КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ЧЕТЫРЕХРЯДНЫЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый предназначен для сжатия газа, преимущественно воздуха, используемого в качестве энергоносителя в различных отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники.
Среди поршневых оппозитных четырехрядных двухступенчатых компрессоров известен, например, воздушный компрессор, содержащий унифицированные цилиндры, шатуны, крейцкопфы, поршни, штоки и межступенчатые коммуникации. При этом первый и второй цилиндры первой ступени расположены по одну сторону коленчатого вала, а первый и второй цилиндры второй ступени расположены по другую сторону коленчатого вала (Пластинин П.И., «Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции.», 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2008 г., стр.515, стр.587, лист А.2.19, [1]).
Недостатком указанного выше аналога [1] является размещение первого и второго цилиндров первой ступени по одну сторону коленчатого вала, а первого и второго цилиндров второй ступени по другую сторону коленчатого вала. В таком случае сумма масс крейцкопфов, поршней и штоков по одну сторону коленчатого вала не равна сумме масс крейцкопфов, поршней и штоков по другую сторону коленчатого вала, так как площади поршней первой ступени больше площадей поршней второй ступени. Такая неуравновешенность масс и их сил инерции приводит к тому, что возникают нежелательные вибрации, которые передаются на фундамент. Кроме того при вышеуказанном размещении цилиндров аналога [1], расстояние между цилиндрами первой ступени меньше расстояния между цилиндрами второй ступени ввиду того, что площади цилиндров первой ступени больше площадей цилиндров второй ступени. Это уменьшает пространство обслуживания цилиндров первой ступени.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является увеличение пространства обслуживания цилиндров первой ступени. Также достигается снижение вибрации компрессора.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый содержит базу, первый и второй цилиндры первой ступени, первый и второй цилиндры второй ступени. При этом первый цилиндр первой ступени расположен напротив первого цилиндра второй ступени, а второй цилиндр первой ступени расположен напротив второго цилиндра второй ступени. При этом:
- второй цилиндр первой ступени расположен на одной стороне с первым цилиндром второй ступени;
- второй цилиндр второй ступени расположен на одной стороне с первым цилиндром первой ступени.
Выход газа первого цилиндра первой ступени преимущественно соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени через первый газоохладитель первой ступени. При этом выход газа первого цилиндра второй ступени соединен со входом первого концевого газоохладителя. При этом выход газа второго цилиндра первой ступени соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени через второй газоохладитель первой ступени. При этом выход газа второго цилиндра второй ступени соединен со входом газа второго концевого газоохладителя.
Первый газоохладитель первой ступени предпочтительно размещен над первым цилиндром первой ступени и первым цилиндром второй ступени. При этом второй газоохладитель первой ступени размещен над вторым цилиндром первой ступени и вторым цилиндром второй ступени. При этом первый и второй концевые газоохладители размещены в одной горизонтальной плоскости соответственно над первым и вторым газоохладителями первой ступени.
Выходы газа первого и второго концевых газоохладителей могут быть соединены со входом коллектора.
Компрессор преимущественно содержит силовой привод, выполненный в виде электродвигателя, ротор которого посажен на вал компрессора.
Цилиндры компрессора предпочтительно выполнены двойного действия.
На входе газа каждого из цилиндров первой ступени желательно размещен воздушный фильтр.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения и систему смазки цилиндров и сальников.
Компрессор преимущественно содержит систему охлаждения.
Компрессор предпочтительно содержит шкаф управления.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого оппозитного четырехрядного двухступенчатого; на фиг.2 - схема размещения газоохладителей относительно станины компрессора (вид сбоку).
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый (фиг.1) содержит базу, силовой привод (5), первую цилиндро-поршневую группу первой ступени, вторую цилиндро-поршневую группу первой ступени, первую цилиндро-поршневую группу второй ступени, вторую цилиндро-поршневую группу второй ступени, всасывающие клапаны (18), нагнетательные клапаны (19), первый газоохладитель первой ступени (20), второй газоохладитель первой ступени (21), первый концевой газоохладитель (22), второй концевой газоохладитель (23), коллектор (24), систему смазки механизма движения, систему смазки цилиндров и сальников, систему охлаждения и шкаф управления.
База компрессора содержит станину (1), коленчатый вал (2), шатуны (3) и крейцкопфы (4).
Силовой привод (5) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал (2) компрессора.
Первая цилиндро-поршневая группа первой ступени содержит первый цилиндр первой ступени (6), первый поршень первой ступени (7) и первый шток первой ступени (8). Вторая цилиндро-поршневая группа первой ступени содержит второй цилиндр первой ступени (9), второй поршень первой ступени (10) и второй шток первой ступени (11). Первая цилиндро-поршневая группа второй ступени содержит первый цилиндр второй ступени (12), первый поршень второй ступени (13) и первый шток второй ступени (14). Вторая цилиндро-поршневая группа второй ступени содержит второй цилиндр второй ступени (15), второй поршень второй ступени (16) и второй шток второй ступени (17).
Первый цилиндр первой ступени (6) расположен напротив первого цилиндра второй ступени (12), а второй цилиндр первой ступени (9) расположен напротив второго цилиндра второй ступени (15). При этом второй цилиндр первой ступени (9) расположен на одной стороне с первым цилиндром второй ступени (12), а второй цилиндр второй ступени (15) расположен на одной стороне с первым цилиндром первой ступени (6). Каждый из цилиндров (6, 9, 12, 15) выполнен двойного действия и содержит содержит рабочую полость, окна для всасывающих и нагнетательных клапанов, водяную полость, полость всасывания, полость нагнетания, по меньшей мере один вход газа и по меньшей мере один выход газа. В водяных полостях цилиндров (6, 9, 12, 15) протекает охлаждающая цилиндры вода.
Всасывающие клапаны (18) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочую полость каждого из цилиндров (6, 9, 12, 15) из полости всасывания в одном направлении в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла. Нагнетательные клапаны (19) предназначены для того, чтобы пропускать газ из рабочей полости каждого из цилиндров (6, 9, 12, 15) в полость нагнетания в период нагнетания и не пропускать его из полости нагнетания в рабочую полость.
Первый газоохладитель первой ступени (20) и второй газоохладитель первой ступени (21) предназначены для охлаждения газа между ступенями сжатия. Выход газа первого цилиндра первой ступени (6) соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени (12) через первый газоохладитель первой ступени (20). При этом выход газа второго цилиндра первой ступени (9) соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени (15) через второй газоохладитель первой ступени (21). Первый газоохладитель первой ступени (20) размещен над первым цилиндром первой ступени (6) и первым цилиндром второй ступени (12). При этом второй газоохладитель первой ступени (21) размещен над вторым цилиндром первой ступени (9) и вторым цилиндром второй ступени (15).
Первый концевой газоохладитель (22) предназначен для охлаждения сжатого в первом цилиндре второй ступени (12) газа, а второй концевой газоохладитель (23) предназначен для охлаждения сжатого во втором цилиндре второй ступени (15) газа. Выход газа первого цилиндра второй ступени (12) соединен со входом первого концевого газоохладителя (22). Выход газа второго цилиндра второй ступени (15) соединен со входом газа второго концевого газоохладителя (23). Первый и второй концевые газоохладители (22, 23) размещены в одной горизонтальной плоскости соответственно над первым и вторым газоохладителями первой ступени (20, 21). Выход газа первого концевого газоохладителя (22) и выход газа второго концевого газоохладителя (23) соединены со входом коллектора (24).
Коллектор (24) предназначен для сбора сжатого газа, выходящего из первого и второго концевых газоохладителей (22, 23) и представляет собой цилиндрический сосуд.
Смазка компрессора осуществляется двумя независимыми системами: циркуляционной системой смазки механизмов движения и системой смазки цилиндров и сальников.
Система смазки цилиндров и сальников выполнена принудительной, дозированной от станции смазочной многоотводной.
Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (2), шатунов (3) и крейцкопфов (4). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса.
Система охлаждения компрессора выполнена жидкостной, циркулирующей и предназначена для отвода выделяющейся при сжатии воздуха теплоты от всех цилиндров (6, 9, 12, 15) и газоохладителей (20, 21, 22, 23).
Шкаф управления предназначен для управления работой компрессора.
Примеры конкретного выполнения.
3
Пример 1. С целью обеспечения производительности компрессора равной значениям 26÷30 м/мин при его работе с начальным атмосферным давлением, основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Диаметр первого и второго цилиндров первой ступени (6, 9), мм
330
Диаметр первого и второго цилиндров второй ступени (12, 15), мм
200
Ход поршня, мм
110
Частота вращения коленчатого вала (2), об/мин
980
Давление нагнетания, кгс/см<sup>2</sup>
8,0
Температура нагнетания, не более, °C
170
Температура после газоохладителей (20, 21, 22, 23), не более, °C
60
Потребляемая мощность на валу компрессора, кВт, не более
175
Пример 2. С целю предварительной очистки воздуха от механических примесей, на входе газа каждого из цилиндров первой ступени (6, 9) размещен воздушный фильтр.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Газ, преимущественно воздух, поступает через воздушные фильтры в первый и второй цилиндры первой ступени (6, 7) компрессора, где сжимается. Сжатый газ из первого цилиндра первой ступени (6) поступает в первый газоохладитель первой ступени (20), а из второго цилиндра первой ступени (9) поступает во второй газоохладитель первой ступени (21). В первом и втором газоохладителях первой ступени (20, 21) происходит охлаждение сжатого газа. Затем сжатый газ из первого газоохладителя первой ступени (20) поступает в первый цилиндр второй ступени (12), а из второго газоохладителя первой ступени (21) поступает во второй цилиндр второй ступени (15). В первом и втором цилиндрах второй ступени (12, 15) газ сжимается до конечного давления. После этого поток сжатого газа из первого цилиндра второй ступени (12) поступает в первый концевой газоохладитель (22), а поток сжатого газа из второго цилиндра второй ступени (15) поступает во второй концевой газоохладитель (23). После охлаждения в первом и втором концевых газоохладителях (22, 23) потоки сжатого газа объединяются в коллекторе (24) в единый поток, который затем поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом оппозитном четырехрядном двухступенчатом заявляемые технические результаты: «увеличение пространства обслуживания цилиндров первой ступени» и «снижение вибрации компрессора» достигаются за счет того, что компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый содержит базу, первый и второй цилиндры первой ступени, первый и второй цилиндры второй ступени. При этом первый цилиндр первой ступени расположен напротив первого цилиндра второй ступени, а второй цилиндр первой ступени расположен напротив второго цилиндра второй ступени. При этом:
- второй цилиндр первой ступени расположен на одной стороне с первым цилиндром второй ступени;
- второй цилиндр второй ступени расположен на одной стороне с первым цилиндром первой ступени.
В отличие от прототипа [1], второй цилиндр первой ступени (9) расположен на одной стороне с первым цилиндром второй ступени (12), а второй цилиндр второй ступени (15) расположен на одной стороне с первым цилиндром первой ступени (6). При таком размещении увеличивается пространство обслуживания первого и второго цилиндров первой ступени (6, 9), так как площади первого и второго цилиндров второй ступени (12, 15) меньше площадей первого и второго цилиндров первой ступени (6, 9). Кроме того сумма масс крейцкопфов (4), поршней (7, 16) и штоков (8, 17) по одну сторону коленчатого вала (2) равна сумме масс крейцкопфов (4), поршней (10, 13) и штоков (11, 14) по другую сторону коленчатого вала (2). Такая уравновешенность масс и сил их инерции снижает вибрацию компрессора.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого оппозитного четырехрядного двухступенчатого, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый реализован с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собран на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Пластинин П.И., «Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции.», 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2008 г.