Станина оппозитного поршневого компрессора со съемным картером
FRAME FOR OPPOSED RECIPROCATING COMPRESSOR WITH REMOVABLE CRANKCASE

Область техники
Техническое решение относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Станина поршневого компрессора является основной деталью компрессора, на которой монтируются базовые узлы (сборочные единицы), и предназначена для обеспечения работы механизма движения поршневого компрессора, объединения цилиндропоршневой группы с механизмом движения и для установки поршневого компрессора на основание.
Предшествующий уровень техники.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является станина поршневого компрессора (патент России №117564 на полезную модель, МПК F16M 5/00, 2012) [1], содержащая полую раму коробчатой формы, выполненную с возможностью размещения в ней коленчатого вала. На боковых сторонах рама снабжена полыми фонарями, выполненными с возможностью размещения в них втулок крейцкопфов. Нижняя часть полости рамы является резервуаром для масла.
Недостатком указанного аналога является использование в качестве резервуара для масла нижней части полости рамы коробчатой формы. Такой резервуар при эксплуатации имеет большую площадь поверхности масла и заполнен на небольшой уровень. Для корректной работы компрессора требуется выставлять станину точно по горизонтали. При отклонении станины от горизонтального положения уровень масла в одной части станины значительно опускается, в то время как в другой части он значительно поднимается. Если снижение уровня масла происходит в области размещения забора масла маслонасосом, то масло не поступает в этот насос, происходит масляное голодание узлов компрессора, что является аварийной ситуацией. При этом отклонение станины компрессора от горизонтального положения в разные стороны является штатным режимом работы корабельного оборудования. Указанную в качестве аналога станину невозможно использовать в таких условиях. Использование компрессоров с такой станиной на автомобильном шасси требует перед использованием установить шасси так, чтобы станина располагалась горизонтально.
Раскрытие заявляемого технического решения
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является снижение требований к точности горизонтальной установки компрессора для его использования.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение работы компрессора с наклоном станины относительно горизонтального положения.
Дополнительным техническим результатом является унификация исполнения станины.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что станина оппозитного поршневого компрессора содержит полую раму коробчатой формы, выполненную с возможностью размещения в ней коленчатого вала. На боковых сторонах рама снабжена полыми фонарями, выполненными с возможностью размещения в них втулок крейцкопфов. Нижняя часть полости рамы является резервуаром для масла. Отличается тем, что снизу к днищу рамы разъемно закреплен съемный дополнительный картер, выполненный в форме вытянутой по вертикали емкости, сообщающийся с полостью рамы через по крайней мере одно отверстие в днище рамы и снабженный штуцером забора масла.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
Дополнительный картер имеет достаточную высоту и его небольшое наклонение относительно горизонтали в любую сторону не приводит к значительному изменению уровня масла в этом картере. Это обеспечивает гарантированный забор масла маслонасосом.
Выполнение дополнительного картера съемным позволяет выполнять станину компрессора унифицированной и, в зависимости от случая, снабжать ее дополнительным картером.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Дополнительный картер желательно закреплен к привалочной поверхности на внешней стороне днища рамы.
Авторами заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан общий вид станины со стороны первой торцевой стенки - сверху - справа; на фиг. 2 - общий вид станины со стороны второй торцевой стенки - сверху - слева, на фиг. 3 - общий вид выреза станины, нижняя часть; на фиг. 4 - вид выреза станины, правая часть, вид со стороны второй торцевой стенки - снизу - слева; на фиг. 5 - вид выреза станины с дополнительным съемным картером.
Варианты осуществления технического решения.
Станина поршневого компрессора (фиг. 1, 2, 3) представляет собой сборочную единицу, конструктивными элементами которой являются рама (1) и фонари (2).
Рама (1) предназначена для удержания подшипников, в которых вращается коленчатый вал компрессора, а также для закрепления компрессора на фундаменте. Рама (1) имеет коробчатую форму прямоугольного сечения и преимущественно выполнена литьем.
Внутри рамы (1) выполнена полость (3).
