КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ УГЛОВОЙ ТРЕХСТУПЕНЧАТЫЙ БЕЗ СМАЗКИ ЦИЛИНДРОВ И САЛЬНИКОВ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой угловой трехступенчатый без смазки цилиндров и сальников предназначен для сжатия углекислого газа и других газов с повышенными требованиями к чистоте.
Предшествующий уровень техники.
Известен компрессор поршневой угловой сухой, содержащий базу, цилиндровую группу, поршневую группу, рабочие клапаны, промежуточные холодильники и концевой холодильник. При этом компрессор выполнен трехступенчатым, причем в вертикальном ряду размещен цилиндр первой ступени, а в горизонтальном ряду размещен блок цилиндров второй и третьей ступеней (заявка РФ на полезную модель №2012135992, по которой принято решение о выдаче патента от 15.10.2012, МПК F04B 25/00, [1]).
Недостатком аналога [1] является то, что при выполнении холодильника второй ступени и концевого холодильника по типу «труба в трубе», во всасывающих и нагнетательных трубопроводах компрессора и трубках холодильников возникают колебания давления - пульсации. Это явление обусловлено периодическим всасыванием газа в цилиндры и периодическим его нагнетанием из цилиндров. Пульсации газа частично сглаживаются в газовых полостях цилиндров и в межтрубных пространствах кожухотрубчатых холодильников. Однако, если холодильники не имеют общего кожуха и выполнены по типу «труба в трубе», то колебания газа в газовых коммуникациях и трубах холодильников могут быть значительными. Эти колебания существенно влияют на работу компрессора, а именно - увеличивают удельные затраты энергии, ухудшают работу клапанов и вызывают вибрации в газовых коммуникациях.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является расширение типов теплообменников, которые можно использовать в качестве газоохладителей на второй и третьей ступенях компрессора.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой угловой трехступенчатый содержит цилиндры первой, второй и третьей ступеней и газоохладители. При этом цилиндр первой ступени размещен в вертикальном ряду, а цилиндры второй и третьей ступеней размещены в горизонтальном ряду. При этом:
- выход второй ступени сжатия соединен со входом первой буферной емкости, выход которой соединен со входом газоохладителя второй ступени;
- выход третьей ступени сжатия соединен со входом второй буферной емкости, выход которой соединен со входом газоохладителя третьей ступени.
На его входе газа компрессора предпочтительно размещен всасывающий фильтр, выполненный в виде циклона.
Газоохладитель первой ступени преимущественно выполнен кожухотрубчатым.
Газоохладитель второй ступени может быть выполнен в виде параллельно подключенных друг к другу модулей охлаждения, причем модулей по крайней мере два.
Газоохладители второй и третьей ступеней предпочтительно выполнены по типу «труба в трубе» и размещены на общей раме.
Выход газоохладителя второй ступени предпочтительно соединен со входом третьей ступени через первый влагоотделитель. При этом выход газоохладителя третьей ступени соединен со входом второго влагоотделителя, выход которого соединен с нагнетательным фильтром.
Поршни и штоки поршней предпочтительно выполнены из антикоррозионного материала.
В корпусах цилиндров могут быть установлены гильзы, выполненные из антикоррозионного материала.
В каждом ряду между станиной и цилиндром преимущественно установлен дистанционный фонарь.
Компрессор преимущественно содержит силовой привод, выполненный в виде асинхронного электродвигателя, ротор которого насажен на вал компрессора.
Компрессор преимущественно содержит систему охлаждения, систему смазки механизма движения и систему автоматики.
Краткое описание чертежей.
На фигуре показана схема компрессора поршневого углового трехступенчатого без смазки цилиндров и сальников.
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой угловой трехступенчатый без смазки цилиндров и сальников (фиг.) содержит силовой привод (не показано), всасывающий (1) и нагнетательный (16) фильтры, базу, цилиндры первой, второй и третьей ступеней (4, 5, 6), поршень первой ступени (7), дифференциальный поршень второй и третьей ступеней (8), всасывающие и нагнетательные клапаны, газоохладители первой, второй и третьей ступеней (9, 11, 14), первую и вторую буферные емкости (10, 13), первый и второй влагоотделители (12, 15), систему охлаждения, систему смазки механизма движения и систему автоматики.
