СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРА ПОРШНЕВОГО ОППОЗИТНОГО ТРЕХСТУПЕНЧАТОГО

Область техники
Заявляемое техническое решение относится к области компрессоростроения и предназначено для отвода выделяющейся при сжатии газа теплоты от поршневого компрессора.
Предшествующий уровень техники
Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является система охлаждения компрессора оппозитного дожимающего трехступенчатого марки 2ГМ4-5.5/4-83С (RU150864U1, 27.02.2015).
Как и в заявляемом техническом решении, прототип  содержит газоохладители и рубашки охлаждения цилиндров.
У прототипа  система охлаждения содержит охладитель системы смазки механизма движения. Выход охлаждающей жидкости первого газоохладителя соединен со входом охлаждающей жидкости рубашки охлаждения цилиндра первой ступени. При этом выход охлаждающей жидкости первого газоохладителя дополнительно соединен через запорный вентиль со входом охлаждающей жидкости охладителя системы смазки механизма движения.
Выход охлаждающей жидкости второго газоохладителя соединен со входом охлаждающей жидкости рубашки охлаждения дифференциального цилиндра второй и третьей ступеней.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого технического решения, является необходимость повышения надежности работы системы охлаждения.
При использовании прототипа  если отключить от снабжения охлаждающей жидкостью первый газоохладитель, то одновременно прекращается подача охлаждающей жидкости в охладитель системы смазки механизма движения и рубашку охлаждения цилиндра первой ступени. Если отключить от снабжения охлаждающей жидкостью второй газоохладитель, то прекращается подача охлаждающей жидкости в рубашки охлаждения цилиндров второй и третьей ступеней. При этом отсутствует регулирование расхода охлаждающей жидкости на входах охлаждающей жидкости в охлаждающие рубашки цилиндров и газоохладители. Таким образом, снижается надежность работы системы охлаждения.
Раскрытие сущности заявляемого технического решения
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение независимого и регулируемого подвода охлаждающей жидкости в рубашки охлаждения цилиндров и газоохладители.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что система охлаждения компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого содержит рубашки охлаждения цилиндров, первый, второй и третий газоохладители. Отличается тем, что:
- содержит входной и выходной коллекторы;
- вход охлаждающей жидкости цилиндра первой ступени соединен с входным коллектором через первый запорный клапан;
- вход охлаждающей жидкости первого газоохладителя соединен с входным коллектором через второй запорный клапан;
- по крайней мере один вход охлаждающей жидкости дифференциального цилиндра второй-третьей ступени соединен с входным коллектором через третий запорный клапан;
- вход охлаждающей жидкости второго газоохладителя соединен с входным коллектором через четвертый запорный клапан;
- вход охлаждающей жидкости третьего газоохладителя соединен с входным коллектором через пятый запорный клапан;
- выходы охлаждающей жидкости вышеуказанных цилиндров и газоохладителей соединены с выходным коллектором.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «обеспечение независимого и регулируемого подвода охлаждающей жидкости в рубашки охлаждения цилиндров и газоохладители».
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Система охлаждения преимущественно содержит охладитель системы смазки механизма движения. При этом вход охлаждающей жидкости охладителя системы смазки механизма движения соединен с входным коллектором через шестой запорный клапан, при этом выход охлаждающей жидкости охладителя системы смазки механизма движения соединен с выходным коллектором.
Второй газоохладитель предпочтительно содержит два модуля охлаждения. При этом выход охлаждающей жидкости первого модуля соединен со входом охлаждающей жидкости второго модуля.
Вход охлаждающей жидкости дифференциального цилиндра второй-третьей ступени может быть выполнен в цилиндре второй ступени. При этом выход охлаждающей жидкости дифференциального цилиндра второй-третьей ступени выполнен в цилиндре третьей ступени.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого, на фиг. 2 - показана схема системы охлаждения компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого.
Осуществление технического решения
Заявляемая система охлаждения является частью компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого марки 2ВМ2,5-2,5/18 (фиг. 1).
База компрессора оппозитного трехступенчатого содержит станину, коленчатый вал (1), шатуны (2) и крейцкопфы (3).
Станина представляет собой чугунную отливку коробчатой формы и является основной деталью, на которой монтируются все остальные сборочные единицы компрессора.
Коленчатый вал (1) выполнен стальным, двухкривошипным, не имеет противовесов и установлен на двух радиально-сферических роликовых подшипниках в кривошипной камере станины. На коленчатом валу (1) установлен маховик (4). Привод компрессора содержит асинхронный электродвигатель, соединенный с маховиком (4) компрессора через эластичную муфту (не показано).
