ПОРШЕНЬ СОСТАВНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ (ВАРИАНТЫ)
DIFFERENTIAL COMPOSITE PISTON (VERSIONS)

Область техники
Заявляемая группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению, и может быть использована в цилиндрах различного назначения, в частности в цилиндропоршневых узлах поршневых компрессоров.
Предшествующий уровень техники
Среди поршней известен, например, дифференциальный поршень (Пластинин П.И. «Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции.» - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, опубл. 2008, стр.309, рис.3.3.31. [1]), содержащий шток с упорным буртом, на который до упора насажен поршень низкого давления, поджимаемый с противоположной стороны болтами через кольцевую прокладку к тому же упорному бурту штока. На торце штока установлен поршень высокого давления, причем самоустановка поршня возможна за счет зазоров в соединении его с поршнем низкого давления. При этом поршень высокого давления постоянно прижат к поршню низкого давления и нет перекладки зазоров в этом соединении при работе компрессора. Поршни низкого и высокого давления снабжены уплотнительными кольцами.
Недостатком аналога [1] является сложная конструкция дифференциального поршня, в которой для крепления поршня низкого давления к штоку используются болты с кольцевой прокладкой.
Указанный выше аналог [1] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к группе заявляемых изобретений. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемых поршней составных дифференциальных.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, обеспечиваемым каждым изобретением из заявляемой группы, является упрощение конструкции. Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым каждым изобретением из заявляемой группы, является предотвращение самоотвинчивания поршня высокого давления с одновременным прижатием поршня низкого давления к упорному бурту штока.
Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым изобретением по варианту 1, является возможность использования поршня высокого давления при сверхвысоких давлениях.
Дополнительным техническим результатом, обеспечиваемым изобретением по варианту 2, является снижение материалоемкости.
Сущность заявляемого изобретения по варианту 1 состоит в том, что поршень составной дифференциальный содержит шток с упорным буртом, поршни низкого и высокого давлений. Поршень низкого давления выполнен с осевым отверстием и насажен на шток до упорного бурта. Поршень высокого давления выполнен сплошным и закреплен на штоке со стороны насаживания поршня низкого давления при помощи резьбового соединения. При этом поршень высокого давления прижимает поршень низкого давления к упорному бурту штока. При этом между поршнями высокого и низкого давлений расположена корончатая шайба.
Поршень низкого давления предпочтительно выполнен полым с ребрами жесткости.
Поршни низкого и высокого давлений могут быть снабжены канавками под уплотнительные кольца.
Сущность заявляемого изобретения по варианту 2 состоит в том, что поршень составной дифференциальный содержит шток с упорным буртом, поршни низкого и высокого давлений. Поршень низкого давления выполнен с осевым отверстием и насажен на шток до упорного бурта. Поршень высокого давления выполнен полым и закреплен на штоке со стороны насаживания поршня низкого давления при помощи резьбового соединения. При этом поршень высокого давления прижимает поршень низкого давления к упорному бурту штока. При этом между поршнями высокого и низкого давлений расположена корончатая шайба.
Поршень низкого давления предпочтительно выполнен полым с ребрами жесткости.
Поршни низкого и высокого давлений могут быть снабжены канавками под уплотнительные кольца.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана схема составного дифференциального поршня по варианту 1, продольный разрез; на фиг.2 - схема составного дифференциального поршня по варианту 2, продольный разрез.
Осуществление изобретения по варианту 1
Поршень составной дифференциальный по варианту 1 (фиг.1) содержит шток (1) с упорным буртом (2), поршень низкого давления (3) и поршень высокого давления (4). Поршень низкого давления (3) выполнен с осевым отверстием и насажен на шток (1) до упорного бурта (2). Поршень высокого давления (4) выполнен сплошным и закреплен на хвостовой части штока (1) со стороны насаживания поршня низкого давления (3) при помощи резьбового соединения. Между поршнями низкого (3) и высокого (4) давлений расположена корончатая шайба (5), через которую поршень высокого давления (4) прижимает к упорному бурту (2) штока (1) поршень низкого давления (3). С торца поршня высокого давления (4), снаружи, выполнена проточка под лапки корончатой шайбы (5), которая препятствует самоотвинчиванию поршня высокого давления (4).
Выполнение поршня высокого давления (4) сплошным позволяет использовать его при сверхвысоких давлениях.
Пример 1
Для снижения материалоемкости поршень низкого давления (3) выполнен полым с ребрами жесткости (7).
Пример 2
Поршни низкого (3) и высокого (4) давлений снабжены канавками под уплотнительные кольца (6).
Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения по варианту 1 не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы по варианту 1
Поршень составной дифференциальный является частью цилиндропоршневой группы компрессора. Часть штока (1), противоположную хвостовой, закрепляют в крейцкопфе. Поршень высокого давления (4) размещают в цилиндре высокого давления, поршень низкого давления (3) - в цилиндре низкого давления. При работе поршень составной дифференциальный совершает продольные возвратно-поступательные движения. Поочередно поршни низкого (3) и высокого (4) давлений движутся каждый в своем цилиндре к своим верхним мертвым точкам. Причем, если поршень низкого давления (3) находится в верхней мертвой точке, поршень высокого давления (4) находится в нижней мертвой точке, и наоборот.
При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке в рабочий объем цилиндра поступает газ через всасывающий клапан. При обратном движении поршня газ сжимается и через нагнетательный клапан выходит из цилиндра. Далее цикл впуска, сжатия повторяется.
