КОЖУХ, ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР И СПОСОБ СМАЗКИ ВНУТРЕННЕЙ ЧАСТИ КОРПУСА
SHELL, PISTON COMPRESSOR AND METHOD OF LUBRICATION OF INTERNAL PART OF CASING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Варианты выполнения описанного в данном документе изобретения относятся, в целом, к способам и устройствам и, более конкретно, к способам и устройствам для распределения масла в соединении.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Газопроводы, нефтехимические заводы, нефтеочистительные заводы и множество других отраслей промышленности связаны с работой поршневого компрессора. Вследствие многочисленных факторов, в том числе, но без ограничения этим, качества исходных технических условий/конструкции, соответствия технического обслуживания требованиям и эксплуатационных характеристик, промышленные предприятия могут ожидать от своих установок значительного изменения затрат за полный срок службы и надежности. Одним таким фактором, который влияет на срок службы поршневого компрессора, является масляный насос и его соединение с коленчатым валом компрессора.
[0003] На фиг.1 (соответствующей фиг.1 заявки за патент США №20080169157, содержание которой полностью включено в данную заявку посредством ссылки) показан компрессор 10, содержащий корпус 12. Рабочие поршни 14 установлены с возможностью совершения возвратно-поступательного перемещения в цилиндрах 16. Каждый поршень присоединен к коленчатому валу 18 с помощью соединительной тяги 20, которая закреплена вокруг колена 22 коленчатого вала 18. Коленчатый вал 18 содержит противовес 24, предназначенный для компенсации неравномерности вращения коленчатого вала. Коленчатый вал проходит через уплотняющую вал полость 26 корпуса 12. Конец 28 коленчатого вала 18 может быть присоединен к масляному насосу (не показан). Масляный насос выполнен с возможностью нагнетания масла к различным подшипникам компрессора. Масляный насос приводится в действие путем вращения коленчатого вала 18. В месте сопряжения между коленчатым валом 18 и валом масляного насоса может быть расположен соединительный переходник. Соединительный переходник выполнен с возможностью опосредованного приема части масла, нагнетаемого насосом, и смазки соединения между насосом и компрессором.
[0004] Однако существующий соединительный переходник не обеспечивает полного распределения масла вокруг соединения между масляным насосом и компрессором, и по этой причине данный способ смазки не является достаточным, и указанное соединение может преждевременно выйти из строя, что влечет за собой остановку всего компрессора. Такие последствия нежелательны для оператора компрессора, так как для проведения наладки компрессора необходимо остановить весь производственный цикл. Как вариант, из строя может выйти и сам компрессор, если поломка соединения не будет обнаружена вовремя, так как подача масла к подшипникам прекратится, что приведет к значительному повышению температуры и последующему нарушению работы.
[0005] Таким образом, существует необходимость в создании устройств и способов, которые улучшают характеристики вышерассмотренных систем.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В соответствии с одним иллюстративным вариантом выполнения предложен корпус, предназначенный для размещения переходника коленчатого вала, который присоединяет масляный насос к компрессору. Указанный корпус содержит корпусной элемент, образующий круговую полость, предназначенную для размещения переходника коленчатого вала, питающий маслопровод, проходящий через корпусной элемент в круговую полость и предназначенный для подачи масла, первый отводной трубопровод, расположенный напротив подающего маслопровода, проходящий через корпусной элемент в круговую полость и предназначенный для отвода масла из указанной полости, заглушку, расположенную в первом отводном трубопроводе и предназначенную для уменьшения объема отводимого из круговой полости масла, и второй отводной трубопровод, проходящий через корпусной элемент в круговую полость и предназначенный для отвода масла из указанной полости. Второй отводной трубопровод расположен между подающим маслопроводом и первым отводным трубопроводом, по существу, под углом 50°-130° к первому отводному трубопроводу.
[0007] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения предложен поршневой компрессор, который содержит корпус, масляный насос, прикрепленный к корпусу и предназначенный для нагнетания масла через компрессор, переходник коленчатого вала, присоединяющий масляный насос к компрессору и имеющий по меньшей мере одно ребро на наружной периферии, и кожух, расположенный между корпусом и масляным насосом и предназначенный для размещения переходника коленчатого вала. Указанный кожух содержит корпусной элемент, образующий круговую полость, предназначенную для размещения переходника коленчатого вала, питающий маслопровод, проходящий через корпусной элемент в круговую полость и предназначенный для подачи масла, первый отводной трубопровод, расположенный напротив подающего маслопровода, проходящий через корпусной элемент в круговую полость и предназначенный для отвода масла из указанной полости, заглушку, расположенную в первом отводном трубопроводе и предназначенную для уменьшения объема отводимого из круговой полости масла, и второй отводной трубопровод, проходящий через корпусной элемент в круговую полость и предназначенный для отвода масла из указанной полости. Второй отводной трубопровод расположен между подающим маслопроводом и первым отводным трубопроводом, по существу, под углом 50°-130° к первому отводному трубопроводу.