На шатунных шейках вала смонтированы шатуны (2). В теле коленчатого вала (1) выполнены сверления для подвода масла к шатунной шейке. Шатуны (2) выполнены стальными и имеют двутавровое сечение. Нижняя головка шатуна (2) разъемная, со сталь-алюминиевыми тонкостенными вкладышами. Крышка нижней головки крепится к стержню шатуна (2) с помощью шатунных болтов. Верхняя головка шатуна (2) неразъемная, в нее вмонтирован игольчатый подшипник.
Крейцкопфы (3) выполнены закрытого типа с отъемными ползунами.
Система смазки механизма движения компрессора предназначена для смазки трущихся поверхностей вышеупомянутых механизмов движения, а именно коленчатого вала (1), шатунов (2) и крейцкопфов (3). Система смазки выполнена циркуляционной от шестеренчатого насоса. Нижняя часть станины служит резервуаром для масла.
Цилиндропоршневая группа первой ступени расположена в первом ряду и содержит цилиндр первой ступени (5), поршень первой ступени (6) и шток (7) поршня первой ступени (6). Цилиндропоршневая группа второй и третьей ступеней расположена во втором ряду и содержит дифференциальный цилиндр второй и третьей ступени, дифференциальный поршень второй и третьей ступеней (10) и по крайней мере один шток (11). Дифференциальный цилиндр второй и третьей ступени содержит цилиндр второй ступени (8) и цилиндр третьей ступени (9), соединенные между собой. Соединение штоков (7, 11) с крейцкопфами (3) резьбовое. Это позволяет регулировать величину линейных мертвых пространств в цилиндрах (5, 8, 9).
В цилиндрах первой и второй ступеней (5, 8) установлены всасывающие и нагнетательные клапаны. В цилиндре третьей ступени (9) установлен комбинированный клапан (не показано).
Система охлаждения компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого (фиг. 2) содержит первый, второй и третий газоохладители (12, 13, 14), рубашки охлаждения цилиндров первой, второй и третьей ступеней (5, 8, 9), охладитель (15) системы смазки механизма движения, входной и выходной коллекторы (16, 17). Таким образом, система охлаждения компрессора поршневого оппозитного предназначена для охлаждения:
- сжатого газа после каждой ступени в газоохладителях (12, 13,14);
- цилиндров первой, второй и третьей ступеней (5, 8, 9);
- масла в охладителе (15) системы смазки механизма движения.
Вход газа первого газоохладителя (12) соединен с выходом газа цилиндра первой ступени (5). Выход газа первого газоохладителя (12) соединен со входом газа цилиндра второй ступени (8). Второй газоохладитель (13) предпочтительно содержит два модуля охлаждения, которые соединены последовательно по ходу газа. Вход газа второго газоохладителя (13) соединен с выходом газа цилиндра второй ступени (8). Выход газа второго газоохладителя (13) соединен со входом газа цилиндра третьей ступени (9). Вход газа третьего газоохладителя (14) соединен с выходом газа цилиндра третьей ступени (9). Выход газа третьего газоохладителя (14) соединен с потребителем через запорно-регулирующие устройства.
Входной коллектор (16) предназначен для подвода охлаждающей жидкости в каждый газоохладитель (12, 13, 14), в рубашки охлаждения цилиндров (5, 8, 9) и в охладитель (15) системы смазки механизма движения.
Выходной коллектор (17) предназначен для отвода охлаждающей жидкости из каждого газоохладителя (12, 13, 14), рубашек охлаждения цилиндров (5, 8, 9) и охладителя (15) системы смазки механизма движения.
Вход охлаждающей жидкости цилиндра первой ступени (5) соединен с входным коллектором (16) через первый запорный клапан (18). Выход охлаждающей жидкости цилиндра первой ступени (5) соединен с выходным коллектором (17).
Вход охлаждающей жидкости первого газоохладителя (12) соединен с входным коллектором (16) через второй запорный клапан (19). Выход охлаждающей жидкости цилиндра первой ступени (5) соединен с выходным коллектором (17).
По крайней мере один вход охлаждающей жидкости дифференциального цилиндра второй-третьей ступени соединен с входным коллектором (16) через третий запорный клапан (20). По крайней мере один выход охлаждающей жидкости дифференциального цилиндра второй-третьей ступени соединен с выходным коллектором (17).
Вход охлаждающей жидкости второго газоохладителя (13) соединен с входным коллектором (16) через четвертый запорный клапан (21). При этом выход охлаждающей жидкости второго газоохладителя (13) соединен с выходным коллектором (17).
Вход охлаждающей жидкости третьего газоохладителя (14) соединен с входным коллектором (16) через пятый запорный клапан (22). При этом выход охлаждающей жидкости третьего газоохладителя (14) соединен с выходным коллектором (17).
Вход охлаждающей жидкости охладителя (15) системы смазки механизма движения соединен с входным коллектором (16) через шестой запорный клапан (23). Выход охлаждающей жидкости охладителя (15) системы смазки механизма движения соединен с выходным коллектором (17).
Примеры конкретного выполнения
Пример 1. Входной и выходной коллекторы (16, 17) представляют собой трубы.
Пример 2. Модули второго газоохладителя (13) соединены последовательно по ходу охлаждающей жидкости.
Пример 3. Второй газоохладитель (13) представляет собой горизонтальный сварной теплообменник. Модулями охлаждения второго газоохладителя (13) являются две алюминиевые трубы с высоким коэффициентом оребрения. Каждая труба расположена в кожухе. Охлаждающая жидкость протекает в трубах с оребрением, а газ проходит в кольцевом зазоре между кожухом и оребренной трубой.
Пример 4. Вход охлаждающей жидкости дифференциального цилиндра второй-третьей ступени выполнен в цилиндре второй ступени (8), а выход охлаждающей жидкости выполнен в цилиндре третьей ступени (9).
Пример 5. На выходах охлаждающей жидкости из газоохладителей (12, 13, 14), рубашек охлаждения цилиндров (5, 8, 9) и охладителя (15) системы смазки механизма движения установлены реле потока (не показано).
3
2
Пример 6. С целью обеспечения производительности компрессора, равной 2,5 м/мин и конечного давления нагнетания, равным 1,8 МПа (18 кгс/см), основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл. 1).
Пример 7. На входе жидкости во входной коллектор (16) установлен седьмой запорный клапан (24).
Пример 8. На выходе жидкости из выходного коллектора (17) установлен восьмой запорный клапан (25).
Пример 9. Перед входом газа в цилиндр первой ступени установлен фильтр (26).
Описание работы
Двигатель приводит в действие компрессор. Подлежащий сжатию газ поступает через фильтр (26) в рабочую полость цилиндра первой ступени (5). Из цилиндра первой ступени (5) газ с более высоким давлением и температурой поступает в первый газоохладитель (12), где происходит его охлаждение. С выхода первого газоохладителя (12) сжатый газ поступает в цилиндр второй ступени (8). После этого газ направляется во второй газоохладитель (13). Если второй газоохладитель (13) содержит два последовательно соединенных модуля, то газ последовательно проходит эти модули. В цилиндре третьей ступени (9) газ сжимается до конечного давления и поступает через третий газоохладитель (14) и запорно-регулирующие устройства к потребителю.
Охлаждающая жидкость поступает во входной коллектор (16), откуда идет на охлаждение:
- цилиндра первой ступени (5) через первый запорный клапан (18);
- первого газоохладителя (12) через второй запорный клапан (19);
- дифференциального цилиндра второй-третьей ступени через третий запорный клапан (20);
- второго газоохладителя (13) через четвертый запорный клапан (21);
- третьего газоохладителя (14) через пятый запорный клапан (22);
- охладителя (15) системы смазки механизма движения через шестой запорный клапан (23).
При этом в дифференциальном цилиндре второй-третьей ступени охлаждающая жидкость поступает из цилиндра второй ступени (8) в цилиндр третьей ступени (9). Если второй газоохладитель (13) содержит два модуля охлаждения, то охлаждающая жидкость поступает последовательно из первого модуля во второй, а затем на выход из второго газоохладителя (13).
Отработанная охлаждающая жидкость поступает в выходной коллектор (17).
За счет наличия входного и выходного коллекторов (16, 17) обеспечен параллельный подвод охлаждающей жидкости одинаковой температуры к цилиндру первой ступени (5), дифференциальному цилиндру второй-третьей ступени, газоохладителям (12, 13, 14) и охладителю системы смазки (15). При этом регулирование расхода охлаждающей жидкости осуществляют запорными клапанами (18, 19, 20, 21, 22, 24). Это повышает надежность системы охлаждения компрессора поршневого оппозитного трехступенчатого.
Промышленная применимость
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.