КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ W-ОБРАЗНЫЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой W-образный двухступенчатый предназначен для сжатия газов, предпочтительно воздуха, до давления 1 МПа.
Предшествующий уровень техники.
Известен поршневой W-образный двухступенчатый компрессор КТ6, содержащий привод, корпус, первый цилиндр первой ступени, второй цилиндр первой ступени, цилиндр второй ступени, промежуточный холодильник, вентилятор, два воздушных фильтра и систему смазки. Цилиндры смонтированы на корпусе, при этом цилиндры первой ступени установлены по обе стороны картера под острым углом к вертикальной плоскости, а цилиндр второй ступени установлен вертикально. Промежуточный холодильник содержит две секции радиаторов и выход газа. Первый радиатор соединен с выходом газа первого цилиндра первой ступени, а второй радиатор соединен с выходом газа второго цилиндра первой ступени. Выход газа промежуточного холодильника соединен со входом цилиндра второй ступени, выход газа которого соединен со входом газа резервуара. Вентилятор закреплен на первом торце корпуса компрессора, а промежуточный холодильник закреплен на противоположном торце корпуса компрессора. Первый воздушный фильтр смонтирован на первом цилиндре первой ступени, при этом выход первого фильтра соединен со входом газа первого цилиндра первой ступени. Второй воздушный фильтр смонтирован на втором цилиндре первой ступени, при этом выход второго воздушного фильтра соединен со входом газа второго цилиндра первой ступени (Меренцев СП. «Компрессоры локомотивов». - М.: «Транспорт», 1974 г., стр.3-27).
Недостатком аналога [1] является наличие масла и жидкости в выходном потоке газа. Выходящий из цилиндров первой ступени газ содержит масло и влагу, которые затем конденсируются в промежуточном холодильнике. Часть влаги и масла оседает на стенках холодильника. Другая часть поступает в коммуникации и цилиндр второй второй ступени. Это вызывает коррозию коммуникаций, сужает сечение для прохода газа и увеличивает износ трущихся поверхностей цилиндров и поршней. Попадание влаги в цилиндр второй ступени может также привести к гидроудару. Кроме того после цилиндра второй ступени газ содержит влагу и масла в виде пара, который затем конденсируется в трубопроводах, повышая давление нагнетания.
Раскрытие полезной модели.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель состоит в том, чтобы предотвратить попадание масла и жидкости в выходной поток сжатого газа.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является предотвращение попадания масла и жидкости в выходной поток сжатого газа. Дополнительным техническим результатом является обеспечение компактного расположения влагомаслоотделителей и концевого газоохладителя.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой W-образный двухступенчатый содержит первый и второй блоки цилиндров первой ступени, и блок цилиндров второй ступени, первый и второй межступенчатые газоохладители. При этом блоки цилиндров первой ступени установлены по обе стороны картера под острым углом к вертикальной плоскости, а блок цилиндров второй ступени установлен вертикально. При этом выход газа первого блока цилиндров первой ступени соединен со входом газа первого межступенчатого газоохладителя, а выход газа второго блока цилиндров первой ступени соединен со входом газа второго межступенчатого газоохладителя. Кроме того межступечатые газоохладители размещены в едином блоке со стороны первого торца картера компрессора. При этом:
- выход газа первого межступенчатого газоохладителя и выход газа второго межступенчатого газоохадителя соединены коллектором со входом газа влагомаслоотделителя первой ступени, расположенного под первым блоком цилиндров первой ступени;
- выход газа блока цилиндров второй ступени соединен со входом газа концевого газоохладителя, размещенного в одном блоке с межступенчатыми газоохладителями;
- выход газа концевого газоохладителя соединен со входом влагомаслоотделителя второй ступени, расположенного под вторым блоком цилиндров первой ступени.
Первый блок цилиндров первой ступени, второй блок цилиндров первой ступени и блок цилиндров второй ступени предпочтительно содержат по два цилиндра.
Первый блок цилиндров первой ступени, второй блок цилиндров первой ступени и блок цилиндров второй ступени могут содержать по одному цилиндру.
Первый и второй межступенчатые газоохладители предпочтительно расположены под концевым газоохладителем.