Силовой привод предназначен для привода компрессора и выполнен в виде асинхронного электродвигателя, ротор которого насажен на вал компрессора.
Всасывающий фильтр (1) размещен на входе газа компрессора и предназначен для предварительной очистки газа от механических примесей. Всасывающий фильтр (1) предпочтительно выполнен в виде циклона.
База компрессора содержит станину (не показано), коленчатый вал (2), шатуны (3) и крейцкопфы.
Цилиндр первой ступени (4) выполнен двойного действия и размещен в вертикальном ряду. Цилиндр второй ступени (5) и цилиндр третьей ступени (6) размещены в горизонтальном ряду и объединены в один блок. При этом цилиндр второй ступени (5) и цилиндр третьей ступени (6) выполнены одностороннего действия. Каждый из цилиндров (4, 5, 6) содержит вход и выход газа, полости всасывания и нагнетания, полости охлаждения, рабочую полость и окна для всасывающих и нагнетательных клапанов. Так как ремонт или восстановление изношенных поверхностей цилиндров (4, 5, 6) является трудоемким процессом, то в корпусах цилиндров (4, 5, 6) установлены гильзы (не показано). При этом гильзы выполнены из антикоррозионного материала. В каждом ряду между станиной и цилиндром установлен дистанционный фонарь (не показано), предназначенный для предотвращения попадания масла из станины в цилиндры (4, 5, 6) и сальники.
Дифференциальный поршень второй и третьей ступени (8) представляет собой комбинацию поршня второй ступени и поршня третьей ступени, объединенных в один сборочный узел. Поршень первой ступени (7), дифференциальный поршень второй и третьей ступеней (8) и штоки поршней выполнены из антикоррозионного материала. Такой выбор материала обусловлен тем, что в сжимаемом газе может присутствовать влага, часть которой оседает на поршнях (7, 8) и при отсутствии смазки вызывает их коррозию.
Всасывающие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров первой, второй и третьей ступеней (4, 5, 6) в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального времени рабочего цикла. Нагнетательные клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ из рабочих полостей цилиндров (4, 5, 6) в полости нагнетания и не пропускать его из полостей нагнетания в рабочие полости.
Газоохладители (9, 11, 14) предназначены для охлаждения газа после ступеней сжатия. Газоохладитель первой ступени (9) выполнен кожухотрубчатым. Газоохладители второй и третьей ступеней (11, 14) предпочтительно выполнены по типу «труба в трубе» и размещены на общей раме. При этом газоохладитель второй ступени (11) выполнен в виде параллельно подключенных друг к другу модулей охлаждения, причем модулей по крайней мере два.
Первая и вторая буферные емкости (10, 13) предназначены для сглаживания пульсаций газа, выходящего из ступеней компрессора, в такой мере, чтобы после выхода из буферных емкостей (10, 13) газовый поток не оказывал влияния на эксплуатацию газовых коммуникаций и трубчатых газоохладителей второй и третьей ступеней (11, 14). Вход первой буферной емкости (10) соединен с выходом второй ступени сжатия, а выход соединен со входом газоохладителя второй ступени (11). Вход второй буферной емкости (13) соединен с выходом третьей ступени сжатия, а выход соединен со входом газоохладителя третьей ступени (14).
Первый и второй влагоотделители (12, 15) предназначены для отделения конденсата от охлажденного в газоохладителях (11, 14) сжатого газа. Вход первого влагоотделителя (12) соединен с выходом газоохладителя второй ступени (11). Выход первого влагоотделителя (12) соединен со входом третьей ступени сжатия. Вход второго влагоотделителя (15) соединен с выходом газоохладителя третьей ступени (14). Выход второго влагоотделителя (15) соединен со входом нагнетательного фильтра (16).
