ПОРШЕНЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОРА

Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению и может быть использовано в цилиндрах различного назначения, в частности в цилиндро-поршневых узлах поршневых компрессоров.
Предшествующий уровень техники.
Известен поршень составной дифференциальный (патент РФ №124938 на полезную модель, F16J 1/12, 2013 [1]), содержащий шток с упорным буртом, поршни низкого (поршень младшей ступени) и высокого давлений (поршень старшей ступени). 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 между поршнями высокого и низкого давлений расположена корончатая шайба.
Недостатком указанного аналога является то, что поршни упираются непосредственно друг в друга, что вызывает возрастание нагрузки на шток в области их соединения.
Указанный аналог [1] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является снижение нагрузки на шток в области соединения поршней.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что поршень дифференциальный компрессора содержит шток, поршень младшей ступени и поршень старшей ступени. Отличается тем, что поршень младшей ступени содержит втулку, установленную на торце поршня младшей ступени со стороны поршня старшей ступени. Шток выполнен составным из штоков младшей и старшей ступеней, соединенных между собой резьбовым соединением и зафиксированных шайбой.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «снижение нагрузки на шток в области соединения поршней».
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Поршень младшей ступени целесообразно выполнять полым с ребрами жесткости и на его внешней поверхности целесообразно выполнять канавки под поршневые уплотнительные кольца.
Поршень старшей ступени целесообразно выполнять сплошным с внутренней расточкой и на его внешней поверхности целесообразно выполнять канавки под поршневые уплотнительные кольца.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре показана схема поршня.
Осуществление технического решения.
Поршень дифференциальный компрессора содержит шток, поршень младшей ступени (1) и поршень старшей ступени (2). Шток выполнен составным из штока младшей ступени (4) и штока старшей ступени (5), которые соединены между собой резьбовым соединением М 30×15 и зафиксированы стопорной шайбой (6).
Поршень младшей ступени (1) выполнен в форме усеченного конуса и предназначен для первой ступени сжатия. Поршень младшей ступени (1) выполнен литьем из алюминия марки АК5М7. Поршень младшей ступени (1) снабжен осевым сквозным отверстием, через которое проходит шток. Поршень младшей ступени (1) выполнен полым с ребрами жесткости в количестве шести штук. Ребра жесткости выполнены на внутренней поверхности поршня младшей ступени (1). Поршень младшей ступени (1) содержит втулку (7), установленную на его торце со стороны поршня старшей ступени (2). Втулка (7) позволит перераспределить нагрузку в области соединения на большую площадь поверхности, что позволит уменьшить нагрузку на шток. Ширина поршня младшей ступени (1) равна 111 мм. Диаметр поршня младшей ступени (1) равен 330 мм. Поршень младшей ступени (1) насажен на шток младшей ступени (4) и опирается через кольцо (8) в упорный бурт штока (4). На внешней поверхности поршня младшей ступени (1) выполнены две канавки, в которые установлены поршневые кольца (9) У330х8. Поршневые кольца (9) выполнены из чугуна серого или легированного.
Поршень старшей ступени (2) выполнен литьем из алюминия марки АК5М7 с внутренней расточкой и предназначен для третьей ступени сжатия. Поршень старшей ступени (2) снабжен осевым сквозным отверстием, через которое проходит шток старшей ступени (5). Диаметр поршня старшей ступени (2) равен 115 мм, его ширина равна 90 мм. Поршень старшей ступени (2) насажен на шток старшей ступени (5) и фиксируется гайкой (10). На внешней поверхности поршня старшей ступени (2) выполнено пять канавок, в которые установлены поршневые кольца (11) У1150х4. Поршневые кольца (11) выполнены из чугуна серого или легированного.
Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенными выше примерами. Описание работы.
Поршень компрессора является частью цилиндро-поршневой группы компрессора. Часть штока младшей ступени (4) закрепляют в крейцкопфе. На шток младшей ступени (4) насаживают поршень младшей (1) ступени, на шток старшей ступени (5) насаживают поршень старшей ступени (2) и фиксируют гайкой (10). Штоки (4 и 5) соединяют друг с другом.
При работе поршень дифференциальный компрессора совершает продольные возвратно-поступательные движения. Поочередно поршни разных ступеней движутся к своим верхним мертвым точкам. Причем, если поршень младшей (1) ступени находится в верхней мертвой точке, поршень старшей ступени (2) находится в нижней мертвой точке и наоборот.
При движении поршня дифференциального компрессора 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.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собрано на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в цилиндро-поршневых узлах поршневых компрессоров.