ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР
PISTON-TYPE COMPRESSOR

Изобретение относится к области компрессоростроения и касается повышения производительности и надежности поршневых компрессоров.
Известен «Поршневой компрессор» [АС №1134783, опубл. 15.01.85], техническим результатом которого является повышение
производительности и экономичности компрессора. Предложеная конструкция поршневого компрессора содержит цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, размещенный в цилиндре с образованием камеры сжатия поршень и емкость подпитки, подключаемую к камере сжатия в крайних положениях поршня соответственно при помощи перепускного клапана и выполненного в цилиндре окна. При этом цилиндр снабжен кольцевой проточкой, выполненной на уровне окна, а емкость подпитки имеет объем, составляющий 0,85-0,9 объема цилиндра.
Основным недостатком данной конструкции является то, что производительность компрессора останется неизменной, поскольку в случае расширения газа из мертвого объема часть газа не будет поступать к потребителю, а будет "бесполезно" то сжиматься, то расширяться, в предложенном же решении это же количество газа будет бесполезно расширяться в емкости подпитки, а затем возвращаться в рабочую камеру и также не будет поступать потребителю сжатого газа.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является поршневой компрессор, описанный в [АС №1783155, опубл. 23.12.92] и содержащий цилиндр, установленный в нем с образованием камеры сжатия, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны, подпружиненный обратный клапан со штоком, отделяющий емкость, соединенную с источником жидкости, от камеры сжатия, причем шток взаимодействует с поршнем при его достижении верхней мертвой точки. В конце процесса нагнетания в данной конструкции жидкость из емкости поступает в камеру сжатия, заполняя "мертвое пространство" и вытесняя оставшийся там газ через нагнетательный клапан.
Основным недостатком прототипа является возможность удаления поступающей жидкости только через нагнетательный клапан компрессора, при этом для дальнейшего очищения газа необходима установка дополнительного устройства для отделения жидкости от нагнетаемого газа после компрессора. При не полном удалении жидкости из "мертвого пространства" часть объема будет занимать не вытесненная жидкость, что приведет к снижению производительности компрессорной установки.
Задачей изобретения является повышение производительности компрессора и упрощение конструкции поршневого компрессора позволяющей максимально очищать газ, поступающий потребителю.
Данный технический результат достигается за счет исключения мертвого пространства в поршневом компрессоре и отсутствия жидкости в камере сжатия.
Предложенный поршневой компрессор содержит цилиндр, установленный в нем с образованием камеры сжатия, поршень на торцевой поверхности которого, обращенной к клапанной плите, установлен диск, выполненный из упругого (термостойкого эластомерного материала), например, термостойкой резины и жестко закрепленный, например клеем ВС-10Т (ГОСТ 22345-77) к торцу поршня (далее «упругий диск»). Со стороны камеры сжатия между внешней поверхностью поршня и внутренней поверхностью цилиндра образована полость, предназначенная для предотвращения срезания деформируемой части «упругого диска» о кромку поршня на последнем выполнено скругление радиусом R. Полный контакт поршня и клапанной плиты, полностью, исключая линейное мертвое пространство и нагнетаемый газ, поступает к потребителю чистый без примеси жидкости.
На Фиг. 1 представлена схема поршневого компрессора в промежуточном положении.
На Фиг. 2 представлена схема поршневого компрессора в верхней мертвой точке - ВМТ.
Поршневой компрессор содержит цилиндр 1, установленный в нем с образованием камеры сжатия 2, поршень 3 на торцевой поверхности которого, обращенной к клапанной плите 4, установлен диск 5, выполненный из термостойкого эластомерного материала, например, термостойкой резины, с рабочей температурой не менее 454 К [Пластинин, П.И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчет / П.И. Пластинин - 3-е изд., доп. - М.: КолосС, 2006. - 456 с., стр. 27.] жестко закрепленный, например клеем ВС-10Т (ГОСТ 22345-77) к торцу поршня 3 (далее «упругий диск» 5), в клапанной плите 4 установлены всасывающий 6 и нагнетательный 7 клапаны. Со стороны камеры сжатия 2 между внешней поверхностью поршня 3 и внутренней поверхностью цилиндра 1 образована полость 8 для возможности расширения в нее деформируемой части «упругого диска» 5, а для исключения срезания деформируемой части «упругого диска» 5 о стенки поршня 3 на последнем выполнено скругление радиусом R.
Компрессор работает следующим образом: при движении поршня 3 внутри цилиндра 1 к нижней мертвой точке - НМТ открыт всасывающий клапан 6 и газ поступает в камеру сжатия 2, при достижении НМТ поршень 3 меняет направление движения и начинает двигаться к ВМТ при этом всасывающий клапан 6 закрывается, при достижении заданного давления нагнетания Рн нагнетательный клапан 7 открывается и газ поступает к потребителю, в конце процесса нагнетания, при достижении поршнем 3 ВМТ, поршень 3 упирается в клапанную плиту 4 при этом «упругий диск» 5 деформируется, деформированная часть «упругого диска» 5 имеет возможность расширяться в полость 8 при этом линейное мертвое пространство полностью отсутствует. «Упругий диск» 5, выполненный из термостойкого эластомерного материала позволяет осуществлять контакт поршня и клапанной плиты, полностью исключая линейное мертвое пространство. Для исключения срезания деформируемой части упругого диска 5 на поршне выполнено скругление радиусом R (см. Фиг. 2). После достижения ВМТ поршень 3 меняет направление движения и начинает двигаться к НМТ, «упругий диск» 5 за счет своих упругих свойств принимает первоначальное (недеформированное состояние), всасывающий клапан 6 открывается и процесс повторяется.
Таким образом, преимущество заявляемого технического решения по сравнению с известными конструкциями является увеличение производительности компрессора за счет применения поршня на торце которого закреплен «упругий диск», что позволяет осуществлять полный контакт поршня и клапанной плиты, полностью, исключая линейное мертвое пространство. За счет деформаций «упругого диска» в данной конструкции отсутствуют деформации поршня и клапанной плиты, поскольку последние выполнены из металлических материалов, обладающих на несколько порядков большей твердостью и прочностью. Деформированная часть упругого диска в предложенной конструкции имеет возможность заполнять полость, образованную внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью поршня.