В прототипе поршень низкого давления прижат к упорному бурту штока при помощи кольцевой прокладки и болтов. В заявляемом изобретении при движении поршня составного дифференциального к верхней мертвой точке поршня низкого давления (3) поршень высокого давления (4) через корончатую шайбу (5) прижимает поршень низкого давления (3) к упорному бурту (2) штока (1). При обратном движении поршень низкого давления (3) также прижат к упорному бурту (2) штока (1), а самоотвинчивание поршня высокого давления (4) предотвращается корончатой шайбой (5).
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом поршне составном дифференциальном по варианту 1 заявляемые технические результаты: «упрощение конструкции», «предотвращение самоотвинчивания поршня высокого давления с одновременным прижатием поршня низкого давления к упорному бурту штока», достигаются за счет того, что поршень составной дифференциальный содержит шток (1) с упорным буртом (2), поршни низкого (3) и высокого (4) давлений. Поршень низкого давления (3) выполнен с осевым отверстием и насажен на шток (1) до упорного бурта (2). Поршень высокого давления (4) закреплен на штоке (1) со стороны насаживания поршня низкого давления (3) при помощи резьбового соединения. При этом поршень высокого давления (4) прижимает поршень низкого давления (3) к упорному бурту (2) штока (1). При этом между поршнями высокого (4) и низкого (3) давлений расположена корончатая шайба (5). Заявляемый технический результат: «возможность использования поршня высокого давления при сверхвысоких давлениях», достигается за счет того, что поршень высокого давления (4) выполнен сплошным.
Осуществление изобретения по варианту 2
Поршень составной дифференциальный по варианту 2 (фиг.2) содержит шток (1) с упорным буртом (2), поршень низкого давления (3) и поршень высокого давления (4). Поршень низкого давления (3) выполнен с осевым отверстием и насажен на шток (1) до упорного бурта (2). Поршень высокого давления (4) выполнен полым и закреплен на штоке (1) со стороны насаживания поршня низкого давления (3) при помощи резьбового соединения. Между поршнями низкого (3) и высокого (4) давлений расположена корончатая шайба (5), через которую поршень высокого давления (4) прижимает к упорному бурту (2) штока (1) поршень низкого давления (3). С торца поршня высокого давления (4), снаружи, выполнена проточка под лапки корончатой шайбы (5), которая препятствует самоотвинчиванию поршня высокого давления (4).
Выполнение поршня высокого давления (4) полым снижает материалоемкость.
Пример 1
Для снижения материалоемкости поршень низкого давления (3) выполнен полым с ребрами жесткости (7).
Пример 2
Поршни низкого (3) и высокого (4) давлений снабжены канавками под уплотнительные кольца (6).
Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения по варианту 1 не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы по варианту 2
Поршень составной дифференциальный является частью цилиндропоршневой группы компрессора. Часть штока (1), противоположную хвостовой, закрепляют в крейцкопфе. Поршень высокого давления (4) размещают в цилиндре высокого давления, поршень низкого давления (3) - в цилиндре низкого давления. При работе поршень составной дифференциальный совершает продольные возвратно-поступательные движения. Поочередно поршни низкого (3) и высокого (4) давлений движутся каждый в своем цилиндре к своим верхним мертвым точкам. Причем, если поршень низкого давления (3) находится в верхней мертвой точке, поршень высокого давления (4) находится в нижней мертвой точке, и наоборот.
При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке в рабочий объем цилиндра поступает газ через всасывающий клапан. При обратном движении поршня газ сжимается и через нагнетательный клапан выходит из цилиндра. Далее цикл впуска, сжатия повторяется.
В прототипе поршень низкого давления прижат к упорному бурту штока при помощи кольцевой прокладки и болтов. В заявляемом изобретении при движении поршня составного дифференциального к верхней мертвой точке поршня низкого давления (3) поршень высокого давления (4) через корончатую шайбу (5) прижимает поршень низкого давления (3) к упорному бурту (2) штока (1). При обратном движении поршень низкого давления (3) также прижат к упорному бурту (2) штока (1), а самоотвинчивание поршня высокого давления (4) предотвращается корончатой шайбой (5).
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом поршне составном дифференциальном по варианту 2 заявляемые технические результаты: «упрощение конструкции», «предотвращение самоотвинчивания поршня высокого давления с одновременным прижатием поршня низкого давления к упорному бурту штока», достигаются за счет того, что поршень составной дифференциальный содержит шток (1) с упорным буртом (2), поршни низкого (3) и высокого (4) давлений. Поршень низкого давления (3) выполнен с осевым отверстием и насажен на шток (1) до упорного бурта (2). Поршень высокого давления (4) закреплен на штоке (1) со стороны насаживания поршня низкого давления (3) при помощи резьбового соединения. При этом поршень высокого давления (4) прижимает поршень низкого давления (3) к упорному бурту (2) штока (1). При этом между поршнями высокого (4) и низкого (3) давлений расположена корончатая шайба (5). Заявляемый технический результат: «снижение материалоемкости», достигается за счет того, что поршень высокого давления (4) выполнен полым.
Промышленная применимость
Авторами изобретения изготовлен опытный образец заявленного поршня составного дифференциального, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый поршень составной дифференциальный реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в цилиндропоршневых узлах поршневых компрессоров.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Пластинин П.И. «Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции.» - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, опубл. 2008 (стр.309, рис.3.3.31).