КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ ЧЕТЫРЕХРЯДНЫЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый предназначен для получения сжатого газа, преимущественно воздуха, используемого в качестве энергоносителя в различных отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники.
Известен двухступенчатый воздушный компрессор, содержащий цилиндры, шатуны, крейцкопфы, поршни, штоки и межступенчатые коммуникации. При этом первый и второй цилиндры первой ступени расположены по одну сторону коленчатого вала, а первый и второй цилиндры второй ступени расположены по другую сторону коленчатого вала. При этом выход газа первого цилиндра первой ступени соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени через соединенные трубой первый межступенчатый охладитель и первый влагомаслоотделитель. При этом выход газа второго цилиндра первой ступени соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени через соединенные трубой второй межступенчатый охладитель и второй влагомаслоотделитель (Пластинин П.И., «Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции.», 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2008 г., стр.515, стр.587, лист А.2.19, [1]).
Недостатком аналога [1] являются колебания давления на всасывании первой ступени, в межступенчатых коммуникациях и на нагнетании второй ступени. Колебания давления обусловлены пульсационным движением газа, причиной которого является периодическое всасывание газа в цилиндры первой ступени и периодическое нагнетание газа из цилиндров второй ступени. Колебания давления газа ухудшают работу клапанов, вызывают вибрацию, повышают нагрузку на цилиндры и искажают показания приборов.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является гашение колебаний давления газа в компрессоре. Также достигается обеспечение рационального расположения гасителей колебаний давления.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый содержит расположенные по одну сторону коленчатого вала первый и второй цилиндры первой ступени, и расположенные по другую сторону коленчатого вала первый и второй цилиндры второй ступени. При этом выход газа первого цилиндра первой ступени соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени через соединенные последовательно первый межступенчатый газоохладитель и первый влагомаслоотделитель. При этом выход газа второго цилиндра первой ступени соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени через соединенные последовательно второй межступенчатый газоохладитель и второй влагомаслоотделитель. При этом:
- вход газа первого цилиндра первой ступени соединен с первым выходом газа первой буферной емкости, а вход газа второго цилиндра первой ступени соединен со вторым выходом газа первой буферной емкости, при этом первая буферная емкость расположена горизонтально под цилиндрами первой ступени;
- выход газа первого цилиндра второй ступени соединен с первым входом газа второй буферной емкости, а выход газа второго цилиндра второй ступени соединен со вторым входом газа второй буферной емкости, при этом вторая буферная емкость расположена горизонтально под цилиндрами второй ступени;
- первый межступенчатый газоохладитель содержит третью буферную емкость, а второй межступенчатый газоохладитель содержит четвертую буферную емкость;
- первый влагомаслоотделитель содержит пятую буферную емкость, а второй влагомаслоотделитель содержит шестую буферную емкость.
Вход газа первой буферной емкости предпочтительно соединен с фильтром.
Выход газа второй буферной емкости преимущественно соединен со входом газа концевого газоохладителя.
Первая и вторая буферные емкости предпочтительно закреплены на фундаменте.
Первая и вторая буферные емкости желательно соединены с цилиндрами через виброкомпенсаторы.
Компрессор преимущественно содержит всасывающие и нагнетательные клапаны, которые выполнены прямоточными.
Межступечатые газоохладители преимущественно выполнены в виде кожухотрубчатых теплообменников.
Компрессор преимущественно содержит силовой привод выполненный в виде электродвигателя, ротор которого размещен консольно на коленчатом валу.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения и систему смазки цилиндров и сальников.
Компрессор преимущественно содержит систему охлаждения.
Компрессор преимущественно содержит систему автоматики.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого оппозитного четырехрядного двухступенчатого, на фиг.2 - вид А фиг.1, на фиг.3 - вид В фиг.1.
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый (фиг.1) содержит силовой привод (1), базу, цилиндро-поршневые группы, всасывающие и нагнетательные клапаны, первую и вторую буферные емкости (18, 23), первый межступенчатый газоохладитель (29), второй межступенчатый газоохладитель (30), первый влагомаслооотделитель (32), второй влагомаслоотделитель (34), систему смазки цилиндров и сальников, систему смазки механизма движения, систему охлаждения и систему автоматики.
Силовой привод (1) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде электродвигателя, ротор которого размещен консольно на коленчатом валу (5) компрессора.
База компрессора содержит станину (2) с коренными подшипниками (3) и направляющими крейцкопфов (4), коленчатый вал (5), шатуны (6) и крейцкопфы (7).
Первая цилиндро-поршневая группа первой ступени содержит первый цилиндр первой ступени (8), первый поршень первой ступени (9) и первый шток первой ступени (10). Вторая цилиндро-поршневая группа первой ступени содержит второй цилиндр первой ступени (11), второй поршень первой ступени (12) и второй шток первой ступени (13). Первая цилиндро-поршневая группа второй ступени содержит первый цилиндр второй ступени (14), первый поршень второй ступени (15) и первый шток второй ступени (16). Вторая цилиндро-поршневая группа второй ступени содержит второй цилиндр второй ступени (17), второй поршень второй ступени (18) и второй шток второй ступени (19).
Первый и второй цилиндры первой ступени (8, 11) расположены по одну сторону коленчатого вала (5), а первый и второй цилиндры второй ступени (14, 17) расположены по другую сторону коленчатого вала (5). Каждый из цилиндров (8, 11, 14, 17) выполнен двойного действия и содержит вход и выход газа, рабочие полости, полость всасывания, полость нагнетания и окна для всасывающих и нагнетательных клапанов.
Всасывающие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ из полостей всасывания в рабочие полости цилиндров первой и второй ступеней (8, 11, 14, 17) 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 цилиндров (8, 11, 14, 17) в полости нагнетания и не пропускать его из полостей нагнетания в рабочие полости.
Первая буферная емкость (18) предназначена для сглаживания потока газа перед его поступлением в первую ступени сжатия, является общей для цилиндров первой ступени (8, 11) и расположена горизонтально под вышеуказанными цилиндрами (8, 11). Первый выход газа (19) первой буферной емкости (18) (фиг.2) соединен со входом газа (20) первого цилиндра первой ступени (8), а второй выход газа (21) первой буферной емкости (18) соединен со входом газа (22) второго цилиндра первой ступени (11).
Вторая буферная емкость (23) предназначена для сглаживания потока газа после второй ступени сжатия, является общей для цилиндров второй ступени (14, 17) и расположена горизонтально под вышеуказанными цилиндрами (14, 17). Первый вход газа (24) второй буферной емкости (23) (фиг.3) соединен с выходом газа (25) первого цилиндра второй ступени (14), а второй вход газа (26) второй буферной емкости (23) соединен с выходом газа (27) второго цилиндра второй ступени (17).
Первая и вторая буферные емкости (18, 23) закреплены на фундаменте и представляют собой цилиндрические сосуды с приваренными днищами и патрубками. С целью предохранения вышеуказанных буферных емкостей (18, 23) от вибраций компрессора, они соединены с цилиндрами через виброкомпенсаторы (28). Виброкомпенсаторы (28) представляют собой элементы с гибким корпусом и закреплены фланцами или муфтами.
Первый и второй межступенчатые газоохладители (29, 30) предназначены для охлаждения газа между первой и второй ступенями сжатия и предпочтительно выполнены в виде кожухотрубчатых теплообменников.
Первый межступенчатый газоохладитель (29) содержит третью буферную емкость (31). Вход газа первого межступенчатого газоохладителя (29) соединен с выходом газа первого цилиндра первой ступени (8), а выход газа вышеупомянутого газоохладителя (29) соединен со входом первого влагомаслоотделителя (32).
Второй межступенчатый газоохладитель (30) содержит четвертую буферную емкость (33). Вход газа второго межступенчатого газоохладителя (30) соединен с выходом газа второго цилиндра первой ступени (11), а выход газа вышеупомянутого газоохладителя (30) соединен со входом газа второго влагомаслоотделителя (34).
Третья и четвертая буферные емкости (31, 33) представляют собой полости, выполненные в торцах корпусов газоохладителей (29, 30) со стороны входа газа.
Первый и второй влагомаслоотделители (32, 34) предназначены для отделения от сжатого и охлажденного в межступенчатых газоохладителях (29, 30) газа мелкодисперсных капель масла и воды. Первый влагомаслоотделитель (32) содержит пятую буферную емкость (35), а второй влагомаслоотделитель (34) содержит шестую буферную емкость (36). Выход газа первого влагомаслоотделителя (32) соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени (14), а выход газа второго влагомаслоотделителя (34) соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени (17).
Пятая и шестая буферные емкости (35, 36) представляют собой полости, выполненные в торцах корпусов влагомаслоотделителей (32, 34) со стороны выхода газа.
Смазка компрессора осуществляется двумя независимыми системами: циркуляционной системой смазки механизмов движения и системой смазки цилиндров и сальников.
Система смазки цилиндров и сальников выполнена принудительной, дозированной от станции смазочной многоотводной.
Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (5), шатунов (6) и крейцкопфов (7). Вышеупомянутая система смазки выполнена циркуляционной, от шестеренного насоса.
Система охлаждения компрессора выполнена жидкостной, циркулирующей и предназначена для отвода выделяющейся при сжатии воздуха теплоты от цилиндров (8, 11, 14, 17) и межступенчатых газоохладителей (29, 30).
Система автоматики обеспечивает контроль, управление и аварийную защиту компрессора.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Всасывающие и нагнетательные клапаны выполнены прямоточными.
Пример 2. С целью охлаждения газа после второй ступени сжатия, компрессор содержит концевой газоохладитель (37), вход газа которого соединен с выходом газа второй буферной емкости (23).
Пример 3. С целью предварительной очистки газа перед сжатием в первой ступени, вход газа первой буферной емкости (18) соединен с фильтром (38).
3
2
Пример 4. С целью обеспечения производительности компрессора равной по условиям всасывания 118-122 м/мин и конечного давления равного 0,88 МПа (9 кгс/см), при его работе с начальным атмосферным давлением, основные параметры и характеристики компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Температура всасывания, °С
-25 - +40
Температура нагнетания, не более, °С
170
Температура после межступенчатых газоохладителей (29, 30), не более, °С
60
Потребляемая мощность на коленчатом валу (5) компрессора, кВт, не более
666
Частота вращения вала коленчатого вала (5) компрессора, об/мин, номин.
1000
Ход поршня, мм
110
Тип электродвигателя (1)
асинхронный
Марка электродвигателя
АИН 45/90 - А12/6 ПКУЗ
Реализация конструктивных элементов заявленной полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Газ, преимущественно воздух, поступает через фильтр (38) в первую буферную емкость (18). В первой буферной емкости (18) происходит сглаживание пульсаций давления газа. После первой буферной емкости (18) газ поступает в первый цилиндр первой ступени (8) и второй цилиндр первой ступени (11), где сжимается. Затем поток сжатого газа из первого цилиндра первой ступени (8) последовательно поступает в первый межступенчатый газоохладитель (29) и первый влагомаслоотделитель (32), а поток сжатого газа из второго цилиндра первой ступени (11) последовательно поступает во второй межступенчатый газоохладитель (30) и второй влагомаслоотделитель (34). В межступенчатых газоохладителях (29, 30) происходит охлаждение газа, а во влагомаслоотделителях (32, 34) газ очищается от мелкодисперсных капель жидкости и масла. При этом в третьей и четвертой буферных емкостях (31, 33) происходит ослабление пульсации газа перед трубными пучками газоохладителей (29, 30), а в пятой и шестой буферных емкостях (35, 36) происходит ослабление пульсации газа перед его поступлением в цилиндры второй ступени (14, 17). С выхода первого влагомаслоотделителя (32) газ поступает в первый цилиндр второй ступени (14), а с выхода второго влагомаслоотделителя (34) газ поступает во второй цилиндр второй ступени (17). В цилиндрах второй ступени (14, 17) газ сжимается до конечного давления. Затем потоки сжатого газа из первого и второго цилиндров второй ступени (14, 17) поступают во вторую буферную емкость (23), где происходит гашение пульсаций газа. После этого единый поток сжатого газа охлаждается в концевом газоохладителе (37) и затем поступает к потребителю.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом оппозитном четырехрядном двухступенчатом заявляемые технические результаты: «гашение колебаний давления газа в компрессоре» и «обеспечение рационального расположения гасителей колебаний давления» достигаются за счет того, что компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый содержит расположенные по одну сторону коленчатого вала первый и второй цилиндры первой ступени, и расположенные по другую сторону коленчатого вала первый и второй цилиндры второй ступени. При этом выход газа первого цилиндра первой ступени соединен со входом газа первого цилиндра второй ступени через соединенные последовательно первый межступенчатый газоохладитель и первый влагомаслоотделитель. При этом выход газа второго цилиндра первой ступени соединен со входом газа второго цилиндра второй ступени через соединенные последовательно второй межступенчатый газоохладитель и второй влагомаслоотделитель. При этом:
- вход газа первого цилиндра первой ступени соединен с первым выходом газа первой буферной емкости, а вход газа второго цилиндра первой ступени соединен со вторым выходом газа первой буферной емкости, при этом первая буферная емкость расположена горизонтально под цилиндрами первой ступени;
- выход газа первого цилиндра второй ступени соединен с первым входом газа второй буферной емкости, а выход газа второго цилиндра второй ступени соединен со вторым входом газа второй буферной емкости, при этом вторая буферная емкость расположена горизонтально под цилиндрами второй ступени;
- первый межступенчатый газоохладитель содержит третью буферную емкость, а второй межступенчатый газоохладитель содержит четвертую буферную емкость;
- первый влагомаслоотделитель содержит пятую буферную емкость, а второй влагомаслоотделитель содержит шестую буферную емкость.
Размещение первой и второй буферных емкостей (18, 23) под цилиндрами является оптимальным для эффективного гашения колебаний газа на входе и выходе газа компрессора. При расположении буферных емкостей далеко от цилиндров (8, 11, 14, 17) происходит увеличение амплитуды колебаний давления газа. Выполнение третьей и четвертой буферных емкостей (31, 33) в межступенчатых газоохладителях (29, 30) позволяет снизить вибрацию их трубок. Выполнение пятой и шестой буферных емкостей (35, 36) во влагомаслоотделителях (32, 34) позволяет погасить пульсацию давления перед цилиндрами второй ступени (14, 18). Так как третья, четвертая, пятая и шестая буферные емкости (31, 33, 35, 36) встроенные, то схема компрессора не усложняется, так как нет необходимости размещать эти буферные емкости у цилиндров.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого оппозитного четырехрядного 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. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. М.: КолосС, 2006 г.