[0008] В соответствии с еще одним иллюстративным вариантом выполнения предложен способ смазки внутренней части кожуха, расположенного между масляным насосом и компрессором. Указанный способ включает прикрепление кожуха между масляным насосом и компрессором, размещение переходника коленчатого вала в корпусном элементе кожуха, причем указанный корпусной элемент имеет круговую полость, а переходник коленчатого вала имеет по меньшей мере одно ребро на его наружной периферии, создание подающего маслопровода, проходящего через корпусной элемент в круговую полость и предназначенного для подачи масла, выполнение первого отводного трубопровода, расположенного напротив подающего маслопровода, проходящего через корпусной элемент в круговую полость и предназначенного для отвода масла из указанной полости, установку заглушки в первом отводном трубопроводе для обеспечения уменьшения объема отводимого из круговой полости масла и создание второго отводного трубопровода, проходящего через корпусной элемент в круговую полость для обеспечения отвода масла из указанной полости. Второй отводной трубопровод располагают между подающим маслопроводом и первым отводным трубопроводом, по существу, под углом 50°-130° к первому отводному трубопроводу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] Сопроводительные чертежи, включенные в данную заявку и являющиеся ее составной частью, изображают один или более вариантов выполнения и совместно с описанием объясняют данные варианты выполнения. На чертежах:
[0010] фиг.1 изображает принципиальную схему обычного поршневого компрессора,
[ООН] фиг.2 изображает принципиальную схему поршневого компрессора, содержащего переходник коленчатого вала в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0012] фиг.3 изображает принципиальную схему переходника коленчатого вала в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0013] фиг.4 изображает разрез масляного насоса, переходника коленчатого вала и поршневого компрессора в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0014] фиг.5 изображает вид сбоку кожуха, расположенного между масляным насосом и поршневым компрессором, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0015] фиг.6 изображает другой вид сбоку кожуха, расположенного между масляным насосом и поршневым компрессором, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0016] фиг.7 изображает вид сверху кожуха, расположенного между масляным насосом и поршневым компрессором, в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0017] фиг.8 изображает принципиальную схему, показывающую масло, разбрызгиваемое переходником коленчатого вала в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения,
[0018] фиг.9 изображает разрез поршневого компрессора,
[0019] фиг.10 изображает принципиальную схему, показывающую масло, разбрызгиваемое обычным переходником коленчатого вала, и
[0020] фиг.11 изображает блок-схему способа смазки соединения в соответствии с иллюстративным вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] Нижеследующее описание иллюстративных вариантов выполнения приведено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковые номера позиций на разных чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Приведенное ниже подробное описание не ограничивает данное изобретение, объем которого определяется прилагаемой формулой изобретения. Для простоты приведенные ниже варианты выполнения описаны с учетом терминологии и устройства поршневого компрессора, содержащего масляный насос. Тем не менее рассмотренные далее варианты выполнения не ограничены указанными установками и могут быть применены к другим установкам, содержащим соединение между двумя вращающимися элементами, которое требует смазки или охлаждения.
[0022] Используемое на протяжении всего описания выражение «один вариант выполнения» или «вариант выполнения» означает, что конкретный признак, конструкция или характерная особенность, описанные в связи с вариантом выполнения, присущи по меньшей мере одному варианту выполнения рассматриваемого объекта изобретения. Таким образом, фразы «в одном варианте выполнения» или «в варианте выполнения», встречающиеся в разных местах на протяжении всего описания, не обязательно все относятся к одному и тому же варианту выполнения. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характерные особенности могут сочетаться любым соответствующим образом в одном или более вариантах выполнения.
[0023] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения переходник коленчатого вала в компрессоре расположен в кожухе, выполненном с возможностью приема масла, и смазывает поверхность сопряжения между масляным насосом и компрессором. Объем масла, выходящего из кожуха, регулируется при помощи крышки, расположенной в отводном трубопроводе, а также при помощи выпускного отверстия, расположенного в заданном местоположении в кожухе. Переходник коленчатого вала может иметь ребра для улучшения смазки.
[0024] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения на фиг.2 изображен поршневой компрессор 30, содержащий масляный насос 32. Масляный насос 32 прикреплен к корпусу 34 компрессора 30, например, болтами 36. Насос 32 содержит вал 38, который прикреплен к рабочему колесу 40 и предназначен для нагнетания масла 42 из камеры 44, расположенной в насосе 32, к различным местоположениям (подшипникам, переходнику коленчатого вала и т.д.) в компрессоре 30. Конец 46 вала 38 прикреплен к переходнику 48 коленчатого вала.
[0025] Указанный переходник 48 показан в общем виде на фиг.3. В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения переходник 48 имеет шлицованную часть 50, выполненную с возможностью присоединения к соответствующей шлицованной части 52 вала 38. Шлицевое соединение может быть скреплено соответствующим штифтом 54 (см. фиг.2), который вставляется в отверстие 56 (см. фиг.3), выполненное в переходнике 48. Возможно использование других соединений между переходником коленчатого вала и валом масляного насоса, например, винтообразного соединения, шпоночного соединения и т.д. Переходник 48 может иметь первый набор из одного или более отверстий 58, обеспечивающих возможность прохождения масла через переходник, и второй набор из одного или более отверстий 60. Второй набор отверстий 60 может использоваться для болтового присоединения переходника 48 к коленчатому валу 62 компрессора 30. В этом отношении фиг.2 изображает болты 64, вставленные через отверстия 60 переходника 48 и закрепленные в коленчатом вале 62. Переходник 48 может иметь одно или более ребер (лопаток) 61, расположенных на наружной периферии и предназначенных для улучшения смазки маслом указанного соединения. На фиг.3 показаны четыре ребра 61, однако количество ребер может изменяться в пределах от 1 до 10.
[0026] В случае конструкции, показанной на фиг.2, вращение коленчатого вала 62 компрессора 30 определяет вращение вала 38 масляного насоса 32 и, соответственно, создание потока масла через различные трубопроводы. Например, на фиг.2 показаны выпускной порт 66 и впускной порт 68, через которые масло проводится соответственно назад и вперед к компрессору. Перекачивание масла между насосом 32 и компрессором 30 осуществляют трубопроводы 70.
[0027] Кожух 80 прикреплен (например, болтами) к корпусу 34 компрессора 30 и к масляному насосу 32, как показано на фиг.2 Кожух 80 выполнен с возможностью размещения переходника 48, шлицованного конца 46 вала 38 и конца коленчатого вала 62 компрессора 30. В одном варианте применения в кожухе 80 могут быть размещены только один или два из вышеуказанных элементов.
[0028] На фиг.4 более подробно показан кожух 80 и некоторые элементы, расположенные в указанном кожухе и вблизи него. На данном чертеже показан питающий маслопровод 82, в который подается масло от насоса 32 (например, из выпускного порта 66) и который подает его к подшипнику 84. Часть поданного масла проходит в камеру 86, выполненную в кожухе 80. В одном варианте применения переходник 48 полностью расположен в камере 86 кожуха 80.
[0029] Отводной трубопровод 88, выполненный в кожухе 80, имеет заданный внутренний диаметр. Однако указанный заданный диаметр (который определяется совокупностью факторов, например, производителем, пропускной способностью насоса, типом масла и т.д.) слишком велик для поддержания требуемого объема масла в камере 86. При отсутствии достаточного количества масла в камере 86 ухудшается смазка, обеспечиваемая переходником 48 коленчатого вала, что может привести к преждевременному выходу из строя шлицевого соединения. Для ограничения количества отводимого из камеры 86 масла в отводном трубопроводе 88 может быть выполнена заглушка 90. Таким образом, количество масла в камере 86 увеличивается. Однако существуют периоды времени, в которые компрессор не используется и, следовательно, желательно обеспечить возможность отведения масла из камеры 86. Таким образом, в одном иллюстративном варианте выполнения заглушка 90 может иметь дренажное отверстие (канал) 92, которое обеспечивает возможность отведения масла, когда компрессор не используется. Следует отметить, что дренажное отверстие 92 является необязательным, при этом его внутренний диаметр зависит от размера камеры 86, типа масла, производителя и т.д.
[0030] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения на фиг.5 изображен общий вид кожуха 80, содержащего заглушку 9, расположенную в отводном трубопроводе 88. На данном чертеже показан корпусной элемент 91, выполненный из металла и ограничивающий часть камеры 86.
[0031] В соответствии с другим иллюстративным вариантом выполнения, показанным на фиг.6, кожух 80 имеет дополнительное дренажное отверстие (или трубопровод) 96, расположенное на боковой стороне кожуха, на заданной высоте относительно первого отводного трубопровода 88. Указанная заданная высота лучше всего показана с помощью фиг.7, на которой изображен вид сверху кожуха 80 (со стороны масляного насоса). На фиг.7 показано, что второе дренажное отверстие 96 расположено по существу под углом 90° к первому отводному трубопроводу 88. Однако в другом иллюстративном варианте выполнения отверстие 96 расположено относительно трубопровода 88 под углом в интервале 50°-130°, который показан линиями 98 и 100. Размер отверстия 96 обеспечивает своевременную обработку любого масла, переполняющего камеру 86 (например, отвод масла из камеры 86).
[0032] В отношении фиг.6 также следует отметить, что расположение второго дренажного отверстия 96 относительно первого отводного трубопровода соответствует положению часовой стрелки на 9 часах, если смотреть на кожух 80 по оси X. Однако указанное положение зависит от направления вращения переходника 48 коленчатого вала. На фиг.6 предполагается, что переходник 48 вращается по стрелке R. Однако если вращательное перемещение переходника 48 изменено на обратное, то положение отверстия 96 перемещается к положению, соответствующему положению часовой стрелки около 3 часов (между 2 и 4 часами). Одной причиной такой взаимозависимости является необходимость в предотвращении слишком быстрого выпуска масла из камеры 86 через отверстие 96 при вращении переходника 48.
2
2
[0033] Фактический размер дренажного отверстия 96 изменяется от компрессора к компрессору, однако следует отметить, что отверстие 96 должно выполнять свои функции при частоте вращения коленчатого вала, например, 1800 об/мин и давлении масла около 50 фунт/дюйм (3,5 кг/см). На фиг.7 также показаны различные отверстия 102, которые выполнены во фланцевой части кожуха 80 и в которые вставляются болты, прикрепляющие кожух 80 к компрессору 30. Кроме того, кожух 80 имеет дополнительные отверстия 104 (также показанные на фиг.6) для его прикрепления к масляному насосу 32.
[0034] Вследствие уменьшенного отвода через трубопровод 88, отвода переполнения с помощью отверстия 96, а также вследствие наличия ребер переходника коленчатого вала обеспечивается лучшее распределение масла в кожухе 86 вкруг переходника 48. Испытание поршневого компрессора, содержащего шлицованный масляный насос и переходник коленчатого вала, как показано на фиг.2-7, показало, что масло 42 разбрызгивается почти равномерно, как показано на фиг.8. В противоположность этому, при проведении того же испытания такого же компрессора, но без заглушки 90, второго дренажного отверстия 96 и ребер 61, как показано на фиг.9, испытание показало, что масло 42 разбрызгивается только на нижнюю часть переходника 48, как показано на фиг.10. Для более эффективного разбрызгивания масла 42 переходник 48 может иметь четыре ребра 110, как показано на фиг.8.
[0035] Масло, отводимое из второго дренажного отверстия 96, проходит по пути, который пересекает первый отводной трубопровод 88 после заглушки 90.
[0036] В соответствии с иллюстративным вариантом выполнения, показанным на фиг.11, предложен способ смазки внутренней части кожуха, расположенного между масляным насосом и компрессором. Указанный способ включает этап 1100 прикрепления кожуха между масляным насосом и компрессором, этап 1102 размещения переходника коленчатого вала в корпусном элементе кожуха, причем указанный элемент имеет круговую полость, а переходник коленчатого вала имеет по меньшей мере одно ребро на его наружной периферии, этап 1104 создания подающего маслопровода, проходящего через корпусной элемент в круговую полость и предназначенного для подачи масла, этап 1106 выполнения первого отводного трубопровода, расположенного напротив подающего маслопровода, проходящего через корпусной элемент в круговую полость и отводящего масло из указанной полости, этап 1108 установки заглушки в первом отводном трубопроводе для обеспечения уменьшения объема отводимого из круговой полости масла и этап 1110 создания второго отводного трубопровода, проходящего через корпусной элемент в круговую полость для обеспечения отведения масла из указанной полости. Второй отводной трубопровод располагают между подающим маслопроводом и первым отводным трубопроводом, по существу, под углом 50°-130° к первому отводному трубопроводу.
[0037] В рассмотренных иллюстративных вариантах выполнения предложены устройство и способ смазки соединения между масляным насосом и компрессором. Следует понимать, что данное описание не ограничивает изобретение. Напротив, предполагается, что иллюстративные варианты выполнения охватывают альтернативные варианты, модификации и аналоги, находящиеся в рамках идеи и объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, для обеспечения всестороннего понимания заявленного изобретения в подробном описании иллюстративных вариантов выполнения изложен ряд характерных особенностей. Тем не менее специалистам в данной области техники должно быть понятно, что возможна реализация различных вариантов выполнения без учета данных характерных особенностей.
[0038] Несмотря на то что особенности и элементы представленных иллюстративных вариантов выполнения описаны в вариантах выполнения в конкретных комбинациях, каждая особенность или элемент может использоваться отдельно без других особенностей и элементов либо в различных комбинациях с другими описанными особенностями и элементами или без них.
[0039] В приведенном описании примеры, характеризующие изобретение, используются для обеспечения возможности реализации изобретения на практике, включая изготовление и использование любых устройств и установок и осуществление любых предусмотренных способов, любым специалистом. Объем правовой охраны изобретения определен формулой изобретения и может охватывать другие примеры, очевидные специалистам в данной области техники. Подразумевается, что такие другие примеры находятся в рамках объема формулы изобретения.