Газоохладители желательно выполнены секционными трубчатыми. При этом секции каждого газоохладителя расположены горизонтально и соединены последовательно. При этом каждая секция содержит оребренные трубы, концы которых закреплены в решетках. При этом межступенчатые газоохладители содержат по четыре секции, а концевой газоохладитель содержит шесть секций
Компрессор предпочтительно содержит раму, на которой закреплены картер компрессора, привод и блок газоохладителей. При этом привод закреплен со стороны второго торца картера.
Привод преимущественно выполнен в виде электродвигателя, вал которого соединен с коленчатым валом компрессора муфтой, ведущая полумуфта которой установлена на валу электродвигателя, а ведомой полумуфтой является маховик, установленный на конце коленчатого вала. При этом на ограждение маховика закреплено на раме.
Влагомаслоотделители первой и второй ступеней предпочтительно выполнены инерционного типа.
Компрессор преимущественно содержит воздушную систему охлаждения, вентилятор которой установлен на конце коленчатого вала со стороны блока газоохладителей.
Компрессор преимущественно содержит воздушный фильтр, первый выход которого соединен с первым блоком цилиндров первой ступени, а второй выход соединен со вторым блоком цилиндров первой ступени. При этом воздушный фильтр выполнен масляным инерционным.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки, масляный насос которой установлен в нижней части картера компрессора. При этом на входе масляного насоса установлен масляный фильтр, а выход масляного насоса соединен с блоком фильтров. При этом по крайней мере один выход блока фильтров соединен с маляными каналами коленчатого вала.
Система смазки желательно содержит перепускной клапан.
Блок фильтров предпочтительно содержит фильтр щелевой и фильтроэлемент керамический, выполненные в едином корпусе.
Компрессор может содержать систему подогрева масла с электрическим подогревателем
Компрессор преимущественно содержит систему автоматики.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого W-образного двухступенчатого (вид сверху), на фиг.2 - схема блока газоохладителей (вид спереди), на фиг.3 - схема блока газоохладителей (вид сзади).
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой W-образный двухступенчатый (фиг.1) предпочтительно выполнен шестирядным и содержит картер (1), привод (2), цилиндро-поршневую группу первой ступени, цилиндро-поршневую группу второй ступени, всасывающие и нагнетательные клапаны, блок газоохладителей (3), влагомаслоотделитель первой ступени (16), влагомаслоотделитель второй ступени (22), систему охлаждения, воздушный фильтр (24), систему смазки и систему автоматики.
Картер (1), привод (2) и блок газоохладителей (3) закреплены на раме (4), состоящей из сваренных между собой металлических балок. При этом блок газоохладителей (3) закреплен со стороны первого торца картера (1), а привод (2) закреплен со стороны второго торца картера (1).
Картер (1) является базовой сборочной единицей. Верхняя горизонтальная плоскость и боковые наклонные плоскости картера служат для установки блоков цилиндров (8, 9, 10). Внутри картера (1), на подшипниках, размещен коленчатый вал (не показано), с шатунными шейками которого соединены шатуны (не показано).
Привод (2) компрессора выполнен в виде электродвигателя. Вал электродвигателя соединен с коленчатым валом компрессора муфтой, состоящей из двух полумуфт - ведущей (5) и ведомой. Ведущая полумуфта (5) установлена на валу электродвигателя, а ведомой полумуфтой является маховик (6), установленный на конце коленчатого вала. Ограждение (7) маховика (6) закреплено на раме (4).
Цилиндро-поршневая группа первой ступени содержит первый блок цилиндров первой ступени (8), второй блок цилиндров первой ступени (9) и поршни. При этом блоки цилиндров первой ступени (8, 9) установлены по обе стороны картера (1) под острым углом к вертикальной плоскости. Угол преимущественно равен 60°.
Первый и второй блоки цилиндров первой ступени (8, 9) предпочтительно содержат по два цилиндра.
Цилиндро-поршневая группа второй ступени содержит блок цилиндров второй ступени (10) и поршни. При этом блок цилиндров второй ступени (10) установлен вертикально и предпочтительно содержит два цилиндра.
Каждый блок цилиндров (8, 9, 10) содержит общую всасывающую и общую нагнетательную полости.
Всасывающие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ из полостей всасывания в рабочие полости блоков цилиндров (8, 9, 10) в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла. Нагнетательные клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ из рабочих полостей блоков цилиндров (8, 9, 10) в полости нагнетания и не пропускать его из полостей нагнетания в рабочие полости.
