Поршневой компрессор

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в компрессорной технике. Поршневой компрессор содержит цилиндрический корпус 1 с двумя оппозитно установленными в нем компрессорным и приводным цилиндрами 2 и 3. В каждом цилиндре 2 и 3 размещены поршни 4 и 5, закрепленные на общем штоке 6. Содержит входные и выходные линии 7, 8 связи рабочих полостей 9, 10 цилиндра 2 и систему подачи рабочей среды в рабочие полости 11, 12 цилиндра 3. Содержит источник 13 рабочей среды с напорной и сливной линиями 14, 15, распределительное устройство 16 и теплообменное устройство 17. Корпус 1 выполнен с рубашкой 18 охлаждения. Содержит плунжерный микронасос 19, который представляет собой рабочую полость, образованную крышкой 20 корпуса 1 и концом 21 общего штока 6, являющимся плунжером микронасоса 19. Его другой конец 22 механически связан с распределительным устройством 16. Теплообменное устройство 17 установлено в напорной линии 14 связи с возможностью преобразования рабочей среды в парообразное состояние. В сливной линии 15 установлено дополнительное теплообменное устройство 24 с возможностью преобразования парообразной рабочей среды, например фреона, в жидкое состояние. Сливная линия 15 через подпорный клапан 25 соединена с источником 13 рабочей среды в виде бака, который через линию 26 всасывания подключен к микронасосу 19. В напорной линии 14 на входе в теплообменное устройство 17 установлен обратный клапан 28. Изобретение позволяет снизить механические потери при работе за счет тепла, вырабатываемого компрессором, и преобразовать это тепло в механическую энергию работы элементов компрессора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может применяться в широком диапазоне отраслей и для различных видов работ, где необходима компрессорная техника.

Известен компрессор с гидроприводом, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры, включающие газовые и гидравлические полости с впускными и выпускными клапанами и поршни, закрепленные на концах общего штока, насос, соединенный через распределительное устройство с исполнительным механизмом с гидравлическими полостями, конечные выключатели, выполненные в виде штоков, установленных в сквозных отверстиях торцов цилиндров с возможностью взаимодействия с поршнями в крайнем их положении (см. патент РФ №2220323, МПК F04B 35/02, опубл. 2003 г.).

Известен гидравлический компрессор, принятый в качестве прототипа, содержащий цилиндр гидродвигателя с поршнем, на концах штока которого закреплены поршни оппозитно размещенных компрессорных цилиндров, выполненных с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру цилиндра гидродвигателя. При этом шток гидроцилиндра установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно поршня, жестко закрепленного в средней части цилиндра гидродвигателя с образованием двух штоковых полостей. Гидродвигатель снабжен гидроприводом, включающим насос, гидрораспределитель, линии нагнетания и слива. При этом по обе стороны поршня размещены механизмы переключения для взаимодействия компрессорных поршней с золотником гидрораспределителя (см. патент РФ №2215187, МПК F04B 35/02, опубл. 2003 г.).

Недостатком известного устройства является непременный нагрев устройства, что приводит к тепловым потерям и снижению КПД.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение тепловых потерь при работе компрессора за счет использования тепла, вырабатываемого компрессором, и преобразование этого тепла в механическую энергию рабочих элементов.

Поставленная техническая задача решается тем, что поршневой компрессор содержит цилиндрический корпус с двумя оппозитно установленными в нем компрессорным и приводным цилиндрами, в которых размещено по поршню, каждый из которых закреплен на общем штоке с возможностью возвратно-поступательного перемещения последнего относительно цилиндрического корпуса, входные и выходные линии связи рабочих полостей компрессорного цилиндра и систему подачи рабочей среды в рабочие полости приводного цилиндра, включающую источник рабочей среды с напорной и сливной линиями связи, распределительное устройство для переключения подачи рабочей среды, а также теплообменное устройство, снабженное контроллером температуры, и, согласно изобретению, компрессор снабжен дополнительным теплообменным устройством, а в качестве рабочей среды использована низкокипящая жидкость, при этом цилиндрический корпус выполнен с рубашкой охлаждения, подключенной к плунжерному микронасосу, который представляет собой рабочую полость, образованную крышкой цилиндрического корпуса со стороны компрессорного цилиндра и одним концом общего штока, являющимся плунжером микронасоса, а другой конец общего штока механически связан с распределительным устройством, теплообменное устройство установлено в напорной линии связи, соединенной с распределительным устройством через подпорный клапан с возможностью преобразования низкокипящей жидкости в парообразное состояние, причем дополнительное теплообменное устройство установлено в сливной линии связи с возможностью преобразования низкокипящей жидкости в жидкое состояние, при этом сливная линия связи через подпорный клапан соединена с источником низкокипящей жидкости, подключенным к рабочей полости плунжерного микронасоса.

На решение поставленной технической задачи также направлено то, что в частном случае в качестве низкокипящей жидкости использован фреон.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что в качестве рабочей среды использована низкокипящая жидкость, а не гидравлическая жидкость, как в прототипе, и присутствует рубашка охлаждения, встроенная в цилиндрический корпус, куда низкокипящая жидкость попадает после ее преобразования в жидкое состояние с помощью дополнительного теплообменного устройства. При этом устройство избавляется от лишнего тепла и рекуперирует его в механическую энергию рабочих элементов компрессора при помощи этой низкокипящей жидкости. Это препятствует нагреву устройства, а также преобразует тепловую энергию в механическую и пускает ее в работу, что снижает потребление энергии на привод.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема устройства.

Поршневой компрессор содержит цилиндрический корпус 1 с двумя оппозитно установленными в нем компрессорным и приводным цилиндрами 2 и 3 соответственно. В каждом из цилиндров 2 и 3 размещено по поршню 4 и 5 соответственно, которые закреплены на общем штоке 6 с возможностью возвратно-поступательного перемещения штока 6 относительно цилиндрического корпуса 1. В состав устройства входят входные и выходные линии 7 и 8 связи соответствующих рабочих полостей 9 и 10 компрессорного цилиндра 2 и система подачи рабочей среды (на чертеже не обозначена) в рабочие полости 11 и 12 приводного цилиндра 3, включающая источник 13 рабочей среды с напорной и сливной линиями 14 и 15 связи соответственно, распределительное устройство 16 для переключения подачи рабочей среды, а также теплообменное устройство 17, снабженное контроллером температуры (на чертеже не показан). Цилиндрический корпус 1 выполнен с рубашкой 18 охлаждения, подключенной к плунжерному микронасосу 19. При этом плунжерный микронасос 19 представляет собой рабочую полость (на чертеже не обозначена), образованную крышкой 20 цилиндрического корпуса 1 со стороны компрессорного цилиндра 2 и одним концом 21 общего штока 6, являющимся плунжером микронасоса 19. Его другой конец 22 механически связан с распределительным устройством 16. Теплообменное устройство 17 установлено в связанной с распределительным устройством 16 через подпорный клапан 23 напорной линии 14 связи с возможностью преобразования рабочей среды в парообразное состояние, причем компрессор снабжен установленным в сливной линии 15 связи дополнительным теплообменным устройством 24 с возможностью преобразования парообразной рабочей среды в жидкое состояние. В качестве рабочей среды используется низкокипящая жидкость. Сливная линия 15 связи через подпорный клапан 25 соединена с источником 13 рабочей среды в виде бака. В то же время, источник 13 низкокипящей жидкости подключен через линию 26 всасывания и обратный клапан 27 к плунжерному микронасосу 19. В напорной линии 14 связи на входе в теплообменное устройство 17 установлен обратный клапан 28, а между рабочей полостью микронасоса 19 и рубашкой охлаждения 18 - обратный клапан 29. В качестве низкокипящей рабочей среды в частном случае может использоваться фреон.

Поршневой компрессор работает следующим образом.

Первоначально напорная линия 14 связи, рабочая полость плунжерного микронасоса 19 и рубашка 18 охлаждения до подпорного клапана 23 заполняются жидкой низкокипящей рабочей средой. При включении теплообменного устройства 17 жидкая низкокипящая рабочая среда, например фреон в жидком состоянии, нагревается и начинает расширяться, повышая давление в напорной линии 14 связи до подпорного клапана 23. Когда подпорный клапан 23 открывается, жидкий фреон превращается в пар и поступает по напорной линии 14 связи в распределительное устройство 16, после которого поступает в одну из приводных полостей 11 или 12 приводного цилиндра 3. Обратный ток перегретого фреона, преобразованного в парообразное состояние, в полость рубашки 18 охлаждения предотвращается установленным в напорной линии 14 связи обратным клапаном 28. В приводной рабочей полости, например в полости 11, пар приводит в движение поршень 5 и вместе с ним шток 6 и поршень 4, из-за этого из плунжерного микронасоса 19 в напорную линию 14 связи поступает порция фреона в жидком состоянии. При обратном движении штока 6 в рабочую полость плунжерного микронасоса 19 поступает жидкий фреон от источника 13 рабочей среды. Из другой приводной рабочей полости 12 парообразный фреон вытесняется и через распределительное устройство 16 поступает по сливной линии 15 связи в источник 13 рабочей среды, проходя перед этим через дополнительное теплообменное устройство 24, где охлаждается и благодаря конденсации при избыточном давлении, устанавливаемым подпорным клапаном 25, переходит в жидкое состояние. В то же время поршень 4 вытесняет из одной из рабочих полостей 9 или 10 компрессорного цилиндра 2 перекачиваемый компрессором газ в рабочий орган (не показан). Затем цикл работы компрессора повторяется многократно.

При работе устройства компрессорная часть - цилиндр 2, нагревается и передает тепло жидкому фреону в полости рубашки 18 охлаждения, при этом чем больше тепла выделяется и передается жидкому фреону, тем меньше энергии потребляет пусковое теплообменное устройство 17, нагревающее жидкий фреон до парообразного состояния. Этот процесс регулируется встроенным контроллером температуры. Затем парообразный фреон поступает в виде пара в одну из приводных рабочих полостей 11 или 12 приводного цилиндра 3. То есть теплообменное устройство 17 несет функцию пускового устройства системы и по мере прогревания цилиндрического корпуса необходимость в нем существенно снижается или отпадает полностью. Дополнительное теплообменное устройство 24 представляет собой систему естественного воздушного охлаждения без дополнительных трат энергии.

В итоге, при использовании низкокипящей жидкости в качестве рабочей среды, такой, например, как фреон, происходит потребление им тепла, выделяемого при работе компрессора, и превращение его в пар, приводящий в движение рабочие элементы устройства, то есть происходит процесс рекуперации тепловой энергии, выделяемой компрессором, при одновременном снижении энергетических затрат на привод работы устройства.

Таким образом, изобретение позволяет снизить механические потери при работе компрессора за счет использования тепла, вырабатываемого компрессором, и преобразовать это тепло в механическую энергию рабочих элементов.

1. Поршневой компрессор, содержащий цилиндрический корпус с двумя оппозитно установленными в нем компрессорным и приводным цилиндрами, в которых размещено по поршню, каждый из которых закреплен на общем штоке с возможностью возвратно-поступательного перемещения последнего относительно цилиндрического корпуса, входные и выходные линии связи рабочих полостей компрессорного цилиндра и систему подачи рабочей среды в рабочие полости приводного цилиндра, включающую источник рабочей среды с напорной и сливной линиями связи, распределительное устройство для переключения подачи рабочей среды, а также теплообменное устройство, снабженное контроллером температуры, отличающийся тем, что компрессор снабжен дополнительным теплообменным устройством, а в качестве рабочей среды использована низкокипящая жидкость, при этом цилиндрический корпус выполнен с рубашкой охлаждения, подключенной к плунжерному микронасосу, который представляет собой рабочую полость, образованную крышкой цилиндрического корпуса со стороны компрессорного цилиндра и одним концом общего штока, являющимся плунжером микронасоса, а другой конец общего штока механически связан с распределительным устройством, теплообменное устройство установлено в напорной линии связи, соединенной с распределительным устройством через подпорный клапан с возможностью преобразования низкокипящей жидкости в парообразное состояние, причем дополнительное теплообменное устройство установлено в сливной линии связи с возможностью преобразования низкокипящей жидкости в жидкое состояние, при этом сливная линия связи через подпорный клапан соединена с источником низкокипящей жидкости, подключенным к рабочей полости плунжерного микронасоса.

2. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве низкокипящей жидкости использован фреон.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к поршневым компрессорам с охлаждением, работающим без смазки рабочей полости и предназначенным для сжатия и перемещения газов. Поршневой компрессор содержит цилиндр, крышку с всасывающим и нагнетательным клапанами.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых компрессоров, к которым предъявляются высокие требования по ресурсу работы, надежности и экономичности.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в поршневых компрессорах с автономным охлаждением цилиндропоршневой группы. Компрессор содержит цилиндр 1 с дифференциальным поршнем 2 и двумя рабочими объемами 4 и 5.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в поршневых компрессорах с автономным жидкостным охлаждением цилиндропоршневой группы.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных поршневых машин для сжатия газа с независимым активным жидкостным охлаждением.

Изобретение относится к области энергетики и компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых компрессоров. Поршневая машина содержит цилиндр 1 с поршнем 2 с образованием рабочего объема 4, клапанную коробку 5 с полостью всасывания 6, линию всасывания 7, всасывающий клапан 8, полость нагнетания 11, линию нагнетания 12, нагнетательный клапан 13.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных поршневых машин для сжатия газа с индивидуальным жидкостным охлаждением цилиндропоршневой группы.

Изобретение относится к области машин объемного действия поршневого типа. Способ заключается в том, что при возвратно-поступательном движении поршня происходит всасывание, сжатие и нагнетание газа потребителю с одновременным сжатием смазочно-охлаждающей жидкости в картере машины при ходе поршня вниз и ее подача в зазор между поршнем и цилиндром через питающие круговые щели в цилиндре и в сам цилиндр в конце хода всасывания и начале хода сжатия.

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в компрессорах с жидкостным охлаждением. Компрессорное устройство содержит компрессорный элемент 2 с камерой сжатия, с одним входом 8 охлаждающего агента и выходом 4 газа.

Изобретение относится к области машин объемного действия поршневого типа и может быть использовано при создании высокоэффективных поршневых машин малой и средней производительности с автономной жидкостной системой охлаждения.

Изобретение относится к энергетическим машинам и может быть использовано при создании высокоэкономичных автономно работающих двухступенчатых компрессоров и гибридных машин - насос-компрессоров с жидкостным охлаждением компрессорных полостей первой и второй ступени. Поршневая двухступенчатая машина состоит из картера 1 с механизмом привода, приводящим в движение поршень 4, который с общим цилиндром образует газовые полости первой ступени 5 и второй ступени 6, а также жидкостную дополнительную ступень 11. Все ступени снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами, вокруг газовых ступеней имеются рубашки охлаждения 9, 10. При возвратно-поступательном движении поршня 4 происходит всасывание газа в полость 5 первой ступени, его сжатие и подача во вторую ступень 6, где газ дожимается и подается потребителю. Жидкость всасывается в полость 5 через рубашку 10, сжимается и прокачивается через рубашку 9, чем достигается охлаждение первой 5 и второй 6 ступени и уплотнение зазоров между поршнем и цилиндрами газовых ступеней. Достигается автономное охлаждение машины при сжатии газов, бесконтактное уплотнение поршня и повышение экономичности машины. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании экономичных поршневых компрессоров малой и средней производительности с автономным жидкостным охлаждением. Способ работы компрессора заключается в том, что величину дополнительного объема, напрямую соединенного с полостью нагнетания машины и частично заполненного охлаждающей жидкостью, уменьшают при увеличении давления нагнетания и наоборот увеличивают - при уменьшении давления нагнетания. Компрессор состоит из цилиндра 1 с поршнем 2, рабочей камеры 4, полостей всасывания 6 и нагнетания 9 с клапанами 5 и 8. Полость нагнетания 9 соединена каналом 16 с дополнительным объемом 14, который через нагнетательный клапан 12 соединен с рубашкой охлаждения 11 и через всасывающий клапан 18 - с питающей емкостью 20. При повышении давления нагнетания сверх нормативного плунжер 24 опускают в объем 14 и наоборот. Достигается максимально возможное движение жидкости через систему охлаждения на всех режимах работы машины, что повышает отвод теплоты от цилиндра 1 и повышает экономичность работы компрессора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области энергетических машин и касается поршневых машин и систем их охлаждения, и может быть использовано при создании поршневых компрессоров с повышенной экономичностью за счет организации автономной энергосберегающей системы охлаждения цилиндропоршневой группы. Компрессор состоит из цилиндров 1, 2 с рубашкой охлаждения 14, поршней 15, 16, которые приводятся в движение коленчатым валом 19 через шатуны 17, 18. Газ всасывается в полости 7, 8 цилиндров 1, 2 через линию всасывания 12, общую для цилиндров полость всасывания 9 и обратные самодействующие клапаны 3, 4, сжимается и нагнетается потребителю через обратные самодействующие клапаны 5, 6, полости нагнетания 10, 11 и линию нагнетания 13. Рубашка 14 соединена через теплообменники 28, 29 и обратные клапаны 26, 27 с герметичной емкостью 24, соединенной каналом 25 с полостью 9, а также через канал 30 с емкостью 1, сообщенной с атмосферой отверстием 32. Повышается экономичность компрессора без дополнительных затрат энергии. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в компрессорной технике. Поршневой компрессор содержит цилиндрический корпус 1 с двумя оппозитно установленными в нем компрессорным и приводным цилиндрами 2 и 3. В каждом цилиндре 2 и 3 размещены поршни 4 и 5, закрепленные на общем штоке 6. Содержит входные и выходные линии 7, 8 связи рабочих полостей 9, 10 цилиндра 2 и систему подачи рабочей среды в рабочие полости 11, 12 цилиндра 3. Содержит источник 13 рабочей среды с напорной и сливной линиями 14, 15, распределительное устройство 16 и теплообменное устройство 17. Корпус 1 выполнен с рубашкой 18 охлаждения. Содержит плунжерный микронасос 19, который представляет собой рабочую полость, образованную крышкой 20 корпуса 1 и концом 21 общего штока 6, являющимся плунжером микронасоса 19. Его другой конец 22 механически связан с распределительным устройством 16. Теплообменное устройство 17 установлено в напорной линии 14 связи с возможностью преобразования рабочей среды в парообразное состояние. В сливной линии 15 установлено дополнительное теплообменное устройство 24 с возможностью преобразования парообразной рабочей среды, например фреона, в жидкое состояние. Сливная линия 15 через подпорный клапан 25 соединена с источником 13 рабочей среды в виде бака, который через линию 26 всасывания подключен к микронасосу 19. В напорной линии 14 на входе в теплообменное устройство 17 установлен обратный клапан 28. Изобретение позволяет снизить механические потери при работе за счет тепла, вырабатываемого компрессором, и преобразовать это тепло в механическую энергию работы элементов компрессора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх