КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ДВУХРЯДНЫЙ ПЯТИСТУПЕНЧАТЫЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый предназначен для сжатия газа, преимущественно воздуха, используемого в качестве энергоносителя в различных отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники.
Известен, например, компрессор поршневой оппозитный двухрядный четырехступенчатый, содержащий базу, цилиндровую группу, поршневую группу, межступенчатые газоохладители и рабочие клапаны. При этом в первом ряду размещены цилиндр первой ступени и цилиндр третьей ступени, а во втором ряду размещены цилиндр четвертой ступени, цилиндр второй ступени и цилиндр пятой ступени. При этом цилиндр первой ступени и цилиндр четвертой ступени размещены со стороны станины. Кроме того цилиндр второй ступени размещен между цилиндром четвертой ступени и цилиндром пятой ступени. При этом газоохладитель первой ступени размещен над цилиндром первой ступени и цилиндром второй ступени, а газоохладитель второй ступени, газоохладитель третьей ступени и газоохладитель четвертой ступени расположены в одной горизонтальной плоскости над газоохладителем первой ступени (заявка РФ №2012141244 на полезную модель, МПК F04B 25/00, по которой принято решение о выдаче патента от 26.11.2012 [1]).
Недостатком указанного аналога [1] является компоновка цилиндров в его оппозитных рядах, при которой цилиндр четвертой ступени размещен со стороны станины. Такое размещение цилиндра четвертой ступени является неудобным для соединения его выхода газа со входом газоохладителя четвертой ступени трубопроводом, так как расстояние от выхода газа цилиндра четвертой ступени до входа газоохладителя четвертой ступени относительно велико. Кроме того это увеличивает длину и материалоемкость трубопровода, соединяющего вышеуказанные цилиндр и газоохладитель.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым компрессором поршневым оппозитным двухрядным пятиступенчатым, является обеспечение упрощения соединения выхода газа цилиндра четвертой ступени со входом газоохладителя четвертой ступени.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый содержит по одному цилиндру в каждой ступени и межступенчатые газоохладители. При этом цилиндр первой ступени и цилиндр третьей ступени расположены в первом ряду, а цилиндр второй ступени и цилиндр четвертой ступени расположены во втором ряду. Кроме того:
- цилиндр первой ступени размещен между цилиндром третьей ступени и цилиндром пятой ступени, причем цилиндр третьей ступени размещен со стороны станины;
- цилиндр второй ступени размещен со стороны станины;
- блок цилиндров первой, третьей и пятой ступеней снабжен опорой.
Опора предпочтительно выполнена в виде вертикальной металлической стоики. Основание стойки закреплено в цементной подливке, выполненной в фундаменте компрессора.
Газоохладитель первой ступени преимущественно расположен над цилиндром первой ступени и цилиндром второй ступени. Газоохладитель второй ступени, газоохладитель третьей ступени и газоохладитель четвертой ступени расположены в одной горизонтальной плоскости над газоохладителем первой ступени. При этом газоохладитель второй ступени, газоохладитель третьей ступени и газоохладитель четвертой ступени преимущественно закреплены на жесткой опоре.
Газоохладитель первой ступени предпочтительно выполнен кожухотрубчатым, а газоохладители второй, третьей и четвертой ступеней выполнены по типу «труба в трубе».
Выход газоохладителя второй ступени желательно соединен со входом газа цилиндра третьей ступени через влагомаслоотделитель второй ступени. При этом выход газоохладителя третьей ступени соединен со входом газа цилиндра четвертой ступени через влагомаслоотделитель третьей ступени. При этом выход газорхладителя четвертой ступени соединен со входом газа цилиндра пятой ступени через влагомаслоотделитель четвертой ступени. При этом влагрмаслоотделители предпочтительно размещены вертикально.
Выход газа цилиндра пятой ступени может быть соединен со входом концевого газоохладителя.
Компрессор преимущественно содержит силовой привод, выполненный в виде двухскоростного электродвигателя, ротор которого посажен на коленчатый вал компрессора.
Компрессор преимущественно содержит систему охлаждения, систему смазки механизма движения, систему смазки цилиндров и сальников и блок управления.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема заявляемого компрессора без газоохладителей (вид сбоку); на фиг.2 - схема компрессора с газоохладителями (вид сверху).
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый (фиг.1) содержит силовой привод (1), базу, по одному цилиндру в каждой ступени, поршневую группу, всасывающие и нагнетательные клапаны, межступенчатые газорхладители, влагомаслоотделители, систему охлаждения, систему смазки механизма движения, систему смазки цилиндров и сальников и шкаф управления.
Силовой привод (1) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде двухскоростного электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал (3) компрессора.
База компрессора содержит станину (2), коленчатый вал (3), шатуны (4) и крейцкопфы (5).
Цилиндр первой ступени (6), цилиндр третьей ступени (7) и цилиндр пятой ступени (8) объединены в блок и расположены в первом ряду. При этом цилиндр первой ступени (6) размещен между цилиндром третьей ступени (7) и цилиндром пятой ступени (8), причем цилиндр третьей ступени (7) размещен со стороны станины (2). Кроме того цилиндр первой ступени (6) и цилиндр третьей ступени (7) выполнены в виде одной литой детали, а цилиндр пятой ступени (8) выполнен в виде отдельной детали и образует с цилиндрами первой и третьей ступени (6, 7) сборочный узел. Блок цилиндров третьей, первой и пятой ступеней снабжен опорой (9), размещенной под цилиндром пятой ступени (8). Опора (9) выполнена в виде вертикальной металлической стойки и предназначена для исключения вертикальной деформации оси блока цилиндров третьей, первой и пятой ступеней, ввиду его большого веса. Основание опоры (9) закреплено в цементной подливке, выполненной в фундаменте компрессора. Цилиндр второй ступени (10) и цилиндр четвертой ступени (11) объединены в блок и расположены во втором ряду. При этом цилиндр второй ступени (10) размещен со стороны станины (2).
Поршневая группа содержит дифференциальный поршень первой, третьей и пятой ступеней (12), дифференциальный поршень второй и четвертой ступеней (13) и штоки поршней (14, 15).
Всасывающие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров (6, 7, 8, 10, 11) в одном направлении в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла. Нагнетательные клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ из рабочих полостей цилиндров (6, 7, 8, 10, 11) в полости нагнетания и не пропускать его из полостей нагнетания в рабочие полости.
Межступенчатые газоохладители (16, 17, 18, 19) (фиг.2) предназначены для охлаждения газа между ступенями сжатия. Газоохладитель первой ступени (16) расположен над цилиндром первой ступени (6) и цилиндром второй ступени (10). Газоохладитель второй ступени (17), газоохладитель третьей ступени (18) и газоохладитель четвертой ступени (19) расположены в одной горизонтальной плоскости над газоохладителем первой ступени (16). При этом вышеуказанные газоохладители (17, 18, 19) закреплены на жесткой опоре. При этом газорхладитель первой ступени (16) выполнен кожухотрубчатым, а газоохладители второй, третьей и четвертой ступеней (17, 18, 19) выполнены по типу «труба в трубе».
Влагомаслоотделители (20, 21, 22) предназначены для отделения от сжатого и охлажденного газа мелкодисперсных капель масла и воды. Выход газоохладителя второй ступени (17) соединен со входом газа цилиндра третьей ступени (7) через влагомаслоотделитель второй ступени (20). При этом выход газоохладителя третьей ступени (18) соединен со входом газа цилиндра четвертой ступени (11) через влагомаслоотделитель третьей ступени (21). При этом выход газоохладителя четвертой ступени (19) соединен со входом газа цилиндра пятой ступени (8) через влагомаслоотделитель четвертой ступени (22).
Система охлаждения компрессора (не показано) выполнена жидкостной и предназначена для отвода выделяющейся при сжатии воздуха теплоты от цилиндров (6, 7, 8, 10, 11) и межступенчатых газоохладителей (16, 17, 18, 19).
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 (3), шатунов (4) и крейцкопфов (5). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса (не показано).
Шкаф управления (не показано) предназначен для управления работой компрессора.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. С целью охлаждения сжатого газа, поступающего с выхода сжатого газа компрессора в сеть, выход газа цилиндра пятой ступени (8) соединен с концевым газоохладителем (не показано).
3
Пример 2. С целью обеспечения производительности компрессора равной по условиям всасывания значению 9,6 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
Потребляемая мощность на валу компрессора, кВт, не более
160
Частота вращения коленчатого вала (3), об/мин
740/370
Ход поршня, мм
150
Температура всасывания, °С
-25÷+35
Температура нагнетания по ступеням, не более, °С
170
Диаметр цилиндра первой ступени (6), мм
300
Диаметр цилиндра второй ступени (10), мм
250
Диаметр цилиндра третьей ступени (7), мм
150
Диаметр цилиндра четвертой ступени (11), мм
85
Диаметр цилиндра пятой ступени (8), мм
50
Конечное давление нагнетания, абсолютное, кгс/см<sup>2</sup>
161
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Компрессор приводится в действие силовым приводом (1). Газ поступает через открытые всасывающие клапаны в рабочую полость цилиндра первой ступени (6), где происходит его сжатие. Далее сжатый газ через нагнетательные рабочие клапаны поступает в газоохладитель первой ступени (16), где происходит охлаждение газа. Затем охлажденный газ последовательно поступает во вторую, третью, четвертую и пятую ступени сжатия. Между второй и третьей ступенями газ охлаждается в газоохладителе второй ступени (17), и затем очищается от масла и жидкости во влагомаслоотделителе второй ступени (20). Между третьей и четвертой ступенями сжатия газ охлаждается в газоохладителе третьей ступени (18) и затем очищается от масла и жидкости во влагомаслоотделителе третьей ступени (21). Между четвертой и пятой ступенями сжатия газ охлаждается в газоохладителе четвертой ступени (19) и очищается от масла и жидкости во влагомаслоотделителе четвертой ступени (22). В пятой ступени сжатия газ сжимается до конечного давления и затем поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом оппозитном двухрядном пятиступенчатом заявляемый технический результат: «обеспечение упрощения соединения выхода газа цилиндра четвертой ступени со входом газоохладителя четвертой ступени» достигается за счет того, что компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый содержит по одному цилиндру в каждой ступени и межступенчатые газоохладители. При этом цилиндр первой ступени и цилиндр третьей ступени расположены в первом ряду, а цилиндр второй ступени и цилиндр четвертой ступени расположены во втором ряду. Кроме того:
- цилиндр первой ступени размещен между цилиндром третьей ступени и цилиндром пятой ступени, причем цилиндр третьей ступени размещен со стороны станины;
- цилиндр второй ступени размещен со стороны станины;
- блок цилиндров первой, третьей и пятой ступеней снабжен опорой.
В отличие от прототипа [1], компоновка цилиндров (6, 7, 8, 10, 11) в рядах заявляемого компрессора позволяет упростить соединение выхода газа цилиндра четвертой ступени (11) со входом газоохладителя четвертой ступени (19), так как сокращается расстояние между ними. Однако в этом случае масса блока цилиндров первого ряда у заявляемого компрессора больше массы блока цилиндров первого ряда у прототипа [1], так блок цилиндров заявляемого компрессора состоит из цилиндров первой, третьей и пятой ступеней (6, 7, 8). При этом в отличие от аналога [1] цилиндр третьей ступени (7) установлен со стороны станины (2), что увеличивает расстояние между станиной (2) и цилиндром первой ступени (6), обладающим самой большой площадью и массой. Под действием силы тяжести блок цилиндров первого ряда заявляемого компрессора прогибается, при этом наибольший изгибающий момент будет действовать в области закрепления блока цилиндров на станине. Таким образом в отличие от прототипа [1] у блока цилиндров первого ряда заявляемого компрессора происходит вертикальный изгиб оси, который может привести к разрушению станины и вывести весь компрессор из строя. Чтобы исключить эту деформацию, предотвратить выход компрессора из строя и обеспечить достижение технического результата, блок цилиндров первой, третьей и пятой ступеней имеет опору (9).
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого оппозитного двухрядного пятиступенчатого, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый 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. Заявка РФ №2012141244 на полезную модель, МПК F04B 25/00, решение о выдаче патента от 26.11.2012.