ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР
PISTON COMPRESSOR

Изобретение относится к способу регулирования одноступенчатого или многоступенчатого поршневого компрессора двойного действия и к такому поршневому компрессору.
Из DE 102004052168 A1 известна машина с поршневым компрессором, которая выполнена одноступенчатой или двухступенчатой и приводится в действие с помощью электродвигателя с линейно движущимся ротором в качестве линейного привода. При этом с помощью датчиков измеряются давления и температуры поршневого компрессора. С помощью полученных измерительных данных и устройства для регулирования компрессора осуществляется регулирование поршневого компрессора.
Далее из EP 1538052 A2 известен двухступенчатый насос с корпусом, который имеет впуск и выпуск. В корпусе расположено насосное устройство. При этом первая камера соединена с выпуском, когда эта камера принимает текучую среду при движении насосного устройства в первую позицию. Вторая камера непосредственно соединена с выпуском. Кроме того, предусмотрен первый трубопровод, через который текучая среда при движении насосного устройства во вторую позицию может течь из первой камеры во вторую камеру. При этом предусмотрен второй трубопровод, через который текучая среда может течь от первой камеры непосредственно к выпуску.
Если в поршневом компрессоре двойного действия используется для уменьшения количества поставляемого сжатого газа конструктивно лишь одна сторона поршня, например сторона поршневой крышки, то противоположная сторона, в данном случае сторона поршневого дна, должна быть герметизирована относительно атмосферы, как при двустороннем сжатии, с помощью уплотнения поршневого штока. Со стороны поршневого дна отсутствуют рабочие клапаны. Газ при обратном ходе поршня не выталкивается и тем самым сжимается. За счет предусмотренного компенсационного пространства с размером объема хода уменьшается сжатие газа.
С одной стороны, недостатком указанного выше устройства является большая техническая сложность, с другой стороны, недостатком способа является нагревание газа в компенсационном пространстве, поскольку здесь не происходит газообмен.
В основу изобретения положена задача создания способа, который улучшает сжатие поршневого компрессора без больших технических затрат, и поршневого компрессора, который улучшено оснащен для регулирования такого способа.
Задача решена, согласно изобретению, с помощью способа с признаками пункта 1 формулы изобретения и поршневого компрессора с признаками пункта 6 формулы изобретения.
Способ регулирования одноступенчатого или многоступенчатого поршневого компрессора двойного действия имеет то преимущество, что газ во второй камере на стороне дна цилиндра при обратном движении поршня в нижнюю мертвую точку посредством запирания первого клапана в расположенном между первой камерой и второй камерой соединительном трубопроводе работающего на текучей среде устройства сжимают и что одновременно первую камеру на стороне крышки цилиндра заполняют газом из всасывающего трубопровода. Согласно положению поршня или предварительно установленному предварительному сжатию открывают первый клапан в соединительном трубопроводе работающего на текучей среде устройства и одновременно закрывают второй клапан во всасывающем трубопроводе. При этом предварительно сжатый газ, который превышает давление во всасывающем трубопроводе, перемещают из второй камеры по соединительному трубопроводу и соединенному всасывающему трубопроводу в первую камеру на стороне крышки цилиндра.
Другое преимущество способа следует усматривать в том, что за счет регулирования осуществляемого на стороне кривошипа предварительного сжатия согласовывают подаваемое количество сжатого газа с требуемым объемом и что за счет снижения отношения ступенчатого давления уменьшают тепло сжатия.
Еще одно преимущество в случае заявленного способа состоит в том, что газ из второй камеры на стороне дна цилиндра через соединительный трубопровод работающего на текучей среде устройства направляют к первой камере на стороне крышки цилиндра при движении поршня после прохождения верхней мертвой точки в направлении дна цилиндра и снимают давление во второй камере на стороне дна цилиндра.
В случае заявленного способа также еще предпочтительно, что газ в первой камере цилиндра при движении поршня с помощью поршневого штока в цилиндре в направлении крышки цилиндра сжимают. При превышении заданного промежуточного или конечного давления сжатый газ выталкивают в напорный трубопровод, расположенный в крышке цилиндра. Одновременно через всасывающий трубопровод, закрепленный на крышке цилиндра, газ всасывают во вторую камеру.
Кроме того, в случае способа также еще является преимуществом то, что создаваемое давление, которое выше давления всасывания во всасывающем трубопроводе, регулируют с помощью давления, заданного посредством измерения давления, по соединительному трубопроводу.
Одноступенчатый или многоступенчатый поршневой компрессор двойного действия для осуществления соответствующего изобретению способа имеет то преимущество, что первая камера на стороне крышки цилиндра через соединительный трубопровод работающего на текучей среде устройства соединена со второй камерой на стороне дна цилиндра, причем в соединительном трубопроводе работающего на текучей среде устройства расположен по меньшей мере один первый клапан. Во всасывающем трубопроводе на стороне крышки цилиндра расположен по меньшей мере один второй клапан.