В торцевых стенках рамы (1) выполнены первое (4) и второе (5) сквозные соосные отверстия, предназначенные для установки коленчатого вала в станине. Первое отверстие (4) выполнено в первой торцевой стенке со стороны установки маховика и имеет меньший диаметр. Это отверстие предназначено для непосредственной посадки верхней обоймы первого коренного подшипника коленчатого вала. Вокруг первого отверстия (4) расположено восемь резьбовых отверстий (6) размером М12 для крепления крышки, фиксирующей первый подшипник коленчатого вала. Второе отверстие (5) выполнено во второй торцевой стенке, имеет больший диаметр и предназначено для закрепления фланца-переходника (не показан), в который устанавливается верхняя обойма второго коренного подшипника коленчатого вала. Фланец-переходник притягивается к раме (1) шпилечно-гаечным соединением, для чего на второй торцевой стенке станины выполнены двенадцать отверстий (12) размером М16. Такая конструкция обеспечивает возможность и создает удобство установки и съема коленчатого вала, одновременно обеспечивая повышение прочности конструкции и надежности за счет отказа от размещения съемного фланца-переходника в одном из отверстий рамы для крепления подшипника коленчатого вала - в отверстии со стороны размещения маховика.
С целью обеспечения требуемой жесткости и прочности рамы (1), на дне и боковых стенках полости (3), а также снаружи рамы выполнены литые ребра жесткости (9).
Нижняя часть полости (3) служит резервуаром для масла. Внутренняя поверхность дна рамы (1) в полости (3) выполнена с уклоном к опорной плоскости фундамента, что повышает эффективность слива масла. Для исключения застоя и возможности полного слива масла внутри станины у самого ее дна выполнены отверстия, объединяющее разделенные перегородками и ребрами жесткости полости. Для слива масла из станины в нижней части второй торцевой стенки рамы (1) выполнено резьбовое отверстие (11) размером G 1/2, предназначенное для установки крана.
Для использовании компрессора с незначительными дифферентами и кренами, например, на корабле во время качки или на в передвижной компрессорной станции, работающей на неровной поверхности, компрессор снабжен дополнительным съемным картером (37) для обеспечения гарантированного забора масла маслонасосом при изменении положения компрессора относительно горизонтали (фиг. 5). Такое обеспечение забора масла обеспечивается при выполнении дополнительного картера в форме вертикально ориентированного стакана, например, цилиндрического. В этом случае дополнительный картер имеет достаточную высоту и его небольшое наклонение относительно горизонтали не приводит к значительному изменению уровня. Для обеспечения возможности монтажа дополнительного съемного картера на внешней стороне днища рамы (1) выполнен кольцевой прилив (38) (фиг. 4). При дополнительной механической обработке в приливе (38) выполняют крепежные отверстия и привалочную уплотнительную поверхность для монтажа дополнительного съемного картера (37). Также в этом случае дополнительно выполняют сквозные отверстия (39) в днище станины в области, ограниченной кольцевым приливом для попадания масла из полости рамы в картер (37). Сечение и количество указанных отверстий подбирают таким образом, чтобы масло гарантированно попадало в картер и всегда находилось там для обеспечения надежной смазки механизма движения. Дополнительный картер (37) снабжен штуцером (40) забора масла маслонасосом и патрубком (41) дренажа масла.
Вблизи отверстия (11) для слива масла во второй торцевой стенке рамы выполнены отверстие под штуцер замера температуры масла в станине (13), отверстие под указатель уровня масла (14). На второй торцевой стенке также выполнено отверстие под выход заборного фильтра подачи масла в систему смазки (15). Кроме того, в случае применения электродвигателя в качестве привода компрессора, в нижней части станины выполнено отверстие (35), служащее для закрепления заземления.
В верхней стенке рамы (1) выполнен проем (16), предпочтительно прямоугольной формы. Проем (16) предназначен для выполнения через него работ закрепления в станине коленчатого вала и шатунов компрессора. При эксплуатации компрессора проем закрыт крышкой.
В нижней части рамы (1) на ее боковых сторонах выполнены лапы (18), предназначенные для закрепления рамы на фундаменте или на металлической раме. В лапах (18) выполнены четыре сквозных отверстия (19) диаметром 22 мм под крепежные элементы. Во внешних углах лап рядом с отверстиями (19) дополнительно выполнены резьбовые отверстия (20), предназначенные для точного выставления станины (компрессора) на фундаменте (раме) в горизонтальном положении. Для выверки горизонтальности в верхней части станины выполнены прямоугольные фрезерованные приливы.
С целью закрепления на поверхности станины лубрикатора системы смазки механизма движения компрессора на станине выполнены два фрезерованных прилива: первый прилив (27), выполненный в верхней правой части второй торцевой стенки рамы (1); второй прилив (28), выполненный на верхней стенке рамы (1).