Нагнетательный фильтр (16) предназначен для очистки газа на выходе из компрессора от влаги, паров масла и примесей, не задержанных во втором влагоотделителе (15).
Система охлаждения компрессора выполнена жидкостной, циркулирующей и предназначена для отвода выделяющейся при сжатии газа теплоты от цилиндров (4, 5, 6) и газоохладителей (9, 11, 14) компрессора.
Система смазки механизма движения (не показано) предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (2), шатунов (3) и крейцкопфов. Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса.
Система автоматики предназначена для управления работой, защиты и осуществления контроля рабочих параметров компрессора.
Примеры конкретного выполнения.
3
2
2
Пример 1. С целью обеспечения производительности компрессора равной 4,5 м/мин и абсолютного давления нагнетания равного 1,8 МПа (18 кгс/см), при его работе с начальным давлением равным 0,084-0,107 Мпа (0,86-1,09 кгс/см), основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Температура газа начальная, °C, в пределах
-40-+40
номинальная
+20
Диаметр цилиндра первой ступени (4), мм
260
Диаметр цилиндра второй ступени (5), мм
190
Диаметр цилиндра третьей ступени (6), мм
100
Частота вращения коленчатого вала (2), об/мин, номинальная
600
Мощность, потребляемая компрессором, кВт, не более
48
Габариты компрессора с электродвигателем, м: длина × ширина × высота
2,04×1,36×2,18
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами. Описание работы.
Углекислый газ поступает через всасывающий фильтр (1) в первую ступень сжатия компрессора. После первой ступени сжатия, газ с более высоким давлением и температурой направляется на охлаждение в газоохладитель первой ступени (9). С выхода газоохладителя первой ступени (9) охлажденный газ поступает во вторую ступень сжатия. После второй ступени сжатия газ через первую буферную емкость (10), газоохладитель второй ступени (11) и первый влагоотделитель (12) поступает в третью ступень сжатия. В первой буферной емкости (10) происходит сглаживание пульсации газа, в газоохладителе (11) происходит охлаждение газа, а в первом влагоотделителе (12) отделение от охлажденного газа конденсата. В третьей ступени сжатия газ сжимается до конечного давления, а затем через вторую буферную емкость (13), газоохладитель третьей ступени (15) и нагнетательный фильтр (16) поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом угловом трехступенчатом без смазки цилиндров и сальников заявляемый технический результат: «расширение типов теплообменников, которые можно использовать в качестве газоохладителей на второй и третьей ступенях компрессора» достигается за счет того, что компрессор поршневой угловой трехступенчатый содержит цилиндры первой, второй и третьей ступеней и газоохладители. При этом цилиндр первой ступени размещен в вертикальном ряду, а цилиндры второй и третьей ступеней размещены в горизонтальном ряду. При этом:
- выход второй ступени сжатия соединен со входом первой буферной емкости, выход которой соединен со входом газоохладителя второй ступени;
- выход третьей ступени сжатия соединен со входом второй буферной емкости, выход которой соединен со входом газоохладителя третьей ступени.
В отличии от аналога [1] у заявленного компрессора пульсации газа на второй и третьей ступенях сжатия гасятся в буферных емкостях (10, 13). За счет этого обеспечивается возможность применения на второй и третьей ступенях сжатия холодильников, выполненных по типу «труба в трубе». Вместе с эти сохраняется возможность применения на вышеупомянутых ступенях кожухотрубчатых холодильников, однако в этом случае увеличиваются габаритные размеры компрессора и его материалоемкость. Таким образом по сравнению с аналогом [1] у заявляемого компрессора расширено число типов теплообменников, которые можно использовать в качестве газоохладителей на его второй и третьей ступенях сжатия.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого углового трехступенчатого без смазки цилиндров и сальников.
Заявляемая полезная модель 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.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Заявка РФ на полезную модель №2012135992, МПК F04B 25/00, решение о выдаче патента на полезную модель от 15.10.2012 г.