КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ДВУХРЯДНЫЙ

Область техники.
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой предназначен для получения сжатого газа и используется при производстве работ по освоению и ремонту нефтяных скважин, подачи сжатого газа в качестве источника энергии для технологических процессов, ремонте и испытании трубопроводов, снабжении сжатым газом пневматического инструмента и других целей в различных отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники.
Многоступенчатые поршневые компрессоры широко известны. Известен, например, поршневой компрессор 2 ВМ2,5 - 12/9 (Б.С.Фотин, И.Б.Пирумов, И.К.Прилуцкий, П.И.Пластинин "Поршневые компрессоры", Издательство «Машиностроение» 1987 г. стр.325 [1]), содержащий базу и цилиндропоршневую группу с оппозитным расположением цилиндров, промежуточный и концевой холодильники, снабженные предохранительными клапанами. На всасывании первой ступени установлен фильтр-глушитель, выполняющий одновременно функции буферной емкости на всасывании. Компрессор содержит две системы смазки: циркуляционную для механизма движения и лубрикаторную для смазки цилиндров.
Недостатком указанного аналога является сложность конструкции газоохладителей, особенно при наращивании количества ступеней.
Известно, что в поршневом компрессоростроении унификация строится по базам и цилиндрам ([1], стр.136), что позволяет снижать затраты на проектирование. Однако, отсутствие унификации газоохладителей повышает затраты на проектирование и изготовление.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является унификация выполнения межступенчатых газоохладителей-влагомаслоотделителей при одновременном оптимальном их выполнении по размеру и материалоемкости.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой оппозитный двухрядный содержит базу, цилиндро-поршневую группу, рабочие клапаны, межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители и предохранительные клапаны. При этом компрессор выполнен четырех- или пятиступенчатым, и имеет по одному цилиндру в каждой ступени. При этом межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители содержат унифицированные модули охлаждения-очистки, причем количество параллельно подключенных модулей в каждом межступенчатом газоохладителе-влагомаслоотделителе не увеличивается с ростом номера ступени, к выходу цилиндра которой подключен упомянутый межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель. При этом предохранительные клапаны размещены после каждого межступенчатого газоохладителя-влагомаслоотделителя.
Компрессор может быть выполнен четырехступенчатым. При этом первый межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель содержит четыре параллельно подключенных модуля охлаждения-очистки, второй межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель - два модуля охлаждения-очистки, а третий межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель - один модуль охлаждения-очистки.
При этом цилиндры предпочтительно выполнять с соотношением диаметров цилиндров 1-й ступени к диаметрам 2-й, 3-й, 4-й ступеней как 1:0,6,1:0,35,1:0,196. При этом избыточное давление газа после первой ступени компрессора составляет 0,21-0,3 МПа, после второй ступени 0,8-1,3 МПа, после третьей ступени 3-4,1 МПа и после четвертой ступени не более 10 МПа.
Компрессор допустимо выполнять пятиступенчатым. При этом первый межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель содержит четыре параллельно подключенных модуля охлаждения-очистки, второй межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель - два модуля охлаждения-очистки, а третий и четвертый межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители - каждый по одному модулю охлаждения-очистки.
При этом цилиндры предпочтительно выполнять с соотношением диаметров цилиндров 1-й ступени к диаметрам 2-й, 3-й, 4-й 5-й ступеней как 1:0,6, 1:0,55, 1:0,38 и 1:0,167. При этом избыточное давление газа после первой ступени компрессора составляет 0,18-0,22 МПа, после второй ступени 0,64-0,83 МПа, после третьей ступени 1,47-1,96 МПа, после четвертой ступени 3,53-3,82 МПа и после пятой ступени не более 10 МПа.
Коленчатый вал целесообразно устанавливать на двух радиально-сферических роликовых подшипниках.
Шатуны предпочтительно имеют двутавровое сечение и содержат кривошипную и крейцкопфную головки. Кривошипная головка шатуна выполнена отъемной, с плоским разъемом, содержит разъемные вкладыши, имеющие антифрикционный слой из алюминиевого сплава. Крейцкопфная головка выполнена закрытой, с вмонтированным в нее игольчатым подшипником.
Крейцкопфы желательно выполнять закрытого типа со съемными ползунами, при этом на поверхности крейцкопфов выполнена резьба.
В цилиндре первой ступени предпочтительно устанавливать три всасывающих и три нагнетательных клапана, в цилиндре второй ступени - два всасывающих и два нагнетательных клапана, в цилиндре третьей ступени - один всасывающий и один нагнетательный клапан, в цилиндре четвертой ступени - один комбинированный клапан.
На первой и второй ступенях предпочтительно устанавливать прямоточные клапаны, на третьей ступени - кольцевые клапаны, на четвертой ступени компрессора - комбинированный клапан кольцевого типа.
Поршень четвертой ступени желательно закреплять на штоке посредством сферической опоры и резьбового соединения.
Компрессор предпочтительно содержит независимые друг от друга систему смазки механизма движения и систему смазки цилиндров и сальников.