Другие признаки и преимущества изобретения пояснены в приведенном ниже описании предпочтительного примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - разрез поршневого компрессора согласно изобретению, содержащего работающее на текучей среде устройство для снятия внутреннего давления цилиндра на стороне крышки; и
фиг.2 - разрез поршневого компрессора согласно изобретению, содержащего работающее на текучей среде устройство и систему клапанов для повышения давления газа на стороне всасывания и тем самым для уменьшения отношения ступенчатого давления.
На фиг.1 показан цилиндр 01, в котором расположенный на поршневом штоке 03 поршень 02 направляется осепараллельно между крышкой 04 цилиндра и дном 05 цилиндра. Образованная между крышкой 04 цилиндра и поверхностью поршня 02 первая камера через соединительный трубопровод 06 работающего на текучей среде устройства соединена с образованной между дном 05 цилиндра и расположенной со стороны кривошипа поверхностью поршня 02 второй камерой 12. Кроме того, соединительный трубопровод 06 работающего на текучей среде устройства соединен с всасывающим трубопроводом 07, который расположен на крышки 04 цилиндра. Кроме того, к крышке 04 цилиндра присоединен напорный трубопровод 08.
На фиг.2 частично показаны те же элементы, что и на фиг.1, которые поэтому повторно не описываются. В соединительном трубопроводе 06 работающего на текучей среде устройства дополнительно расположен первый клапан 09. Кроме того, второй клапан 10 установлен во всасывающем трубопроводе 07 перед входом соединительного трубопровода 06 работающего на текучей среде устройства во всасывающий трубопровод, а именно при рассматривании в направлении крышки 04 цилиндра.
Таким образом, одноступенчатый или многоступенчатый поршневой компрессор содержит по меньшей мере один цилиндр 01 с поршнем 02 и поршневым штоком 03, а также крышки 04 цилиндра и дно 05 цилиндра, причем между крышкой 04 цилиндра и поверхностью поршня 02 образована первая камеры 11, а между дном 05 цилиндра и расположенной со стороны кривошипа поверхностью поршня 02 - вторая камера 12.
В рабочем такте поршень 02 перемещается с помощью поршневого штока 03 в цилиндре в направлении крышки 04 цилиндра. При этом газ в цилиндре 01 в первой камере 11 на стороне крышки 04 цилиндра и при превышении заданного промежуточного или конечного давления выталкивается по напорному трубопроводу 08, который прикреплен к крышке 04 цилиндра. Одновременно через всасывающий трубопровод 07 на стороне крышки 04 цилиндра газ всасывается во вторую камеру на стороне дна 05 цилиндра.
Если в следующем рабочем такте поршень 02 перемещается после прохождения верхней мертвой точки в направлении дна 05 цилиндра, то газ из второй камеры 12 на стороне дна 05 цилиндра направляется через соединительный трубопровод 06 работающего на текучей среде устройства к первой камере 11 на стороне крышки 04 цилиндра, и тем самым снимается давление во второй камере 12 на стороне дна 05 цилиндра.
Кроме того, за счет использования предварительного давления можно уменьшить отношение ступенчатого давления на стороне крышки 04 цилиндра, за счет чего уменьшается температура сжатия. Уменьшение температуры сжатия положительно сказывается на возникновении нагревания при сжатии как раз при одноатомных газах, таких как, например, гелий и аргон, с высокими изентропическими показателями.
Кроме того, предварительное сжатие газа положительно сказывается на регулировании количества подачи. При этом газ сжимается на стороне дна 05 цилиндра при движении назад поршня 2 в нижнюю мертвую точку, поскольку газ не может проходить через закрытый первый клапан 09 в соединительном трубопроводе 06 работающего на текучей среде устройства во всасывающий трубопровод 07 на стороне крышки 04 цилиндра.
Одновременно заполняется газом из всасывающего трубопровода 07 первая камера 11 на стороне крышки 04 цилиндра. В зависимости от положения поршня 02 и тем самым заданного предварительно сжатия, открывается первый клапан 09 в соединительном трубопроводе 06 работающего на текучей среде устройства, и одновременно закрывается второй клапан 10 во всасывающем трубопроводе 07. За счет этого предварительно сжатый во второй камере 12 на стороне дна 05 цилиндра газ выталкивается в первую камеру 11 на стороне крышки 04 цилиндра, и давление на стороне всасывания крышки 04 цилиндра повышается по сравнению с не регулируемым давлением всасывания.
При этом за счет регулирования осуществляемого со стороны кривошипа предварительного сжатия согласовывается подаваемое количество сжатого газа и одновременно уменьшается тепло сжатия за счет снижения отношения ступенчатого давления.