ГАЗОКОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к газокомпрессорному оборудованию с приводом от электродвигателя и может быть использована для компрессии газовой среды, а также при производстве кислорода, азота.
Известна двигатель-генераторная установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, имеющая блок цилиндров с размещенными в них поршнями, связанными кривошипно-шатунными механизмами с коленчатыми валами, кинематически связанными с генератором электрического тока, имеющего статор и ротор, установленные соосно с возможностью вращения ротора, электромагниты, токосъемное кольцо, поршни, установленные попарно и оппозитно в каждом цилиндре, последние расположены в двух параллельных плоскостях, образуя собой стороны квадратов, причем кривошипно-шатунные механизмы соседних цилиндров попарно соединены с дополнительно введенными коленчатыми валами, а статор и ротор установлены на двух соосных валах, выполнены в виде тонкостенных пустотелых взаимно сопрягающихся цилиндров с одной стороны перекрытых основаниями, причем цилиндр статора расположен в цилиндре ротора, концентрически и эквидистантно последнему, при этом статор установлен также с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения ротора, ось валов совпадает с центрами квадратов, а генератор расположен между квадратами (см. RU 104641U1 , МПК F03B 13/00, опубликовано: 20.05.2010).
Если использовать известную двигатель-генераторную установку как поршневую компрессорную установку, в которой газ сжимается оппозитно установленными поршнями с приводом от электродвигателя, то появляются определенные преимущества, связанные с увеличением объемов сжимаемого газа за единицу времени, а значит и ростом производительности и давления в цикле, не увеличивая при этом диаметр цилиндра, поршня, а также плечо коленчатого вала.
Недостатком такого технического решения является расположение действующей силы (электродвигателя) концентрически ближе к центру вращения относительно противодействующей силы (камера сжатия), не эффективное решение проблемы осевых нагрузок вызванная центробежными силами вращающихся двигателей на подшипниках.
Задачей, решаемой полезной моделью, является расположение действующей силы (электродвигателя) концентрически дальше от центра вращения относительно противодействующей силы (камера сжатия), эффективное решение, снижающее действие осевых нагрузок, вызванных центробежными силами вращающихся деталей двигателя на подшипники.
Поставленная задача достигается тем, что газокомпрессорная установка (ГКУ), содержащая блок цилиндров с размещенными в них поршнями, связанными кривошипно-шатунными механизмами с коленчатым валом, статор, ротор, установленные соосно электромагниты, поршни установлены попарно и оппозитно в каждом цилиндре, последние расположены в двух параллельных плоскостях, образуя собой стороны квадратов, кривошипно-шатунные механизмы цилиндров попарно соединены с дополнительно введенными коленчатыми валами, а статор и ротор выполнены в виде тонкостенных пустотелых взаимно сопрягающихся цилиндров, с одной стороны перекрытых основаниями, цилиндр статора расположен в цилиндре ротора концентрически, блок цилиндры образуют стороны квадратов, установлены на соосных валах и электромагнитных подушках, кривошипно-шатунные механизмы противоположных блок цилиндров попарно соединены кинематически через шкивы, закрепленные на коленчатых валах, и неподвижные шкивы размещены на раме (ГКУ), цилиндры электромагнитных подушек выполнены в виде тонкостенных пустотелых цилиндров, с одной стороны перекрытых основаниями, цилиндры роторов расположены в цилиндрах электромагнитных подушек концентрически, причем цилиндры электромагнитных подушек и статоров установлены основаниями на раме (ГКУ), а роторы установлены на двух блоках цилиндров, образующих стороны квадратов, соосные валы, установленные на подшипниках, закреплены на пустотелой оси, размещенной на раме (ГКУ).
Полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 показана схема ГКУ, продольный разрез; на фиг. 2 - поперечный разрез.