В блоке газоохладителей (3) (фиг.2, 3) размещены первый и второй межступенчатые газоохладители (11, 12), и концевой газоохладитель (13). Газоохладители (11, 12, 13) предназначены для охлаждения газа, сжимаемого в блоках цилиндров (8, 9, 10) компрессора. Первый и второй межступенчатые газоохладители (11, 12) расположены под концевым газоохладителем (13). Все газоохладители выполнены секционными трубчатыми. Секции каждого газоохладителя (11, 12, 13) расположены горизонтально и соединены последовательно, при этом каждая секция содержит оребренные трубы, концы которых закреплены в решетках (не показано). Межступенчатые газоохладители (11, 12) содержат по четыре секции, а концевой газоохладитель (13) содержит шесть секций.
Вход газа (14) первого межступенчатого газоохладителя (11) соединен с выходом газа первого блока цилиндров первой ступени (8), а вход газа (15) второго межступенчатого газоохладителя (12) соединен с выходом газа второго блока цилиндров первой ступени (9). Выход газа (19) первого межступенчатого газоохладителя (11) и выход газа (17) второго межступенчатого газоохладителя (12) соединены коллектором (18) со входом влагомаслоотделителя первой ступени (16). Влагомаслоотделитель (16) расположен под первым блоком цилиндров первой ступени (8) и предназначен для удаления влаги и масла из сжатого в первой ступени газа. Выход газа влагомаслоотделителя первой ступени (16) соединен со входом газа блока цилиндров второй ступени (10).
Вход газа (20) концевого газоохладителя (13) соединен с выходом газа блока цилиндров второй ступени (10), а выход газа (21) вышеупомянутого газоохладителя (13) соединен со входом влагомаслоотделителя второй ступени (22). Влагомаслоотделитель второй ступени (22) расположен под вторым блоком цилиндров первой ступени (9) и предназначен для удаления влаги и масла из сжатого во второй ступени газа.
Система охлаждения компрессора выполнена воздушной. Вентилятор (23) системы охлаждения установлен на конце коленчатого вала со стороны блока газоохладителей (3). Вентилятор (23) предназначен для создания заданного направления потока воздуха, который охлаждает картер (1), блоки цилиндров (8, 9, 10) и блок газоохладителей (3).
Воздушный фильтр (24) предназначен для фильтрации воздуха, поступающего в блоки цилиндров первой ступени (8, 9) и расположен над ними. Первый выход фильтра (24) соединен с первым блоком цилиндров первой ступени (8), а второй выход соединен со вторым блоком цилиндров первой ступени (9).
Система смазки (не показано) предназначена для обеспечения смазки трущихся частей компрессора и отвода от них тепла. Смазка механизма движения - циркуляционная под давлением. Смазка цилиндров и сальников - разбрызгиванием. Система смазки содержит масляный фильтр, масляный насос, блок фильтров и перепускной клапан (не показано). Масляный насос установлен в нижней части картера (1). Масляный фильтр установлен на входе масляного насоса и служит для предварительной очистки масла, засасываемого насосом. Выход масляного насоса соединен с блоком фильтров. При этом по крайней мере один выход блока фильтров соединен с масляными каналами коленчатого вала. Перепускной клапан служит для предотвращения повышения давления в системе смазки выше допустимого.
Система автоматики обеспечивает технологическую защиту и автоматическое управление компрессором.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Основные параметры и характеристики компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1 -
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Производительность, м<sup>3</sup>/мм
6
Начальное давление, МПа
атфосмерное
Конечное давление, МПа
1,0
Потребляемая мощность, кВт, не более
55
Температура воздуха на выходе, °C
+65
Габаритные размеры, мм,
Длинна, мм
2300
Ширина, мм
1200
Высота, мм
1650
Масса (без масла, автоматики, запасных инструментов), кг
1500
Пример 2. Первый блок цилиндров первой ступени (8), второй блок цилиндров первой ступени (9) и блок цилиндров второй ступени (10) содержат по одному цилиндру.
Пример 3. Влагомаслоотделители (16, 22) выполнены инерционного типа.
Пример 4. Воздушный фильтр (24) выполнен масляным инерционным.
Пример 5. Блок фильтров системы смазки содержит фильтр щелевой и фильтроэлемент керамический, выполненные в едином корпусе.
Пример 6. С целью обеспечения эффективной работы в диапазоне температур от -40°C до +40°C компрессор содержит систему подогрева масла с электрическим подогревателем.
Реализация конструктивных элементов заявленной полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Воздух, через воздушный фильтр (24), где он очищается от механических примесей, всасывается в первый и второй блоки цилиндров первой ступени (8, 9). В вышеупомянутых блоках (8, 9) воздух сжимается, при этом происходит нагревание воздуха и насыщение его смазочным маслом. Из первого блока цилиндров первой ступени (8) сжатый воздух поступает в первый газоохладитель первой ступени (11), а из второго блока цилиндров первой ступени (9) сжатый воздух поступает во второй газоохладитель первой ступени (12). В первом и втором газоохладителях первой ступени (11, 12) воздух охлаждается. Затем потоки охлажденного воздуха из первого и второго газоохладителей первой ступени (11, 12) объединяются в коллекторе (18) в единый поток, который поступает во влагомаслоотделитель первой ступени (16). Во влагомаслоотделителе первой ступени (16) происходит отделение из воздуха конденсата. После этого очищенный воздух поступает в блок цилиндров второй ступени (10), где сжимается до конечного давления. Затем воздух последовательно охлаждается в концевом газоохладителе (13) и очищается от конденсата во влагомаслоотделителе второй ступени (22). После влагомаслоотделителя второй ступени (22) сжатый воздух поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом W-образном двухступенчатом заявляемые технические результаты: «предотвращение попадания масла и жидкости в выходной поток сжатого газа» и «обеспечение компактного расположения влагомаслоотделителей и концевого газоохладителя» достигаются за счет того, что компрессор поршневой W-образный двухступенчатый содержит первый и второй блоки цилиндров первой ступени, и блок цилиндров второй ступени, первый и второй межступенчатые газоохладители. При этом блоки цилиндров первой ступени установлены по обе стороны картера под острым углом к вертикальной плоскости, а блок цилиндров второй ступени установлен вертикально. При этом выход газа первого блока цилиндров первой ступени соединен со входом газа первого межступенчатого газоохладителя, а выход газа второго блока цилиндров первой ступени соединен со входом газа второго межступенчатого газоохладителя. Кроме того межступечатые газоохладители размещены в едином блоке со стороны первого торца картера компрессора. При этом:
- выход газа первого межступенчатого газоохладителя и выход газа второго межступенчатого газоохадителя соединены коллектором со входом газа влагомаслоотделителя первой ступени, расположенного под первым блоком цилиндров первой ступени;
- выход газа блока цилиндров второй ступени соединен со входом газа концевого газоохладителя, размещенного в одном блоке с межступенчатыми газоохладителями;
- выход газа концевого газоохладителя соединен со входом влагомаслоотделителя второй ступени, расположенного под вторым блоком цилиндров первой ступени.
В отличие от прототипа [1] заявляемый компрессор содержит влагомаслоотделитель первой ступени (16), который очищает газ от влаги и масла, сконденсировавшихся в первом и втором межступенчатых газоохладителях (11, 12). Таким образом конденсат не попадает в блок цилиндров второй ступени (10) и не оседает в межступенчатых коммуникациях. Кроме того в отличие от прототипа [1], заявляемый компрессор содержит соединенные последовательно концевой газоохладитель (13) и влагомаслоотделитель второй ступени (22). Таким образом влага и масло в виде пара сначала конденсируются в концевом газоохладителе (13), а затем отделяются от потока сжатого газа во влагомаслоотделителе второй ступени (22).
Влагомаслоотделители (16, 22) нецелесообразно удалять от межступенчатых (11, 12) и концевого (13) газоохладителей, так как это приведет к скоплению конденсата в коммуникациях. Кроме того при размещении и закреплении влагомаслоотделителей (16, 22) на раме (4) необходимо, чтобы они были расположены таким образом, чтобы был доступ к картеру (1), блоку газоохладителей (3) и блокам цилиндров первой ступени (8, 9). Так как блоки цилиндров первой ступени (8, 9) установлены по обе стороны картера (1) под острым углом к вертикальной плоскости, то пространство под ними является оптимальным местом расположения влагомаслоотделителей (16, 22).
Концевой газоохладитель (13) размещен в одном блоке (3) с межступенчатыми газоохладителями (11, 12) чтобы использовать один вентилятор (23) для обдува всего блока газоохладителей (3). При этом происходит экономия места, при размещении заявляемого компрессора на раме (4).
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого W-образного двухступенчатого.
Заявляемая 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. Меренцев С.П. «Компрессоры локомотивов». - М.: «Транспорт», 1974 г.