компрессор снабжен дополнительным кривошипом и шатуном, соединенным с дополнительным поршнем, картер разъединен перегородкой на две полости, в одной из которых находится дополнительный кривошип, причем гидрораспределительные органы размещены в указанной перегородке, а ось дополнительного кривошипа смещена относительно оси основного кривошипа на 180°. Кроме того, коленчатый вал может иметь промежуточную опору, размещенную в перегородке картера, причем эта опора выполнена в виде радиального золотника, вход которого соединен с жидкостной линией всасывания, а выход - попеременно с обеими полостями картера.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана схема продольного сечения насоса-компрессора в плоскости, параллельной оси коленчатого вала, а на фиг. 2 - поперечное сечение этого агрегата.

Поршневой насос-компрессор состоит из основного 1 и дополнительного 2 цилиндров с основным 3 и дополнительным 4 поршнями, причем 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 11 и 12. Надпоршневые (газовые) 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 (соединяет с источником газа) и нагнетания 18 (соединяет с потребителем газа через отверстие 19). Основной 3 и дополнительный 4 поршни через свои шатуны 20 и 21 соединены с коленчатым валом 22, имеющим основной 22 и дополнительный 23 кривошипы, причем ось дополнительного кривошипа смещена относительно оси основного кривошипа на 180 градусов, а кривошипы 22 и 23 находятся соответственно в двух полостях 11 и 12, образованных в картере 9 перегородкой 10.

Гидрораспределительные органы (нагнетательный общий клапан 24 и всасывающий общий золотник 25, выполненный в виде промежуточной опоры коленчатого вала 22) размещены в перегородке 10 картера 9.

Нагнетательный клапан 24 имеет две противоположные торцовые поверхности с возможностью перекрытия расположенных по окружности отверстий 26 и 26′, которые соединяют соответственно смежные полости 8 и 14 и смежные полости 7 и 12 через отверстие 27 с внутренней жидкостной рубашкой 28 (см. также фиг. 2) и далее через отверстие 29 - с внешней жидкостной рубашкой 30 и затем через отверстие 31 - с потребителем жидкости.

Радиальный золотник 25 имеет впадины 32 и 33 на своей цилиндрической поверхности. Эти впадины выполняют функции выхода золотника 25 и занимают каждая угол менее 180 градусов, находятся в противофазе и расположены на цилиндрической 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.

Поршневой насос-компрессор работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала 22 с кривошипами 22 и 23 (фиг. 1) поршни 3 и 4 совершают возвратно-поступательное движение в противофазе (при движении поршня 3 вниз поршень 4 движется вверх). При этом происходит попеременное изменение объемов надпоршневых полостей 5 и 6 основного 1 и дополнительного 2 цилиндров, в результате чего газ через линию всасывания 17 и клапаны 13 и 16 всасываются в полости 5 и 6, сжимается в них и подается потребителю через клапаны 14 и 15 в линию нагнетания 18 и далее потребителю через отверстие 19.

Одновременно при возвратно-поступательном движении поршней 3 и 4 происходит попеременное, смещенное на 180 градусов, изменение объемов подпоршневых полостей 7 и 8. На фиг. 1 показан момент времени, при котором основной поршень 3 движется вверх, а дополнительный поршень 4 - вниз. При этом объем полости 7 увеличивается, давление в ней падает, и происходит процесс всасывания жидкости из линии всасывания 35 через вход 34 золотника 25 и его впадину 32 (движение жидкости показано стрелкой). Одновременно происходит уменьшение полости 8, в связи с чем давление в ней повышается до давления нагнетания, и под действием перепада давления между полостью 8 (давление больше) и полостью 7 (давление меньше) клапан 24 перемещается вправо (по рисунку), перекрывает своим торцом отверстия 26, разобщая полость 7 и отверстие 27, в связи с чем жидкость, находящаяся в рубашке 28 под давлением нагнетания, не может течь из этой рубашки в полость 7. При этом жидкость из уменьшающейся в объеме полости 8 через открытые отверстия 26′ и отверстие 27 поступает в рубашку 28 и затем через отверстие 29 и рубашку 30 и далее через отверстие 31 истекает под давлением нагнетания потребителю (движение жидкости показано стрелками). В то же время впадина 33 золотника 25 находится в таком положении, когда она не соединена с входом 34, и жидкость не может истекать из полости 8 назад в линию всасывания 35.