С левой боковой стороны имеется вертикальный прилив (29) с двумя резьбовыми отверстиями для установки масляного холодильника системы смазки механизма движения компрессора.
Фонари (2) предназначены для соединения рамы (1) с цилиндрами или с проставочными корпусами компрессора, а также для размещения в них втулок для направляющих крейцкопфов. Фонари (2) имеют коробчатую форму и преимущественно выполнены заодно с рамой (1). Фонарей (2) предпочтительно выполнено два, и они размещены со стороны левой и правой стенок рамы (1).
Внутри каждого фонаря (2) выполнена полость (21). Полость (21) каждого фонаря (2) сообщена с полостью (3) рамы (1) сквозным отверстием (22). Вокруг каждого такого отверстия (22) выполнены отверстия под крепежные элементы (30).
С целью отвода излишков масла из полости (21) фонарей (2) в полость (3) рамы (1) и полного его слива, нижняя часть полости (21) каждого фонаря (3) дополнительно сообщена с полостью (3) рамы (1) парой сообщающих отверстий (23). Сообщающие отверстия (23) каждого фонаря (2) выполнены симметрично относительно вертикальной оси сквозного отверстия (22) и имеют предпочтительно прямоугольные формы.
На внешнем торце каждого фонаря (2) выполнены привалочная поверхность и сквозное отверстие (24). Привалочные поверхности предназначены для закрепления на внешних торцах фонарей (2) цилиндров компрессора или проставочных корпусов. Размеры привалочных поверхностей внешних торцов фонарей (2) одинаковы для всех фонарей. Сквозное отверстие (24) внешнего торца каждого фонаря (2) выполнено соосным с отверстием (22). Вокруг отверстий (24) во внешних торцах фонарей (2) выполнены отверстия под крепежные элементы (25) диаметром 18 мм.
С целью ведения эксплуатационных и ремонтных работ в полостях (21) фонарей (2), на боковых сторонах каждого фонаря (2) выполнены окна (26), по одному с каждой стороны. При этом размеры окон (26) достаточны для проведения вышеуказанных работ в полостях (21) фонарей (2). Шпильки, вкрученные в цилиндр, вставляются в отверстия (25) и затягиваются гайками через боковые окна (26) фонаря. При работе компрессора окна (26) закрываются крышками.
Параметры фонарей, определяющие установку в них цилиндров, проставочных корпусов или втулок крейцкопфов, являются идентичными для обеспечения монтажа указанных элементов к любому фонарю. Упомянутыми параметрами являются диаметр и взаимное расположение отверстий (22) и (24), а также расположение и выполнение крепежных отверстий (30) и (25). Отверстия (22) и (24) образуют специальные цилиндрические проточки для размещения цилиндров или втулок крейцкопфов. Крепление осуществляется болтами и специальными прижимами, выполненными в форме сегментов.
С целью придания фонарям (2) жесткости, верхние и нижние стенки фонарей, как и в прототипе, снаружи усилены литыми ребрами жесткости (31), отходящими от рамы (1) так, что ребро жесткости соединено с рамой и фонарем. При этом верхние стенки в средней части снабжены двумя ребрами жесткости (31). В дополнение к прототипу верхние стенки фонарей снабжены дополнительными литыми ребрами жесткости (36), размещенными параллельно имеющимся ребрам жесткости (31): на левом фонаре - двумя ребрами жесткости по краям верхней стенки, на правом фонаре - одним ребром жесткости с краю верхней стенки. Кроме того, дополнительные ребра жесткости (36) размещены и внутри полости фонаря. Дополнительные ребра жесткости увеличивают прочностные характеристики станины и всего компрессора. Усиление конструкции дает возможность устанавливать на станину более мощные цилиндры, обеспечивает запас прочности при увеличении поршневых сил и при превышении нагрузки на станину. Указанное усиление является необходимым при монтаже компрессора не на фундамент, а в блок-боксе, где жесткость опорного основания может быть недостаточной для гашения сил инерции, вследствие чего может происходить вибрация компрессорной установки. Аналогичная ситуация наблюдается на передвижных компрессорных станциях при монтаже компрессора на шасси автомобиля либо прицеп. Кроме того, при использовании двигателя внутреннего сгорания в качестве привода компрессора образуются дополнительные колебания, связанные с неравномерностью моментов на валах обеих поршневых машин, что так же вызывает дополнительную вибрацию, требующую выполнения станины с указанным усилением.
Рама (1) с фонарями (2) выполнены из серого чугуна, предпочтительно марки СЧ20 ГОСТ 1412-85. Материалом заменителем может быть чугун марок СЧ25, СЧ30, СЧ35.
