КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ СУХОЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой двухступенчатый прямоугольный без смазки цилиндров предназначен для сжатия агрессивных, ядовитых, взрывоопасных газов, а также газов, в которых нежелательно присутствие масляных загрязнений.
Предшествующий уровень техники.
Среди прямоугольных поршневых компрессоров, известен, например, воздушный двухступенчатый угловой компрессор двойного действия ВП-50/8. Вышеупомянутый компрессор содержит станину, цилиндр первой ступени, промежуточный охладитель воздуха, цилиндр второй ступени, электродвигатель и систему смазки механизма движения. При этом станина компрессора содержит вертикальный и горизонтальный фонари. При этом между вертикальным фонарем и цилиндром первой ступени установлен первый дистанционный фонарь, а между горизонтальным фонарем и цилиндром второй ступени установлен второй дистанционный фонарь. Кроме того выход газа первой ступени выполнен на боковой поверхности цилиндреа первой ступени и соединен со входом промежуточного охладителя. При этом вход газа второй ступени выполнен на боковой поверхности цилиндра второй ступени и соединен с выходом промежуточного охладителя (Блейхер И.Г., Лисеев В.П. «Компрессорные станции» - М.; Киев: Машгиз, 1959 г., стр.23, [1]).
Первым недостатком указанного выше аналога [1] является расположение выхода газа первой ступени и входа газа второй ступени на боковых поверхностях цилиндров. Такое расположение приводит к тому, что при сборке и разборке цилиндров необходимо демонтировать трубопроводы, соединяющие цилиндры с промежуточным охладителем. Это усложняет ремонт цилиндров и приводит к их деформациям. Вторым недостатком аналога [1] является деформация цилиндра первой ступени от температурного расширения нагнетательного трубопровода, соединяющего выход газа цилиндра первой ступени и вход газа промежуточного охладителя.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является предотвращение деформации цилиндров компрессора при их ремонте и эксплуатации.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой двухступенчатый прямоугольный без смазки цилиндров содержит станину с вертикальным и горизонтальным фонарями, цилиндр первой ступени, цилиндр второй ступени и межступенчатый газоохладитель. При этом между вертикальным фонарем и цилиндром первой ступени установлен первый дистанционный фонарь, а между горизонтальным фонарем и цилиндром второй ступени установлен второй дистанционный фонарь. При этом:
- выход газа цилиндра первой ступени расположен на его посадочной поверхности;
- первый дистанционный фонарь снабжен сквозным газовым каналом, вход которого расположен на первой посадочной поверхности вышеуказанного фонаря, а выход расположен на второй посадочной поверхности;
- вертикальный фонарь снабжен газовым каналом, вход которого расположен на его посадочной поверхности, а выход расположен на его боковой поверхности;
- выход газа цилиндра первой ступени соединен с газовым каналом первого дистанционного фонаря, выход которого соединен с газовым каналом вертикального фонаря;
- вход газа цилиндра второй ступени расположен на его посадочной поверхности;
- второй дистанционный фонарь снабжен сквозным газовым каналом, вход которого расположен на первой посадочной поверхности вышеуказанного фонаря, а выход расположен на второй посадочной поверхности;
- горизонтальный фонарь снабжен газовым каналом, вход которого расположен на его боковой поверхности, а выход расположен на его посадочной поверхности;
- вход газа цилиндра второй ступени соединен с газовым каналом второго дистанционного фонаря, вход которого соединен с газовым каналом горизонтального фонаря;
- вход межступенчатого газоохладителя соединен с выходом газового канала вертикального фонаря, а выход межступенчатого газоохладителя соединен со входом газового канала горизонтального фонаря.
Оси газовых каналов первого и второго дистанционных фонарей преимущественно параллельны осям этих фонарей.
На выходе газового канала вертикального фонаря преимущественно выполнен нагнетательный фланец, а на входе газового канала горизонтального фонаря выполнен всасывающий фланец.
В корпусах цилиндров предпочтительно установлены гильзы, выполненные из антикоррозионного материала.
Поршни и штоки компрессора предпочтительно выполнены из антикоррозионного материала. При этом на каждом из поршней установлены опорные и уплотнительные кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.
Опорные и уплотнительные кольца предпочтительно выполнены из фторопласта с коксом марки 4К20.
Компрессор преимущественно содержит силовой привод. При этом силовой привод выполнен в виде асинхронного электродвигателя в продуваемом исполнении, ротор которого насажен на коленчатый вал.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения.
Компрессор преимущественно содержит систему охлаждения.
Компрессор преимущественно содержит систему автоматики.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого двухступенчатого прямоугольного без смазки цилиндров, на фиг.2 - вид А фиг.1, на фиг.3 - вид В фиг.1.
Осуществление полезной модели.
Раскрытие полезной модели.
Компрессор поршневой двухступенчатый прямоугольный без смазки цилиндров (фиг.1) содержит силовой привод, базу, цилиндры первой и второй ступеней (17, 18), гильзы цилиндров, первый и второй дистанционные фонари (8, 9), поршни первой и второй ступеней (25, 26), всасывающие и нагнетательные клапаны, межступенчатый газоохладитель (29), систему смазки механизма движения, систему охлаждения и систему автоматики.
Силовой привод (не показано) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде асинхронного электродвигателя в продуваемом исполнении, ротор которого насажен на коленчатый вал (2). Продуваемое исполнение электродвигателя позволяет применять компрессор в помещениях, где возможно оседание пыли и других веществ, нарушающих естественное охлаждение, на обмотках силового привода.
База компрессора выполнена L-образной и содержит станину (1), коленчатый вал (2), шатуны (3) и крейцкопфы (4).
Станина (1) представляет собой сборочную единицу, содержащую раму, вертикальный и горизонтальный фонари (5, 6) и направляющие крейцкопф постели (7).
Рама предназначена для размещения в ней подшипников, в которые установлен коленчатый вал (2) и выполняет функцию опорной плиты, с помощью которой компрессор закреплен на фундаменте. Нижняя часть рамы служит резервуаром для масла системы смазки механизма движения.
Вертикальный и горизонтальный фонари (5, 6) предпочтительно выполнены заодно с рамой и предназначены для соединения рамы с первым и вторым дистанционными фонарями (8, 9). Вертикальный фонарь (5) содержит изогнутый газовый канал (10), выход которого является выходом первой ступени сжатия. На посадочной поверхности (12) вертикального фонаря (5) выполнен вход газового канала (10), а на боковой поверхности (11) фонаря (5) выполнен выход газового канала (10) (фиг.2). На выходе газового канала (10) выполнен нагнетательный фланец (13) для подсоединения трубопровода. Горизонтальный фонарь (6) содержит изогнутый газовый канал (14), вход которого является входом второй ступени сжатия. На боковой поверхности (15) горизонтального фонаря (6) выполнен вход газового канала (14), а на посадочной поверхности (16) горизонтального фонаря (6) выполнен выход газового канала (14) (фиг.3). На входе газового канала (14) выполнен всасывающий фланец для подсоединения трубопровода (не показано).
Первый и второй дистанционные фонари (8, 9) выполнены в виде отдельных деталей и предназначены для предотвращения попадания масла из рамы в рабочие полости цилиндров первой и второй ступеней (17, 18). Для этой цели в каждом из дистанционных фонарей (8, 9) размещены маслослизывающий сальник и маслоотбойник (не показано). Первый дистанционный фонарь (8) закреплен на вертикальном фонаре (5), а второй дистанционный фонарь (9) закреплен на горизонтальном фонаре (6). Первый дистанционный фонарь (8) содержит сквозной газовый канал (19), соединенный с газовым каналом (10) вертикального фонаря (5). Вход газового канала (19) расположен на первой посадочной поверхности вышеуказанного фонаря (8), а выход расположен на второй посадочной поверхности. Ось газового канала (19) параллельна оси первого дистанционного фонаря (8). Второй дистанционный фонарь (9) содержит сквозной газовый канал (20), соединенный с газовым каналом (14) горизонтального фонаря (6). Вход газового канала (20) расположен на первой посадочной поверхности вышеуказанного фонаря (9), а выход расположен на второй посадочной поверхности.
Цилиндр первой ступени (17) закреплен на первом дистанционном фонаре (8), а цилиндр второй ступени (18) закреплен на втором дистанционном фонаре (9). Цилиндры первой и второй ступеней (17, 18) предпочтительно выполнены двойного действия. Каждый из вышеуказанных цилиндров (17, 18) содержит две рабочие полости, окна для рабочих клапанов, водяную полость, вход и выход газа, полость всасывания и полость нагнетания. Выход газа (21) цилиндра первой ступени (17) выполнен на его посадочной поверхности (22) и соединен с газовым каналом (19) первого дистанционного фонаря (8). Таким образом выход газа (21) цилиндра первой ступени (17) соединен с выходом газа первой ступени сжатия через газовый канал (19) первого дистанционного фонаря (8) и газовый канал (10) вертикального фонаря (5). Вход газа (23) цилиндра второй ступени (18) выполнен на его посадочной поверхности (24) и соединен с газовым каналом (20) второго дистанционного фонаря (9). Таким образом вход газа (23) цилиндра второй ступени (18) сообщен со входом газа второй ступени сжатия через газовый канал (20) второго дистанционного фонаря (9) и газовый канал (14) горизонтального фонаря (6). В корпусах цилиндров (17, 18) установлены гильзы, выполненные из антикоррозионного материала (не показано).
Поршни первой и второй ступеней компрессора (25, 26) и штоки (27, 28) выполнены из антикоррозионного материала. Такой выбор материала гильз, поршней (25, 26) и штоков (27, 28) обусловлен тем, что в сжимаемом газе может присутствовать влага, часть которой оседает на вышеуказанных деталях и при отсутствии смазки вызывает их коррозию. При этом на каждом из поршней установлены опорные и уплотнительные кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта. При таком выполнении опорных и уплотнительных колец исключаются задиры рабочих поверхностей цилиндров первой и второй ступеней (17, 18).
