Многоступенчатый поршневой компрессор с улучшенными тактико-техническими характеристиками

Изобретение относится к многоступенчатым поршневым компрессорам, работающим в составе транспортных средств специального назначения. Компрессор содержит как минимум две несмазываемые цилиндропоршневые группы с автономными линейными приводами и блок управления, позволяющий регулировать скорость и ход поршня каждой цилиндропоршневой группы. Для улучшения виброшумовых характеристик компрессора блок управления устроен так, что дополнительно обеспечивает синхронное движение поршней или групп поршней в противоположных направлениях. Техническим результатом является повышение тактико-технических характеристик многоступенчатых поршневых компрессоров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к компрессорной технике, а более конкретно к многоступенчатым поршневым компрессорам, работающим в составе транспортных средств специального назначения. Одним из основных показателей, характеризующих тактико-технические характеристики таких компрессоров, является общий уровень вибраций и шумов, возникающих при его работе и в свою очередь напрямую зависящий от уравновешивания сил инерции при движении неуравновешенных масс.

Известны две конструкции многоступенчатого поршневого компрессора с кривошипно-шатунным механизмом, в которых осуществляется полное уравновешивание сил инерции первого и второго порядков, а так же моментов этих сил. Первая конструкция содержит 6 параллельных друг другу цилиндров, в которых возвратно-поступательно движутся соответствующие поршни одинаковой массы, соединенные шатунами с общим коленчатым валом. При этом цилиндры расположены по одну сторону коленчатого вала, углы между коленами равны 120°, причем четвертое колено совпадает по направлению с третьим, пятое со вторым, а шестое с первым. Вторая конструкция содержит 3 параллельных друг другу цилиндра, в которых возвратно-поступательно движутся соответствующие поршни, соединенные шатунами с общим коленчатым валом, причем первый и третий цилиндры расположены по одну сторону коленчатого вала, а второй цилиндр - по другую сторону коленчатого вала; углы между коленами равны 180°. Масса второго поршня равна сумме масс первого и третьего поршней, (см. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. - М., Л.: Машгиз, 1960, с. 142).

К общим недостаткам данных конструкций относится потребность в организации смазки кривошипно-шатунного механизма, что выражается в увеличении массы агрегата, его габаритов, производимых при его работе шумов и вибраций и уменьшении интервала планового обслуживания. Из-за особенностей использования кривошипно-шатунного механизма компрессоры данных конструкций являются быстроходными с относительно малым ходом и большой скоростью движения поршня в цилиндре, что так же негативно сказывается на их виброшумовых характеристиках.

Эти недостатки частично устранены в конструкции тихоходного многоступенчатого поршневого компрессора, содержащего, по крайней мере, две цилиндропоршневые группы с уплотнениями сухого трения, каждая из которых имеет отдельный линейный привод, предназначенный для перемещения поршней и общее управляющее устройство, выполненное так, что линейные приводы управляются индивидуально в отношении скорости и хода. (см. заявка №20090311114 (A1) US от 13.06.2008 г., МКИ F04B 25/00, опубл. 17.12.2009 г. )

К недостаткам такой конструкции компрессора относятся: нерациональное взаимное расположение цилиндропоршневых групп, неравномерное распределение движущихся масс, а так же независимое движение поршней. Данные недостатки негативно сказываются на уравновешивании такого компрессора, что, несмотря на его тихоходность, приводит к высокому общему уровню шумов и вибраций, возникающих при его работе.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции поршневого компрессора, обеспечивающего высокие показатели по виброшумовым характеристикам для его применения в составе оборудования транспортных средств специального назначения, например, в подводных лодках с целью улучшения уровня их стратегической готовности.

Для решения данной технической задачи в известном многоступенчатом поршневом компрессоре, содержащем как минимум две несмазываемые цилиндропоршневые группы с автономными линейными приводами и блок управления, позволяющий регулировать скорость и ход поршня каждой цилиндропоршневой группы, блок управления дополнительно обеспечивает синхронное движение поршней или групп поршней в противоположных направлениях. В частности, блок управления устроен так, что формирование всех управляющих автономными линейными приводами сигналов производится одним и тем же микропроцессором, чем достигается высокая точность синхронизации движения поршней или групп поршней и отсутствие накопления ошибок синхронизации в процессе работы.

Суммарные массы поршня и штока каждой цилиндропоршневой группы выполнены равными или кратными друг другу. Все цилиндропоршневые группы располагаются параллельно в одной горизонтальной плоскости так, что их общий центр масс максимально совпадает с геометрическим центром основания, на котором они установлены; используется двухуровневая система амортизации.

Согласно изобретению, обеспечение синхронного движения поршней или групп поршней компрессора в противоположных направлениях дает возможность уравновешивания сил инерции, возникающих при возвратно-поступательном перемещении подвижных масс путем выбора соответствующей схемы уравновешивания.

Также достигнуть взаимного уравновешивания таких сил инерции позволяет выполнение поршней и штоков каждой цилиндропоршневой группы равными или кратными друг другу по массе.

Расположение цилиндропоршневых групп параллельно друг другу в одной горизонтальной плоскости позволяет исключить дополнительные неуравновешенные моменты инерционных сил, тем самым обеспечив наиболее эффективное уравновешивание, и, следовательно снизить уровень шумов и вибраций.

Для увеличения эффективности уравновешивания и амортизации цилиндропоршневые группы располагаются так, что их общий центр масс максимально совпадает с геометрическим центром основания, на котором они установлены.

Для эффективного сглаживания продольных и поперечных колебаний конструкции компрессора используется двухуровневая система амортизации.

Данные изменения в конструкции компрессора позволяют повысить его тактико-технические характеристики.

На фиг. 1 показан предлагаемый многоступенчатый поршневой компрессор. Он состоит из общего основания 9, подвешенного над фундаментом 11 при помощи амортизаторов 10; цилиндропоршневых групп 4 и 5, установленных на основании 7, подвешенном над основанием 9 при помощи амортизаторов 8; блока управления 6. При этом оси цилиндропоршневых групп 4 и 5 независимо от их диаметра лежат в одной плоскости 1, центр масс основания 7 с установленными на нем элементами располагается в точке 2, а центр масс основания 9 со всеми установленными на нем элементами располагается в точке 3.

На фиг. 2 показана цилиндропоршневая группа с линейным приводом. Она состоит из цилиндра 12; переходника 13; линейной передачи 14; электродвигателя 15; кронштейнов 16, 17, 18; каркаса 19. При этом внутри цилиндра 12 и переходника 13 располагаются поршень 20 с поршневыми уплотнениями сухого трения 22 и шток 21.

Предлагаемый многоступенчатый поршневой компрессор содержит как минимум две цилиндропоршневые группы 4, 5 с уплотнениями сухого трения 22, каждая из которых снабжена отдельным линейным приводом, состоящим из линейной передачи 14 и электродвигателя 15; блок управления 6, устроенный так, что обеспечивает синхронное движение поршней 20 или групп поршней 20 в противоположные направления.

Суммарные массы поршня 20 и штока 21 каждой отдельной цилиндропоршневой группы 4,5 выполняются равными друг другу. В случае, если предлагаемый компрессор имеет нечетное количество цилиндропоршневых групп 4, 5, суммарная масса поршня 20 и штока 21 наиболее массивной, центральной цилиндропоршневой группы должна быть принята в два раза большей, чем суммарная масса поршня 20 и штока 21 остальных цилиндропоршневых групп.

Оси всех цилиндропоршневых групп 4,5 расположены в горизонтальной плоскости 1, причем цилиндропоршневые группы с меньшими размерами устанавливаются на кронштейны 16, 17, 18 большей высоты. Цилиндропоршневые группы 4, 5 расположены параллельно друг другу в такой последовательности и на таком расстоянии друг от друга, что их общий центр масс максимально совпадает с геометрическим центром основания 7, на котором они установлены.

Схема уравновешивания предлагаемого компрессора определяется количеством цилиндропоршневых групп 4, 5. При количестве цилиндропоршневых групп, равном двум, они располагаются соосно в одном направлении; поршни 20 движутся синхронно в противоположных направлениях. При количестве цилиндропоршневых групп, равном трем и более, они располагаются параллельно друг другу в ряд, в одном направлении, причем наиболее массивные цилиндропоршневые группы устанавливаются ближе к средней части основания 7, а наименее массивные - ближе к краям; поршни 20 движутся двумя группами синхронно в противоположных направлениях; причем в одну группу входят поршни 20, расположенные ближе к краям основания 7, а в другую - поршни 20, расположенные ближе к средней части основания 7, причем суммарные массы поршней и штоков двух групп равны.

Цилиндропоршневые группы 4, 5 закреплены на основании 7, подвешенном на амортизаторах 8 над основанием 9, которое, в свою очередь, подвешено на амортизаторах 10 над фундаментом 11. Основания 7 и 9 и амортизаторы 8 и 10 в сборе образуют двухуровневую систему амортизации.

При этом амортизаторы 8 и 10 устанавливаются на уровне центров масс 2 и 3 оснований 7 и 9 со всеми установленными на них элементами соответственно.

В случае, если предлагаемый компрессор должен содержать теплообменники, емкости, дополнительную арматуру, все эти элементы располагаются на основании 9 и соединяются со ступенями посредством гибких виброгасящих трубопроводов.

1. Многоступенчатый поршневой компрессор, содержащий как минимум две цилиндро-поршневые группы с уплотнениями сухого трения, каждая из которых снабжена отдельным линейным приводом; блок управления, позволяющий варьировать скорость и ход поршня каждой отдельной цилиндро-поршневой группы, отличающийся тем, что блок управления дополнительно обеспечивает синхронное движение поршней или групп поршней в противоположных направлениях.

2. Многоступенчатый поршневой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что суммарные массы поршня и штока каждой отдельной цилиндро-поршневой группы равны между собой или кратны друг другу.

3. Многоступенчатый поршневой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что все цилиндро-поршневые группы расположены параллельно друг другу в одной горизонтальной плоскости в такой последовательности и на таком расстоянии друг от друга, что их общий центр масс максимально совпадает с геометрическим центром основания, на котором они установлены.

4. Многоступенчатый поршневой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что используется двухуровневая система амортизации.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к области компрессоростроения, и может найти применение для получения сжатого газа на предприятиях в различных отраслях промышленности.

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.

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 поршневым компрессорным установкам для компримирования газа и может использоваться для подготовки углеводородных газов к транспортированию или переработке на объектах газовой и нефтяной промышленности. Поршневая компрессорная установка для компримирования газа включает соединенные трубопроводами компрессор с несколькими ступенями сжатия, холодильники газа, установленные за каждой ступенью сжатия, сепараторы для разделения газа и конденсата, установленные перед каждой ступенью сжатия и имеющие сбросный трубопровод для конденсата, включает также емкость для конденсата, при этом сбросный трубопровод каждого последующего сепаратора связан с предыдущим сепаратором, а сбросный трубопровод сепаратора перед первой ступенью сжатия связан с емкостью для конденсата, причем сбросный трубопровод каждого последующего сепаратора связан с предыдущим сепаратором с возможностью подачи конденсата под нижний допустимый уровень жидкости сепаратора и под давлением последующей ступени сжатия компрессора. Технический результат – беспрепятственное удаление конденсата из всех сепараторов в одну емкость и исключение обмерзания дренажной системы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к шатуну и воздушному компрессору, оснащенному таким шатуном. Шатун состоит из большой головки, маленькой головки и соединительной части. Соединительная часть соединяет большую головку и маленькую головку. На большой головке предусмотрен регулировочный механизм, регулирующий осевую толщину. Предусмотрен ограничивающий механизм для ограничения осевого перемещения регулировочного механизма. Так как на большой головке шатуна предусмотрен регулировочный механизм, предназначенный для регулирования осевой толщины, то осевая толщина может регулироваться с помощью регулировочного механизма, если существует зазор между шатуном и плечами кривошипа. Компрессор обладает хорошей стабильностью во время работы, шатун не трясется, что помогает снизить шум. В то же время повреждение шатуна становится маловероятным благодаря небольшой амплитуде покачивания, он не нуждается в частой замене и, таким образом, обладает долгим сроком службы. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройствам для сжатия газообразной среды, в частности к термокомпрессорам, работающим в цикле с регенерацией. Содержит первую ступень (E1) с первой горячей камерой (E11), вторую холодную камеру (Е12), поршневой узел (7), разделяющий первую и вторую камеры внутри основного кожуха, регенеративный теплообменник (9), устанавливающий гидравлическую связь между первой и второй камерами посредством по меньшей мере первой линии (F1) связи, и необязательные третью и четвертую камеры (Е21, Е22), разделенные неподвижным разделителем (61), разделяющим третью и четвертую камеры, связанные второй линией (F2) связи. Обеспечивает создание компрессора с одной, двумя или четырьмя ступенями на основе модульной конструкции с общими компонентами. Повышается срок службы и/или снижается потребность в обслуживании, в частности, приводного механизма. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к компрессорной технике, а именно к компрессорам двойного действия, в частности к газомеханическим устройствам, в которых процесс сжатия осуществляется в два этапа: на первом этапе за счет энергии сжатого газа, на втором этапе за счет энергии механического привода. В цилиндре выполнены окна для сообщения полостей сжатия цилиндра в крайних положениях поршня с межступенчатой промежуточной емкостью высокого давления, а в поршне выполнены сверления с клапанами для перепуска газа из вредного пространства в под/над поршневую полость. Увеличивается степень повышения давления. 3 ил.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании многоступенчатых поршневых компрессоров. Способ работы многоступенчатого компрессора заключается в том, что газ подают в цилиндр первой ступени компрессора, сжимают его до давления, необходимого для его нагнетания из первой ступени, и подают в герметизированный картер. Затем после выравнивания давлений газов в цилиндре первой ступени и картере газ, сжатый в первой ступени компрессора, подают на всасывание в цилиндр второй ступени компрессора, который после сжатия и нагнетания из второй ступени подают в третью ступень. Поршень третьей ступени устанавливают на поршень первой ступени и после сжатия газа в третьей ступени подают потребителю. Повышенное давление в блок-картере в значительной мере или полностью компенсирует силы, действующие на поршни со стороны полостей сжатия. Это дает возможность без превышения номинальной нагрузки на коленчатый вал использовать бескрейцкопфные дифференциальные поршни и, соответственно, объединить две или более ступени в одном ряду. Упрощается устройство компрессора и снижается его себестоимость. 1ил.

Изобретение относится к компрессорной технике, а именно к поршневым компрессорам. Машина содержит цилиндры с размещенными в них поршнями. В головке цилиндров расположены нагнетательные клапаны, выполненные в виде вытеснительных поршней. В межступенчатой емкости установлен холодильник. Емкость сообщена с цилиндрами и ресивером с газом высокого давления. Содержит вспомогательный ресивер с газом рабочего давления, который связан с межступенчатой емкостью посредством трубопровода и запорной арматуры, для наполнения межступенчатой емкости газом рабочего давления перед запуском компрессора. В поршневой машине обеспечивается уменьшение времени выхода на режим. 1 ил.

Изобретение относится к многоступенчатым поршневым компрессорам, работающим в составе транспортных средств специального назначения. Компрессор содержит как минимум две несмазываемые цилиндропоршневые группы с автономными линейными приводами и блок управления, позволяющий регулировать скорость и ход поршня каждой цилиндропоршневой группы. Для улучшения виброшумовых характеристик компрессора блок управления устроен так, что дополнительно обеспечивает синхронное движение поршней или групп поршней в противоположных направлениях. Техническим результатом является повышение тактико-технических характеристик многоступенчатых поршневых компрессоров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх