ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР
PISTON COMPRESSOR

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для получения сжатого газа или воздуха.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является поршневой компрессор, содержащий два цилиндра и установленные в нем поршни, имеющие общий шток и разделяющие цилиндры на надпоршневые и штоковые камеры, подключенные к впускной и нагнетательной магистралям с установленными на них клапанами [дв. авт. свидетельство СССР № 1280187, кл. F04В31/00, 1985 г.] Принят за прототип.
Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного компрессора, принятого за прототип, является то, что он имеет промышленное применение и может быть использован только в местах, где есть месторождения газа с различным пластовым давлением.
В основу изобретения поставлена задача создания поршневого компрессора с уравновешенным давлением на нагнетательный поршень, что позволяет повысить производительность компрессора при минимальном расходе потребляемой энергии.
Поставленная задача достигается тем, что в поршневом компрессоре, который имеет два цилиндра с общей перегородкой и установленные в них поршни, имеющие общий шток и разделяющие цилиндры на надпоршневые и штоковые камеры, подключены к впускной и нагнетательной магистралям с установленными на них впускными и выпускными клапанами, особенность заключается в том, что он дополнительно содержит уравновешивающие эжекторы и уравновешивающие клапаны, что дает возможность уравновесить встречное давление действующего на нагнетательный поршень, причем поршни приводят в движение с помощью источника механической энергии, а нагнетательная магистраль представляет собой емкость сжатого газа или воздуха, при этом надпоршневая камера первого цилиндра через ее выпускные клапаны и уравновешивающие эжекторы подключена к штоковой камере второго цилиндра, а штоковая камера первого цилиндра через выпускные клапаны и уравновешивающие эжекторы подключена к надпоршневой камере второго цилиндра, кроме того, уравновешивающие эжекторы через уравновешивающие клапаны соединены с емкостью сжатого газа или воздуха, причем впускные и выпускные клапаны надпоршневой и штоковой камер первого цилиндра выполнены самодействующими, а уравновешивающие и выпускные клапаны второго цилиндра выполнены принудительного типа действия.
Между совокупностью существенных признаков, перечисленных в формуле изобретения, и вышеизложенным техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь:
Предлагаемая конструкция позволяет уравновесить встречное давление на нагнетательный поршень. ( На чертеже показано однократное соединение цилиндров).
Поршень первого цилиндра вытесняет газ или воздух из надпоршневой камеры первого цилиндра через самодействующий выходной клапан и уравновешивающие эжекторы в штоковую камеру второго цилиндра. Одновременно сжатый газ или воздух из емкости через уравновешивающие клапаны открывают и уравновешивающие эжекторы поступает в штоковую камеру второго цилиндра. Суммарный газ или воздух, поступающий из надпоршневой камеры первого цилиндра и емкости, уравновесят встречное давление, действующее на поршень второго цилиндра с емкости. Поршень без труда вытесняет газ или воздух из надпоршневой камеры второго цилиндра через выпускной клапан, который открывают, по трубопроводу в емкость. При движении штока в обратном направлении поршня объем надпоршневых камер увеличивают, а штоковых камер уменьшают, при этом встречное давление, действующее из емкости через выходной клапан штоковой камеры второго цилиндра на нагнетательный поршень, уравновесится аналогично. Таким образом, уравновешенное давление отжатого и поступающего газа или воздуха аннулирует встречное давление, действующее на нагнетательный поршень второго цилиндра. Такое конструктивное решение позволяет увеличить рабочую поверхность нагнетательного поршня, что в свою очередь, позволяет делать сжатие на небольшой скорости движения поршня без промежуточного охлаждения.
Каждый из указанных в формуле изобретения признаков влияет на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.
На чертеже представлена схема поршневого компрессора, состоящего из двух цилиндров 1 и 2 с общей перегородкой 3, поршней 4 и 5 с общим штоком 6 и уплотнительными сальниками 7 и 8. Шток 6 соединен с источником механической энергии (на чертеже не показано). Поршень 4 разделяет цилиндр 1 в штоковую 9 и надпоршневую 10 камеры. Поршень 5 разделяет цилиндр 2 в штоковую 11 и надпоршневую 12 камеры. Камеры 9 и 10 через самодействующие клапаны 13 и 14 через общий трубопровод 15 подключены к источнику газа или воздуха. Камера 9 через выпускной самодействующий клапан 16 и уравновешивающий эжектор 17 подключена к камере 12 цилиндра 2. Камера 10 через выпускной клапан 18 и уравновешивающий эжектор 19 подключена к камере 11. Емкость 20 через трубопровод 21 и уравновешивающие клапаны 22 и 23 подключена к уравновешивающим эжекторам и 17 соответственно. Камеры 11 и 12 через выпускные клапаны 24 и 25 соединены с емкостью 20 для сжатого газа или воздуха через трубопровод 26.
Поршневой компрессор работает следующим образом.
Шток 6, перемещаясь вниз приводит в движение поршни 4 и 5, уменьшая при этом объем надпоршневых камер 10 и 12 и увеличивая объем штоковых камер 9 и 11. По трубопроводу 15 газ или воздух поступает через самодействующий клапан 13 в штоковую камеру 9. Самодействующие клапаны 14 и 16 в это время закрыты. Через открытый самодействующий клапан 18 и уравновешивающий эжектор 19 поршень 4 вытесняет газ или воздух из камеры 10 в штоковую камеру 11. Одновременно сжатый газ или воздух из емкости 20 через уравновешивающий клапан 22, который открывают, и уравновешивающий эжектор 19 поступает в камеру 11. Суммарный газ или воздух, поступающий из камеры 10 и емкости, уравновешивает встречное давление, действующее из емкости 20 по трубопроводу 26 через клапан 25 на поршень 5. Поршень 5 без труда вытесняет из камеры 12 газ или воздух, а через открытый клапан 25 по трубопроводу 26 в емкость 20.
Двигаясь в обратном направлении, шток 6 перемещает поршни 4 и 5, уменьшая при этом объем камер 9 и 11 и увеличивая объем надпоршневых камер 10 и 12. Самодействующие клапаны 13 и 18 закрываются, а автоматические клапаны 14 и 16 открываются. Газ или воздух через трубопровод 15 и самодействующий клапан 14 поступает в надпоршневую камеру 10. Поршень 4 через самодействующий клапан 16 и уравновешивающий эжектор 17 из штоковой камеры 9 вытесняет газ или воздух в надпоршневую камеру 12. Одновременно из емкости 20 по трубопроводу 21 через клапан 23, который открывают, уравновешивающий эжектор 17 газ или воздух поступает в камеру 12. Суммарный газ или воздух, поступивший из камеры 9 и емкости 20, уравновешивает встречное давление, которое из емкости 20 по трубопроводу 26 через открытый клапан 24 действует на поршень 5. Без особых усилий поршень 5 вытесняет газ или воздух из штоковой камеры 11 через открытый клапан 24 и трубопровод 26 в емкость 20.
Таким образом, заявленный поршневой компрессор,  уравновешенный встречным давлением, действующим на нагнетательный поршень второго цилиндра, дает возможность использовать его в различных отраслях народного хозяйства, где есть необходимость использования сжатого газа или воздуха при минимальных затратах потребляемой энергии.