Для обеспечения атмосферного давления в полости (3) рамы (1) и полостях (21) фонарей (2), по крайней мере на двух крышках установлены сапуны.
В полости (3) рамы (1) может быть установлен датчик давления.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами. В частности, станина может быть выполнена аналогично для четырех фонарей с расположением по паре фонарей с каждой стороны рамы.
При использовании технического решения станину поршневого компрессора выставляют и закрепляют на фундаменте, после чего выверяют уровнем ее положение. Затем через второе (5) отверстие рамы (1) заводят коленчатный вал и размещают его в коренных подшипниках в первом (4) и втором (5) отверстии. Монтаж производят через проем (16). Первое (4) и второе (5) отверстия закрывают торцевыми крышками.
Затем в полости (21) фонарей (2) через сквозные отверстия в их внешних торцах (24) монтируют втулки для направляющих крейцкопфа. Вышеуказанные втулки крепят в полостях (21) к раме (1) через отверстия под крепежные элементы (30) болтами и специальными прижимами (сегментами). Затем, через осевые отверстия во втулках и боковые люки (26) фонарей (2) осуществляют монтаж шатунов, крейцкопфов и направляющих крейцкопфов в станине. Затем, к привалочным поверхностям фонарей (2) через отверстия под крепежные элементы (25) закрепляют цилиндры компрессора или проставочные корпусы.
Для использования станины с дополнительным съемным картером выполняют на приливе снизу привалочную уплотнительную поверхность и отверстия. В днище станины в области, ограниченной упомянутым приливом выполняют сквозные отверстия. Съемный картер закрепляют к привалочной поверхности через уплотнительную прокладку с помощью шпилек.
При эксплуатации компрессора динамическая нагрузка воспринимается привалочными поверхностями и отверстиями станины и передается стенкам станины. Ребра жесткости производят гашение указанной нагрузки, снижая амплитуду вибраций элементов станины.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.
Список используемой литературы:
1. Сторожик C.O., Ворошилов И.В. Станина поршневого компрессора - патент на полезную модель RU 117564 U1 от 21.02.2012, опубл. 27.06.2012, Бюл. №18.
2. Эмха Е.Н., Ворошилов И.В. Передвижная компрессорная станция - патент на полезную модель RU 121014 U1 от 22.05.2012, опубл. 10.10.2012, Бюл. №28.
3. Эмха Е.Н., Ворошилов И.В. Передвижная азотная компрессорная станция - патент на полезную модель RU 123073 U1 от 22.05.2012, опубл. 20.12.2012, Бюл. №35.
4. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный - патент на полезную модель RU 111208 U1 от 22.03.2011, опубл. 10.12.2011, Бюл. 34.
5. Ворошилов И.В. Компрессорная станция - патент на полезную модель RU 112956 U1 от 31.08.2011, опубл. 27.01.2012, Бюл. 3.
6. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный четырехступенчатый - патент на полезную модель RU 125269 U1 от 26.09.2012, опубл. 27.02.2013, Бюл. 6.
7. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый - патент на полезную модель RU 126382 U1 от 16.10.2012, опубл. 27.03.2013, Бюл. №9.
8. Сторожик C.O., Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный (варианты) - патент на полезную модель RU 121874 U1 от 04.06.2012, опубл. 10.11.2012, Бюл. 31.
9. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый - патент на полезную модель RU 135013 U1 от 25.02.2013, опубл. 27.11.2013, Бюл. №33.
10. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый - патент на полезную модель RU 138732 U1 от 13.03.2013, опубл. 20.03.2014, Бюл. 8.
11. Ворошилов И.В. Передвижная азотная компрессорная станция - патент на полезную модель RU 114490 U1 от 26.10.2011, опубл. 27.03.2012, Бюл. №9.
12. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый - патент на полезную модель RU 124743 U1 от 05.09.2012, опубл. 10.02.2013, Бюл. 4.
13. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый - патент на полезную модель RU 125268 U1 от 26.09.2012, опубл. 27.02.2013, Бюл. 6.
14. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный шестиступенчатый - патент на полезную модель RU 127134 U1 от 08.10.2012, опубл. 20.04.2013, Бюл. 11.
15. Ворошилов И.В. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный одноступенчатый - патент на полезную модель RU 127414 U1 от 29.10.2012, опубл. 27.04.2013, Бюл. 12.