Система смазки механизма движения предпочтительно содержит фильтр грубой очистки, насос подачи масла к трущимся поверхностям и блок смазки, включающий маслонасос блока смазки, по крайней мере один редукционный клапан и фильтр тонкой очистки блока смазки. При этом на выходе блока смазки установлен фильтр тонкой очистки, выход которого соединен с масляным холодильником. При этом привод насоса блока смазки производится от коленчатого вала, при этом емкостью для масла служит нижняя часть базы компрессора.
Система смазки цилиндров и сальников предпочтительно содержит смазочный насос, трубопроводы и масляные обратные клапаны. При этом смазочный насос закреплен на базе компрессора. Обратные масляные клапаны установлены на цилиндрах компрессора и секциях смазочного насоса. Привод смазочного насоса осуществляется от коленчатого вала компрессора через механическую передачу.
Смазочный насос желательно выполнять многоотводным, а его привод от коленчатого вала компрессора выполнен через косозубую передачу.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема четырехступенчатого компрессора, на фиг.2 - схема пятиступенчатого компрессора.
Осуществление ПМ.
Компрессор поршневой оппозитный двухрядный является четырех- или пятиступенчатым и снабжен одним цилиндром в каждой ступени. С целью очистки воздуха перед поступлением его в компрессор, на входе в него установлен воздушный фильтр.
База компрессора включает станину и узлы кривошипно-шатунного механизма (фиг.1, 2). Станина представляет собой отливку коробчатой формы и является основной деталью, на которой монтируются все сборочные единицы. Нижняя часть станины служит резервуаром для масла (не показано).
С одного торца станины размещен приводной механизм с маховиком 2, с противоположного торца - система смазки (не показано). В боковых отверстиях станины размещены крейцкопфные гильзы, служащие направляющими для крейцкопфов (не показано).
Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом 3. Унифицированный узел кривошипно-шатунного механизма включает коленчатый вал 3, шатуны 5 и крейцкопфы 6.
Коленчатый вал 3 установлен на двух роликовых подшипниках 4, служащих для передачи усилия от движущихся частей компрессора на станину.
Вал 3 имеет два кривошипа, на которых закреплены шатуны 5. Шатуны 5 соединяют коленчатый вал 3 с крейцкопфами 6 и представляют собой стержни фигурного, как правило, двутаврового, сечения с верхней (крейцкопфной) и нижней (кривошипной) головками. Целесообразно кривошипную головку шатуна 5 выполнять отъемной с плоским разъемом, содержащей разъемные вкладыши. Указанные вкладыши имеют антифрикционный слой из алюминиевого сплава. Крейцкопфная головка выполнена закрытой, и в нее вмонтирован игольчатый подшипник.
Крейцкопфы выполнены закрытого типа со съемными ползунами, при этом на поверхности крейцкопфов выполнена резьба для соединения со штоками 7 дифференциальных поршней 9, 11. Крейцкопфы 6 соединяют шатуны 5 с прямолинейно двигающимися штоками 7 цилиндропоршневой группы.
Цилиндро-поршневая группа включает расположенные по обе стороны от коленчатого вала блоки цилиндров с окнами для установки клапанов и дифференциальные поршни 9, 11 с поршневыми кольцами и штоками 7. При этом на корпусах цилиндров имеются приливы и отверстия подвода смазки и охлаждающей жидкости.
Блок цилиндров 8 первой и третьей ступеней состоит из соединенных между собой цилиндров первой и третьей ступени, уплотнительного сальника (не показано) и дифференциального поршня 9 первой и третьей ступени. Блок цилиндров второй и четвертой ступеней 10 состоит из соединенных между собой цилиндров второй и четвертой ступени, уплотнительного сальника (не показано) и дифференциального поршня 11 второй и четвертой ступени. В цилиндрах имеются окна 12 для установки клапанов. В цилиндре первой ступени установлены три всасывающих 13 и три нагнетательных клапана 14. В цилиндре второй ступени устанавливается два всасывающих 13 и два нагнетательных клапана 14. В цилиндре третьей ступени один всасывающий 13 и один нагнетательный клапан 14. В цилиндре четвертой ступени установлен комбинированный клапан 16, совмещающий в себе функции всасывающего и нагнетательного клапана.
Дифференциальные поршни 9, 11 состоят из штоков 7 и поршней с поршневыми кольцами.
С целью охлаждения сжатого газа, сглаживания его пульсаций и отделения конденсата, после ступеней компрессора установлены межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители 17, выполненные в виде подключенных параллельно друг к другу унифицированных модулей охлаждения-очистки 15. При этом количество этих унифицированных модулей не увеличивается с увеличением номера ступени, к выходу цилиндра которой подключен упомянутый газоохладитель - влагомаслоотделитель 17.
С целью предотвращения повышения давлений в ступенях компрессора выше допустимых значений, после каждого межступенчатого газоохладителя-влагомаслоотделителя 17 размещены предохранительные клапаны 18.
Смазка компрессора осуществляется двумя независимыми системами: циркуляционной системой смазки механизмов движения и системой смазки цилиндров и сальников.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Компрессор выполнен четырехступенчатым (фиг.1), при этом первый газоохладитель - влагомаслоотделитель 17 содержит четыре параллельно подключенных модуля охлаждения-очистки 15, второй газоохладитель - влагомаслоотделитель 17 - два модуля охлаждения-очистки 15, а третий - один модуль охлаждения-очистки 15.