При обратном движении поршней 3 и 4 происходит увеличение давления в полости 7 и уменьшение давления в полости 8. При этом золотник 25 сообщает полость 7 с отверстием 27 и отсекает полость 8 от этого отверстия. Кроме того, впадины 32 и 33 золотника меняют свое положение на противоположное, и полость 8 оказывается соединенной с линией всасывания жидкости 35, а полость 7 оказывается «отрезанной» от линии всасывания 35, и жидкость из нее не может истекать в эту линию. При этом процесс сжатия-нагнетания жидкости осуществляется полостью 7, а процесс всасывания - полостью 8.

Таким образом, на протяжении всего времени работы жидкостных полостей 7 и 8 осуществляется постоянная подача жидкости под давлением потребителю.

При осуществлении процесса сжатия газа в полостях 5 и 6 происходит выделение теплоты, приводящее к повышению температуры стенок цилиндров 1 и 2 и снижению эффективности работы газовых полостей 5 и 6. В данной конструкции нагнетаемая потребителю жидкость постоянно омывает стенки цилиндров 1 и 2, отнимая у них теплоту и снижая их теплонапряженность, что позволяет повысить эффективность работы газовых полостей, и приблизить процесс сжатия газа к наиболее экономичному - изотермическому.

Наличие дополнительного цилиндра 2 с поршнем 4 позволяет получить постоянную подачу жидкости потребителю и существенно снизить неравномерность потока нагнетаемой жидкости, что чрезвычайно важно при использовании жидкости под давлением в гидроприводах различного назначения, и позволяет существенно расширить сферу применения насоса-компрессора.

Размещение гидрораспределительных органов в перегородке картера позволяет повысить компактность конструкции, а использование промежуточной опоры коленчатого вала в качестве золотника дает возможность дополнительно снизить потери давления на линии всасывания и уменьшить явление недовсасывания, что позволяет получить более высокий объемный коэффициент насосной части агрегата.

1. Поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр с поршнем, надпоршневую и подпоршневую полость, соединенную с картером, заполненным жидкостью, в котором находится кривошипно-шатунный механизм привода поршня, состоящий из коленчатого вала с кривошипом и шатуна, а также имеющий газораспределительные и гидрораспределительные органы, соединяющие надпоршневую полость с источником и потребителем газа, а подпоршневую - с источником и потребителем жидкости, отличающийся тем, что насос-компрессор содержит, по крайней мере, один дополнительный поршень с шатуном, коленчатый вал имеет дополнительный кривошип и шатун, соединенный с дополнительным поршнем, картер разъединен перегородкой на две полости, в одной из которых находится основной, а в другой - дополнительный кривошип, причем гидрораспределительные органы размещены в указанной перегородке, а ось дополнительного кривошипа смещена относительно оси основного кривошипа на 180 градусов.

2. Поршневой насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что коленчатый вал имеет промежуточную опору, размещенную в перегородке картера, причем эта опора выполнена в виде радиального золотника, вход которого соединен с жидкостной линией всасывания, а выход - попеременно с обеими полостями картера.



 

Похожие патенты:

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.

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.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано в поршневых машинах объемного действия, для одновременной или попеременной подачи жидкостей и газов.

Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин для сжатия и подачи одновременно или попеременно жидкостей и газов.

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.

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 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.

Изобретение относится к области компрессоро- и насосостроения и может быть использовано при создании быстроходных и экономичных машин объемного действия, к которым предъявляются высокие требования по массогабаритным и экономическим показателям. Машина содержит цилиндр 1 с поршнем 2, соединенным с механизмом привода. Над поршнем 2 размещена компрессорная полость 7 с клапанами 8 и 9. Подпоршневая полость 10 с картером 11 выполнена в виде жидкостного насоса с линией всасывания 12 и линией нагнетания 13. Участки линии нагнетания 13 и всасывания 14 выполнены в виде трубопроводов прямоугольного сечения, имеющих на противоположных гранях наклонные в сторону прямого потока жидкости три пары пазов 15 с установленными в них жесткой 16 и гибкой 17 пластинами. Цилиндр 1 окружен жидкостной рубашкой 19, соединенной с картером 11 через отверстие 20. Нагнетательная линия 13 соединена с насосной полостью 10 через рубашку 19, отверстие 20 и картер 11. Благодаря форме канала, по которому двигается жидкость, образуются мощные завихрения, вектор действия которых направлен против потока, а сечение потока сильно сокращается из-за прогнувшихся под действием сил сопротивления потоку пластин 17. Образовавшиеся сильные завихрения потока не только тормозят его, но и отбирают энергию за счет сил трения. Поэтому линия нагнетания 13 в процессе всасывания оказывает обратному потоку большое сопротивление, и он становится очень малым по сравнению с потоком в линии всасывания 12. Благодаря этому основной поток проходит через линию всасывания 12, заполняя полости 10 и 11 жидкостью от источника. Повышается быстроходность машины, улучшаются ее массогабаритные характеристики. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх