Модульная компрессорная установка с переключением ступеней (варианты)

Авторы патента:

F04B25/00 - Многоступенчатые компрессоры

Владельцы патента RU 2766381:

Общество с ограниченной ответственностью "Краснодарский Компрессорный Завод" (RU)

Заявляемая группа технических решений относится к области компрессоростроения. В варианте 1 компрессорная установка содержит поршневой компрессор, выполненный с возможностью работы в одноступенчатом режиме или многоступенчатом режиме. При этом в одноступенчатом режиме все цилиндры (1-4) соединены параллельно между собой, а в многоступенчатом режиме по меньшей мере, один цилиндр соединен последовательно с, по меньшей мере, одним последующим цилиндром. Оптимизация отношений степеней сжатия между ступенями компрессора с переключением ступеней достигается за счет того, что компрессор выполнен оппозитным четырехрядным, при этом сумма рабочих объемов цилиндров первого и второго рядов (1, 2) больше или меньше суммы рабочих объемов цилиндров третьего и четвертого рядов (3, 4). Во втором варианте технический результат достигается за счет того, что рабочий объем цилиндра четвертого ряда (4) больше или меньше рабочего объема любого из цилиндров первого, второго и третьего рядов (1–3). 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники.

Заявляемая группа технических решений относится к области компрессоростроения.

Уровень техники.

Известны поршневые одноступенчатые двухрядные компрессоры (пат. 127414 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный одноступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2012146227, заявл. 29.10.2012, опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12 [1]; пат. 129571 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой угловой одноступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2012157508, заявл. 26.12.2012, опубл. 27.06.2013, Бюл. № 18, [2]; пат. 129572 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой угловой одноступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2013100748, заявл. 09.01.2013, опубл. 27.06.2013 Бюл. № 18, [3]).

Как и в заявляемых технических решениях указанные аналоги [1-3] содержат в каждом ряду по крайней мере один цилиндр первой ступени.

Известны поршневые оппозитные двухрядные двухступенчатые компрессоры (пат. 126770 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2012145517, заявл. 25.10.2012, опубл. 10.04.2013 Бюл. № 10, [4]; пат. 129166 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый без смазки цилиндров и сальников [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2012155038, заявл. 18.12.2012, опубл. 20.06.2013 Бюл. № 17, [5]; пат. 135014 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный дожимающий двухступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2013108401, заявл. 26.02.2013, опубл. 27.11.2013 Бюл. № 33, [6]; пат. 135013 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2013108318, заявл. 25.02.2013, опубл. 27.11.2013, Бюл. № 33, [7]).

Как и в заявляемых технических решениях указанные аналоги [4-7] содержат цилиндры первой и второй ступеней сжатия.

Также известны поршневые оппозитные четырехрядные двухступенчатые компрессоры (пат. 138732 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2013111391, заявл. 13.03.2013, опубл. 20.03.2014 Бюл. № 8, [8]; пат. 126382 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый [Текст]/ Ворошилов Игорь Валерьевич; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Тегас" - № 2012144130, заявл. 16.10.2012, опубл. 27.03.2013 Бюл. № 9, [9]).

Как и в заявляемых технических решениях указанные аналоги [8-9] содержат цилиндры первой ступени и первый и второй цилиндры второй ступени.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является компрессор высокого давления (пат. 2432496 Рос. Федерация: МПК F04B25/00. Компрессор высокого давления и способ его работы [Текст]/Хуттар Эрнст, Огнар Гюнтер; патентообладатель Леоберсдорфер Машиненфабрик АГ (АТ) - № 2008132803, заявл. 10.01.2007, опубл. 27.10.2011 Бюл. №30, [10]).

Как и в заявляемом техническом решении прототип [10] выполнен с возможностью выборочного регулирования между одноступенчатым рабочим положением, в котором компримируемый газ сжимается в единственной ступени, и многоступенчатым рабочим положением, в котором, по меньшей мере, одна рабочая полость соединена последовательно с, поменьшей мере, одной последующей рабочей полостью.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении или использовании группы технических решений является оптимизация энергопотребления компрессора с целью минимизации массы привода компрессора. Это необходимо для транспортирования компрессорной установки без специального разрешения по дорогам общего назначения.

У аналогов [1-9] не предусмотрено переключение с одноступенчатого режима работы на многоступенчатое.

У прототипа [10] рабочие полости имеют одинаковый рабочий объем. Это не позволяет изменить отношение степеней сжатия между ступенями.

Раскрытие сущности технического решения.

Техническим результатом, обеспечиваемым каждым изобретением из группы, является оптимизация отношений степеней сжатия между ступенями компрессора с переключением ступеней.

Сущность заявленного технического решения по варианту 1 состоит в том, что компрессорная установка содержит поршневой компрессор, выполненный с возможностью работы в одноступенчатом режиме или многоступенчатом режиме. При этом в одноступенчатом режиме все цилиндры соединены параллельно между собой, а в многоступенчатом режиме по меньшей мере, один цилиндр соединен последовательно с, по меньшей мере, одним последующим цилиндром. Отличается тем, что компрессор выполнен оппозитным четырехрядным, при этом сумма рабочих объемов цилиндров первого и второго рядов больше или меньше суммы рабочих объемов цилиндров третьего и четвертого рядов.

Сущность заявленного технического решения по варианту 2 состоит в том, что компрессорная установка содержит поршневой компрессор, выполненный с возможностью работы в одноступенчатом режиме или многоступенчатом режиме. При этом в одноступенчатом режиме все цилиндры соединены параллельно между собой, а в многоступенчатом режиме по меньшей мере, один цилиндр соединен последовательно с, по меньшей мере, одним последующим цилиндром. Отличается тем, что компрессор выполнен оппозитным четырехрядным, при этом рабочий объем цилиндра четвертого ряда больше или меньше рабочего объема любого из цилиндров первого, второго и третьего рядов.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема работы установки по вариантам 1, 2 в первом режиме работы, на фиг. 2 – схема работы установки по вариантам 1, 2 во втором режиме работы, на фиг. 3 – схема работы установки по примеру 3 (варианты 1, 2) в первом режиме работы, на фиг. 4 – схема работы установки по примеру 3 (варианты 1, 2) во втором режиме работы.

Осуществление технического решения по варианту 1.

Модульная компрессорная установка (фиг. 1, 2) с переключением ступеней содержит поршневой оппозитный четырехрядный компрессор, в каждом ряду которого размещен по крайней мере один цилиндр (1 – 4).

На входе газа в цилиндры (1 – 4) установлено первое запорное устройство (5).

С целью повышения эффективности охлаждения, выход газа каждого цилиндра (1 – 4) соединен со входом соответствующего газоохладителя (6 – 9).

На входе газа в цилиндр четвертого ряда (4) установлено второе запорное устройство (10).

Выходы газа цилиндров первых трех рядов (1 – 3) соединены со входом цилиндра четвертого ряда (4) через третье запорное устройство (11).

Выходы газа цилиндров первых трех рядов (1 – 3) дополнительно соединены с выходом газа компрессора через четвертое запорное устройство (12).

На выходе газа из компрессора установлено пятое запорное устройство (13).

В зависимости от минимального объема всасывания газа сумма рабочих объемов цилиндров первого и второго рядов (1 – 2) больше или меньше суммы рабочих объемов цилиндров третьего и четвертого рядов (3 – 4). Это позволяет оптимизировать отношения степеней сжатия между ступенями компрессора с переключением ступеней. Это в свою очередь позволяет уменьшить мощность привода и его массу.

Примеры конкретного выполнения установки по варианту 1.

Пример 1. На входе газа в каждый цилиндр (1 – 4) установлена буферная емкость. Кроме того, буферные емкости установлены между выходами газа из цилиндров (1 – 4) и газоохладителями (6 – 9) (не показано).

Пример 2. Между третьим запорным устройством (11) и цилиндром четвертого ряда (4) размещен влагомаслоотделитель (не показано).

Пример 3. Второе запорное устройство (10) может быть установлено на входе в цилиндр в цилиндр третьего ряда (3) (фиг. 3, 4). При этом выходы газа цилиндров первых двух рядов (1, 2) соединены со входом цилиндра третьего ряда (3) через третье запорное устройство (11). Выходы газа цилиндров первых двух рядов (1, 2) дополнительно соединены с выходом газа компрессора через четвертое запорное устройство (12). В первом одноступенчатом режиме работы установки второе и четвертое запорные устройства (10, 12) открыты, а третье запорное устройство (11) закрыто. Во втором двухступенчатом режиме работы второе и четвертое запорные устройства (10, 12) закрыты, а третье запорное устройство (11) открыто.

Реализация технического решения по варианту 1 не ограничивается приведенным выше примером.

Описание работы установки по варианту 1.

Для оптимизации энергопотребления цилиндры компрессора выполняют так, чтобы сумма рабочих объемов цилиндров первого и второго рядов (1 – 2) была больше или меньше суммы рабочих объемов цилиндров третьего и четвертого рядов (3 – 4).

В первом одноступенчатом режиме работы газ через открытое первое запорное устройство (5) поступает в цилиндр каждого ряда (1 – 4), который является цилиндром первой ступени сжатия. При этом третье запорное устройство (11) закрыто. Второе и четвертое запорные устройства (10, 12) открыты. После сжатия газ охлаждают в соответствующем охладителе (6 – 9). Сжатый газ из цилиндров первых трех рядов (1 – 3) поступает на выход компрессора через четвертое и пятое запорные устройства (12, 13). Сжатый газ из цилиндра четвертого ряда (4) поступает на выход компрессора через пятое запорное устройство (13).

Во втором двухступенчатом режиме работы третье запорное устройство (11) открыто, а второе и четвертое запорные устройства (10, 12) закрыты. Газ через открытое первое запорное устройство (5) поступает в цилиндры первых трех рядов (1 – 3), которые являются цилиндрами первой ступени сжатия. После сжатия газ охлаждают в соответствующем охладителе (6 – 8). Сжатый в первой ступени газ из цилиндров первых трех рядов (1 – 3) поступает через третье запорное устройство (11) в цилиндр четвертого ряда (4). При этом цилиндр четвертого ряда (4) является цилиндром второй ступени сжатия. Сжатый во второй ступени газ охлаждают в охладителе (9) и подают потребителю через пятое запорное устройство (13).

Осуществление технического решения по варианту 2.

На входе газа в цилиндры (1 – 4) установлено первое запорное устройство (5).

На входе газа в цилиндр четвертого ряда (4) установлено второе запорное устройство (10).

На выходе газа из компрессора установлено пятое запорное устройство (13).

В зависимости от минимального объема всасывания газа рабочий объем цилиндра четвертого ряда (4) больше или меньше рабочего объема любого из цилиндров первого, второго и третьего рядов (1 - 3). Это позволяет оптимизировать отношения степеней сжатия между ступенями компрессора с переключением ступеней, что в свою очередь позволяет уменьшить мощность привода и его массу.

Примеры конкретного выполнения установки по варианту 2.

Реализация заявляемого технического решения по варианту 2 не ограничивается приведенным выше примером.

Реализация технического решения по варианту 2 не ограничивается приведенным выше примером.

Описание работы установки по варианту 2.

Для оптимизации энергопотребления цилиндры компрессора выполняют так, чтобы рабочий объем цилиндра четвертого ряда (4) был больше или меньше рабочего объема любого из цилиндров первого, второго и третьего рядов (1 – 3).

Промышленная применимость.

Заявляемая группа технических решений реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлена на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.

1. Компрессорная установка, содержащая поршневой компрессор, выполненный с возможностью работы в одноступенчатом режиме или многоступенчатом режиме, при этом в одноступенчатом режиме все цилиндры соединены параллельно между собой, а в многоступенчатом режиме, по меньшей мере, один цилиндр соединен последовательно с, по меньшей мере, одним последующим цилиндром, отличающаяся тем, что компрессор выполнен оппозитным четырехрядным, при этом сумма рабочих объемов цилиндров первого и второго рядов больше или меньше суммы рабочих объемов цилиндров третьего и четвертого рядов.

2. Компрессорная установка, содержащая поршневой компрессор, выполненный с возможностью работы в одноступенчатом режиме или многоступенчатом режиме, при этом в одноступенчатом режиме все цилиндры соединены параллельно между собой, а в многоступенчатом режиме, по меньшей мере, один цилиндр соединен последовательно с, по меньшей мере, одним последующим цилиндром, отличающаяся тем, что компрессор выполнен оппозитным четырехрядным, при этом рабочий объем цилиндра четвертого ряда больше или меньше рабочего объема любого из цилиндров первого, второго и третьего рядов.

Предложенный способ работы заключается в использовании столба жидкости для сжатия газа во второй ступени, при этом давление жидкости создается в подпоршневой полости первой ступени. Компрессор содержит приводной вал (1) и картер (2) с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом привода, состоящим из кривошипа (3), шатуна (4), пальца (5) и крейцкопфа (6).

Поршневая машина // 2623350

Изобретение относится к компрессорной технике, а именно к поршневым компрессорам. Машина содержит цилиндры с размещенными в них поршнями.

Способ повышения давления газов // 2622584

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.

Одноступенчатый поршневой компрессор двойного действия // 2617035

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.

Устройство для газообразной среды // 2614416

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.

Шатун и воздушный компрессор, оборудованный таким шатуном // 2611919

Изобретение относится к шатуну и воздушному компрессору, оснащенному таким шатуном. Шатун состоит из большой головки, маленькой головки и соединительной части.

Поршневая компрессорная установка для компримирования газа // 2608396

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.

Многоступенчатый поршневой компрессор с улучшенными тактико-техническими характеристиками // 2593314

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.

Многоступенчатый компрессор, способ изготовления компрессора и ротационная установка // 2565649

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.

Способ и устройство для сжатия кислого газа // 2565648

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.