Диаметры цилиндров 1-й ступени относятся к диаметрам 2-й, 3-й, 4-й ступеней как 1:0,6, 1:0,35, 1:0,196. Избыточное давление газа после первой ступени компрессора составляет 0,21-0,3 МПа, после второй ступени 0,8-1,3 МПа, после третьей ступени 3-4,1 МПа и после четвертой ступени не более 10 МПа.
Пример 2. Компрессор выполнен пятиступенчатым (фиг.2), при этом первый газоохладитель - влагомаслоотделитель 17 содержит содержит четыре параллельно подключенных модуля охлаждения-очистки 15, второй газоохладитель-влагомаслоотделитель 17 два модуля охлаждения-очистки 15, а третий и четвертый межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители 17 - каждый по одному модулю охлаждения-очистки 15.
Диаметры цилиндров 1-й ступени относятся к диаметрам 2-й, 3-й, 4-й и 5-й ступеней как 1:0,6, 1:0,55, 1:0,38 и 1:0,167. Избыточное давление газа после первой ступени компрессора составляет 0,18-0,22 МПа, после второй ступени 0,64-0,83 МПа, после третьей ступени 1,47-1,96 МПа, после четвертой ступени 3,53-3,82 МПа и после пятой ступени не более 10 МПа.
Пример 3. Коленчатый вал 3 установлен на двух радиально-сферических роликовых подшипниках.
Пример 4. На первой и второй ступенях установлены прямоточные клапаны, на третьей ступени установлены кольцевые клапаны, на четвертой ступени компрессора установлен комбинированный клапан кольцевого типа.
Пример 5. Поршень четвертой ступени закреплен на штоке посредством сферической опоры и резьбового соединения, что обеспечивает соосность поршня и цилиндра.
Пример 6. Циркуляционная система смазки механизма движения содержит фильтр грубой очистки, насос подачи масла к трущимся поверхностям и блок смазки, включающий маслонасос блока смазки, по крайней мере один редукционный клапан и фильтр тонкой очистки блока смазки. На выходе блока смазки установлен фильтр тонкой очистки, выход которого соединен с масляным холодильником, при этом привод насоса блока смазки производится от коленчатого вала и емкостью для масла служит нижняя часть станины компрессора.
Пример 7. Система смазки цилиндров и сальников содержит смазочный насос, трубопроводы и масляные обратные клапаны. При этом смазочный насос закреплен на станине компрессора, обратные масляные клапаны установлены на цилиндрах компрессора и секциях смазочного насоса. Привод системы смазки цилиндров и сальников осуществляется от коленчатого вала компрессора через механическую передачу. Смазочный насос выполнен многоотводным, его привод от коленчатого вала компрессора осуществляется через косозубую передачу.
Реализация заявляемого компрессора не ограничивается приведенными выше примерами.
Компрессор поршневой оппозитный двухрядный работает следующим образом.
Воздух или другой газ, подлежащий сжатию, поступает через воздушный фильтр и всасывающие клапаны 13 в рабочую полость цилиндра первой ступени.
После сжатия в цилиндре первой ступени, газ через нагнетательные клапаны 14 выталкивается в межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель 17, где происходит охлаждение газа и его очистка от капельной жидкости и масла. Охлажденный и очищенный газ последовательно направляется на вторую и третью ступени компрессора, где сжимается в цилиндрах и затем охлаждается в промежуточных газоохладителях-влагомаслоотделителях 17. При этом предохранительные клапаны 18, размещенные после каждой ступени компрессора, поддерживают заданное давление газа между цилиндрами всех ступеней.
В четвертой ступени компрессора газ сжимается до конечного давления, и затем поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: «унификация выполнения межступенчатых газоохладителей-влагомаслоотделителей при одновременном оптимальном их выполнении по размеру и материалоемкости», достигается за счет того, что компрессор поршневой оппозитный двухрядный содержит базу, цилиндро-поршневую группу, рабочие клапаны, межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители, предохранительные клапаны. При этом компрессор выполнен четырех- или пятиступенчатым, и имеет по одному цилиндру в каждой ступени, межступенчатые газоохладители-влагомаслоотделители содержат унифицированные модули охлаждения-очистки, причем количество параллельно подключенных модулей в каждом межступенчатом газоохладителе-влагомаслоотделителе не увеличивается с ростом номера ступени, к выходу цилиндра которой подключен упомянутый межступенчатый газоохладитель-влагомаслоотделитель. При этом предохранительные клапаны размещены после каждого межступенчатого газоохладителя-влагомаслоотделителя.
На предприятии-заявителе были изготовлены опытные образцы заявляемой полезной модели в четырехступенчатом и пятиступенчатом исполнениях, описанных выше. Испытания этих образцов подтвердили достижение технического результата.
Промышленная применимость.
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. Б.С.Фотин, И.Б.Пирумов, И.К.Прилуцкий, П.И.Пластинин "Поршневые компрессоры", Издательство «Машиностроение» 1987 г.