Межступенчатый газоохладитель (29) предназначен для охлаждения газа между первой и второй ступенями сжатия. Вход межступенчатого газоохладителя (29) соединен с выходом газового канала (10) вертикального фонаря (5), а выход межступенчатого газоохладителя (29) соединен со входом газового канала (14) горизонтального фонаря (6).
Всасывающие клапаны предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров (17, 18) в одном направлении в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла. Нагнетательные клапаны предназначены для того, чтобы пропускать газ из рабочей полости каждого из цилиндров (17, 18) в полость нагнетания и не пропускать его из полости нагнетания в рабочую полость.
Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (2), шатунов (3) и крейцкопфов (4). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса (не показано).
Система охлаждения компрессора (не показано) выполнена жидкостной и предназначена для отвода выделяющейся при сжатии воздуха теплоты от цилиндров (17, 18) и межступенчатого газоохладителя (29).
Система автоматики предназначена для управления работой компрессора.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Опорные и уплотнительные кольца выполнены из фторопласта с коксом марки 4К20.
3
Пример 2. С целью обеспечения производительности компрессора равной значению 9 м/мин при его работе с начальным давлением 0,084 - 0,107 МПа, основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Мощность, потребляемая компрессором, кВт, не более
75
Частота вращения коленчатого вала (2), об/мин
750
Температура газа начальная, °С, в пределах
-40÷+40
номинальная
+20
Диаметр цилиндра первой ступени (17), мм
300
Диаметр цилиндра второй ступени (18), мм
180
Давление газа конечное, МПа, не более
1,078
Габариты (длина × ширина × высота) компрессора с
2,04×1,36×2,18
электродвигателем, м, не более
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Компрессор приводится в действие силовым приводом. Поршень первой ступени (25) перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку. При этом давление в одной из рабочих полостей цилиндра первой ступени (17) снижается ниже давления всасывания. Всасывающие клапаны открываются и газ из полости всасывания поступает в рабочую полость цилиндра первой ступени (17). При обратном ходе поршня всасывающие клапаны закрываются и в цилиндре первой ступени (17) происходит сжатие газа. Как только давление сжатого газа превышает давление нагнетания, нагнетательные клапаны открываются и сжатый газ поступает в полость нагнетания цилиндра первой ступени (17). С выхода газа (21) цилиндра первой ступени (17) сжатый газ поступает через газовый канал (19) первого дистанционного фонаря (8) и через газовый канал (10) вертикального фонаря (5) на выход газа первой ступени сжатия. С выхода газа первой ступени сжатия газ поступает в межступенчатый газоохладитель (29). В межступенчатом газоохладителе (29) происходит охлаждение газа. Затем охлажденный газ поступает в цилиндр второй ступени (18) через газовый канал (14) горизонтального фонаря (6) и газовый канал (20) второго дистанционного фонаря (9). В цилиндре второй ступени (18) газ сжимается до конечного давления и затем поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом двухступенчатом прямоугольном без смазки цилиндров заявляемый технический результат: «предотвращение деформации цилиндров компрессора при их ремонте и эксплуатации» достигается за счет того, что компрессор поршневой двухступенчатый прямоугольный без смазки цилиндров содержит станину с вертикальным и горизонтальным фонарями, цилиндр первой ступени, цилиндр второй ступени и межступенчатый газоохладитель. При этом между вертикальным фонарем и цилиндром первой ступени установлен первый дистанционный фонарь, а между горизонтальным фонарем и цилиндром второй ступени установлен второй дистанционный фонарь. При этом:
- выход газа цилиндра первой ступени расположен на его посадочной поверхности;
- первый дистанционный фонарь снабжен сквозным газовым каналом, вход которого расположен на первой посадочной поверхности вышеуказанного фонаря, а выход расположен на второй посадочной поверхности;
- вертикальный фонарь снабжен газовым каналом, вход которого расположен на его посадочной поверхности, а выход расположен на его боковой поверхности;
- выход газа цилиндра первой ступени соединен с газовым каналом первого дистанционного фонаря, выход которого соединен с газовым каналом вертикального фонаря;
- вход газа цилиндра второй ступени расположен на его посадочной поверхности;
- второй дистанционный фонарь снабжен сквозным газовым каналом, вход которого расположен на первой посадочной поверхности вышеуказанного фонаря, а выход расположен на второй посадочной поверхности;
- горизонтальный фонарь снабжен газовым каналом, вход которого расположен на его боковой поверхности, а выход расположен на его посадочной поверхности;
- вход газа цилиндра второй ступени соединен с газовым каналом второго дистанционного фонаря, вход которого соединен с газовым каналом горизонтального фонаря;
- вход межступенчатого газоохладителя соединен с выходом газового канала вертикального фонаря, а выход межступенчатого газоохладителя соединен со входом газового канала горизонтального фонаря.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого двухступенчатого прямоугольного без смазки цилиндров, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявленная полезная модель реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлена на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Блейхер И.Г., Лисеев В.П. «Компрессорные станции» - М.; Киев: Машгиз, 1959 г.