Газокомпрессорная установка (ГКУ) содержит блок цилиндров 1 с размещенными в них поршнями 2, связанными кривошипно-шатунными механизмами 3 с коленчатым валом 4, статор 5, ротор 6 установлены соосно, электромагниты 7, поршни 2 установлены попарно и оппозитно в каждом цилиндре 8, последние расположены в двух параллельных плоскостях, образуя собой стороны квадратов 9, кривошипно-шатунные механизмы 3 соседних цилиндров 8 попарно соединены с дополнительно введенными коленчатыми валами 4, а статор 5 и ротор 6 выполнены в виде тонкостенных пустотелых взаимно сопрягающихся цилиндров, с одной стороны перекрытых основаниями, цилиндр статора 5 распложен в цилиндре ротора 6 концентрически. Блок цилиндров 1 образует собой стороны квадратов 9, установлены на соосных валах 10 и электромагнитных подушках 11, кривошипно-шатунные механизмы 3 противоположных блок цилиндров 1 попарно соединены кинематически через шкивы 12, закрепленные на коленчатых валах 4. Неподвижные шкивы 13 размещены на раме 14 (ГКУ), цилиндры электромагнитных подушек 11 выполнены в виде тонкостенных пустотелых цилиндров, с одной стороны перекрытых основаниями, цилиндры роторов 6 расположены в цилиндрах электромагнитных подушек 11 концентрически, причем цилиндры электромагнитных подушек 11 и статоров 5 установлены основаниями на раме 14 (ГКУ), а роторы 6 установлены на двух блоках цилиндров 1 образующих стороны квадратов 9, соосные валы 10, установленные на подшипниках 15 закреплены на пустотелой оси 16, размещенной на раме 14 (ГКУ).
Запуск производится следующим образом. Электричество подается на электродвигатели, состоящие из роторов 6 и статоров 5, и на электромагнитные подушки 5. В электродвигателях срабатывает взаимно притягивающая сила электромагнитов роторов 6 и статоров 5. В электромагнитах электромагнитных подушек 11 и электромагнитов роторов 6 взаимно отталкивающая сила создает противоположное вращение блока  цилиндров 1 кинематически связанных с неподвижными шкивами 13 через шкивы 12, установленных на коленчатых валах 4, а те, в свою очередь, с кривошипно-шатунными механизмами 3 и поршнями 2. Создается обратно поступательное движение поршневой группы, движение поршней 2 одновременно навстречу друг другу (цикл сжатия газовой среды) или одновременно в разные стороны (цикл наполнения газовой среды в камере сжатия блок цилиндров 1, достигнув определенных оборотов противоположного вращения декомпрессоры (не показано) в камере создаваемого давления отключаются и создается давление за счет встречного движения поршней 2, используя в качестве действующей силы не только электродвигатель, но и кинетическую энергию массы вращающихся блок цилиндров 1.
Эффективность работы компрессора обусловлена изменением камеры сжатия в широких пределах, за счет установки поршней попарно и оппозитно в каждом цилиндре, что позволяет увеличить объем и степень сжатия сжимаемой газовой среды за единицу времени, давление и производительность в камере сжатия, не увеличивая при этом диаметр поршня, цилиндра и плечо коленчатого вала, действием кинетической энергии вращающихся блок компрессоров, а так же расположением электродвигателя от центра вращения (рычаг усилия) относительно противодействующей силы, возникающей при сжатии газовой среды.
В результате встречного вращения двух и более компрессорных блоков исчезает проблема кориолисова ускорения, связанная с поворотом оси вращения в перпендикулярном направлении (гироскопический эффект), наличие электромагнитных подушек и расположение соосных валов на пустотелой оси снижает осевые нагрузки на подшипники, ограничивается воздействие центробежных сил при вращении компрессорных блоков на соосные валы, размещенные на пустотелой оси, способствуя, таким образом, плавному ходу вращения компрессорных блоков, снижается так же дисбаланс, вызванный работой поршневой группы.
Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства.