КОМПРЕССОР С ЛИНЕЙНЫМ ПРИВОДОМ

Полезная модель относится к области машин объемного действия и может быть использована для изменения производительности компрессоров,
работающих без смазки цилиндрической части рабочей камеры и выполненных с возможностью плавного изменения хода поршня и (или) мертвого объема.
Известен «Однокамерный многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания со встречно движущимися поршнями» [патент №2362893, опубл. 27.07.2009], техническим результатом которого является повышение КПД и расширение его регулировочных возможностей. Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе применяется одна камера сгорания на несколько рабочих цилиндров с рабочими поршнями, поэтому весь рабочий объем заявляемого двигателя приходится на одну камеру сгорания. Кроме того, в двигателе реализована возможность значительно повысить плотность подаваемого в рабочие цилиндры свежего заряда. Это позволяет сжечь повышенную цикловую дозу топлива, тем самым произвести больше работы без увеличения тепловых потерь. Расширение регулировочных возможностей двигателя достигается за счет применения в заявляемом ДВС кривошипно-шатунных механизмов с возможностью регулировки хода рабочих поршней, а также за счет применения устройства изменения фаз движения рабочих поршней.
Известен патент RU 2413873, опубл. 10.03.2011 г., в котором описан линейный компрессор с линейным приводом и компрессорным блоком, которые установлены на U-образной раме. На двух параллельных консолях рамы установлены обращенные друг к другу железные сердечники E-образного поперечного сечения и обмотки. В воздушном зазоре между железными сердечниками помещен якорь, подвешенный с помощью мембранных пружин, которые удерживают якорь с возможностью небольших перемещений в продольном направлении и жестко в поперечном направлении. Якорь содержит два встречнопараллельно полязированных постоянных магнита, которые стремятся устанавливаться в направлении создаваемого обмотками магнитного поля и, соответственно, в зависимости от направления тока в обмотках приводят якорь в движение влево или вправо. Компрессорный блок содержит компрессорную камеру, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем. Поршень жестко соединен с якорем поршневым штоком. За счет избыточного давления в компрессорной камере положение покоя якоря немного смещено влево относительно положения, при котором плоские пружины разгружены от напряжения. На якоре установлена пластина-носитель с чередующимися светоотражающими и светопоглощающими полосами. На одном из железных сердечников установлена первая фотоячейка, содержащая световой источник, который излучает плотный световой луч на несущую пластину, и световой датчик. В зависимости от того, падает ли световой луч светового источника на отражающую или поглощающую полосу пластины-носителя, световой датчик принимает больше или меньше света.
Однако недостатками аналога и прототипа является то, что движение поршней в описанных компрессорах дискретное, что снижает производительность компрессора и сужает область применения таких компрессоров.
Задачей полезной модели является обеспечить плавное регулирование производительности компрессора, что позволит повысить эффективность работы компрессора.
Поставленная задача решена за счет того, что предложен компрессор с линейным приводом и компрессорным блоком, установленными на единой раме. Компрессорный блок содержит компрессорную камеру, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем, а с другой стороны - клапанной плитой, подвижный поршень выполнен с возможностью перемещения по цилиндру и жестко соединен со штоком, предназначенным для передачи усилия от линейного привода к подвижному поршню, линейный привод соединен с блоком управления, к которому подсоединены герконы «конечных положений» подвижного поршня, один из которых фиксирует положение подвижного поршня в нижней мертвой точке (НМТ) и выполнен с возможностью перемещения по направляющей, для изменения хода подвижного поршня, а другой - «неподвижный», зафиксирован в непосредственной близости к компрессорному блоку, и предназначен для определения верхней мертвой точки (ВМТ), на штоке расположен магнит, предназначенный для создания магнитного поля, воздействующего на герконы, предназначенные для передачи управляющего сигнала с герконов на блок управления, на направляющей расположены упоры, предназначенные для ограничения перемещения подвижного поршня.
На Фиг. 1 Схема компрессора с линейным приводом.
На Фиг. 2 Схема компрессора с линейным приводом при обеспечении максимального хода поршня.
На Фиг. 3 Схема компрессора с линейным приводом при обеспечении минимального хода поршня.
Предложен компрессор с линейным приводом и компрессорным блоком, установленные на единой раме. Компрессорный блок 1 содержит компрессорную камеру 2, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем 3, а с другой стороны - клапанной плитой 4. Подвижный поршень 3 выполнен с возможностью перемещения в цилиндре 5 и жестко соединен со штоком 6, предназначенным для передачи усилия от линейного привода 7 к подвижному поршню 3. Линейный привод 7 соединен с блоком управления 8, к которому подсоединены герконы 9 и 10 «конечных положений» подвижного поршня 3, один из которых 9 фиксирует положение подвижного поршня 3 в нижней мертвой точке (НМТ) и выполнен с возможностью перемещения по направляющей 11, для изменения хода подвижного поршня 3, а другой 10 - «неподвижный» зафиксирован в непосредственной близости к компрессорному блоку 1 и предназначен для определения верхней мертвой точки (ВМТ). На штоке 6 расположен магнит 12, предназначенный для создания магнитного поля, воздействующего на герконы 9 и 10. Герконы 9 и 10 предназначены для передачи управляющего сигнала на блок управления 8. Магнит 12 подбирают экспериментально, таким образом, чтобы магнитный поток создаваемый магнитом 12 был больше соответствующего параметра срабатывания геркона. На направляющей 11 расположены упоры 13 и 14, предназначенные для ограничения перемещения поршня и не позволяющие подвижному поршню 3 ударяться при движении о клапанную плиту 4 и цилиндр 5.
Компрессор с линейным приводом работает следующим образом: линейный привод 7 передает усилие для поступательного движения через шток 6 на подвижный поршень 3, расположенный в цилиндре 5 компрессорного блока 1. Подвижный поршень 3 перемещается и изменяет объем компрессорной камеры 2. Ход подвижного поршня 3 ограничен герконами 9 и 10. На штоке 6 расположен магнит 12. Во время движения подвижный поршень 3 достигает верхней мертвой точки (ВМТ), а магнитное поле, создаваемое магнитом 12, воздействует на геркон 10, который выдает сигнал на блок управления 8 и подвижный поршень 3 останавливается и начинает движение к геркону 9. При достижении магнитом 12 геркона 9 - нижней мертвой точки (НМТ), магнитное поле образуемое магнитом 12 воздействует на геркон 9 и он выдает сигнал на блок управления 8, тем самым, останавливая подвижный поршень 3, и тот после этого начинает движение к геркону 10. Ход подвижного поршня 3 Sп равен расстоянию между герконами 9 и 10 (см. фиг. 1). Упоры 13, 14, не позволяют подвижному поршню 3 ударяться об цилиндр 5 и клапанную плиту 4 компрессорного блока 1.
max
Когда герконы 9 и 10 находятся на максимальном друг от друга расстоянии, ход поршня при этом S, определяется по формуле:
hmax
ц
max
2
V=(π⋅D/4)⋅S⋅N, (1)
ц
где D - диаметр цилиндра, м;
max
S - максимальный ход поршня, когда герконы 9, 10 соприкасаются с упорами 13, 14 соответственно, м;
N - количество рабочих циклов в секунду.
При уменьшении производительности геркон 9 перемещается по направляющей 12 к упору 13 расстояние между герконами 9 и 10 становится Sп (см. Фиг. 1), тогда производительность компрессора в данном промежуточном положении может быть представлена формулой:
hi
ц
п
2
V=(π⋅D/4)⋅S⋅N (2).
min
Когда герконы 9 и 10 упираются друг в друга производительность компрессора минимальна S  (Фиг. 3):
hmin
ц
min
2
V=(π⋅D/4)⋅S⋅N (3).
hmax
hmin.
Преимуществом заявляемого технического решения является то, что в компрессоре с линейным приводом для изменения его производительности применяют плавное автоматическое регулирование хода поршня от V до V, обеспечивающее максимальную производительность компрессора с линейным приводом.