ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ КОМПРЕССОР С УРАВНОВЕШЕННЫМ МЕХАНИЗМОМ ПРИВОДА

6
Известен двухцилиндровый компрессор с уравновешенным механизмом привода, содержащий два цилиндра с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршни, закрепленные через штоки на пластине имеющей два параллельных паза, в каждом из которых установлены, приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга (RU №2098662, М. кл. F04В 25/00, 35/00. 1997, фиг.4).
6
Известен также двухцилиндровый компрессор с уравновешенным механизмом привода, содержащий два цилиндра с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршни, соединенные через штоки с пластиной, имеющей паз, в котором установлены два приводных эксцентрика, соединенные с приводными валами и находящиеся в противофазе друг относительно друга, причем продольная ось паза находится на линии, перпендикулярной оси цилиндров, а ось приводных валов перпендикулярна оси паза (RU №2334877, М. кл. F04В 25/00, 35/00, 2008).
Недостатком известной конструкции является низкая виброустойчивость компрессора, т.к. его цилиндры разнесены далеко относительно друг друга и представляют собой упругие балки, которые склонны к возникновению колебаний с частотой вибрации приводного двигателя. Вибрации цилиндров приводят к прогрессирующему разрушению деталей цилиндро-поршневой группы и снижению работоспособности компрессора.
Задачей изобретения является повышение работоспособности компрессора.
Указанная задача достигается тем, что оба цилиндра выполнены в одном блоке и размещены с одной стороны относительно приводного кривошипно-ползунного механизма, а поршни имеют в верхней и нижней части направляющие кольца и закреплены к пластине через опорные башмаки, причем оси цилиндров пересекаются с осями приводных валов.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображено сечение компрессора по осям цилиндров.
Компрессор состоит из блока цилиндров 1, в котором установлены поршни 2, в нижней и верхней части которого установлены направляющие кольца 3, а над верхним направляющим кольцом 3 расположены разрезные компрессионные кольца 4. В верхней части блока цилиндров 1 установлены нагнетательные 5 и всасывающие 6 самодействующие клапаны, полости которых соединены соответственно с потребителем и источником газа. Своими штоками 7, имеющими в нижней части резьбу, поршни 2 соединены с башмаками 7 и законтрены гайками 8. Башмаки 8 с помощью болтового соединения 9 через пазы 10 закреплены на пластине 11, имеющей паз 12, ось которого пересекает под прямым углом (перпендикулярна) оси цилиндров. В пазу 12 установлены эксцентрики 13, закрепленные с эксцентриситетом на приводных валах 14, имеющих противовесы (на рисунке условно не показаны). Приводные валы 14 совершают вращение в противофазе один к другому (направление вращения показано стрелками.
Компрессор работает следующим образом. При согласованном и противоположном направленном вращении приводных валов 14 эксцентрики 13 воздействуют через паз 12 на пластину 11, в результате чего эта пластина совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Вместе с пластиной 11 поршни 2 также совершают возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости и изменяют объем цилиндров, в результате чего при ходе поршней 2 вниз объем цилиндров уменьшается, и газ через всасывающие клапаны 6 поступает в полость цилиндров (в это время клапаны 5 закрыты). При ходе поршней 2 вверх клапаны 6 закрываются, а клапаны 5 открываются после того, как давление газа в цилиндрах достигает давления потребителя, в результате чего газ подается потребителю. Направление движения газа показано стрелками.
При сборке компрессора за счет наличия направляющих колец 3 и подвижных относительно пластины 11 башмаков 8 имеется возможность закрепления поршней без их перекоса в цилиндрах (фиксация башмаков 8 по месту болтовым соединением 9 производится уже после монтажа поршней в цилиндрах и подгонки их положения по вертикали за счет резьбы в нижней части штоков 7). Таким образом, наличие башмаков 8 позволяет избежать перекосов поршней и связанных с этими перекосами перекашивающих знакопеременных нагрузок, приводящих к вибрации цилиндропоршневой группы.
Оси приводных валов 14 пересекают соответствующие оси цилиндров (под прямым углом), в результате чего максимальные нагрузки на пластину, действующие при подходе поршня к верхней мертвой точке, не приводят к значительным знакопеременным изгибающим усилиям, действующим на пластину 11 (эксцентрики 13 через материал пластины 11 практически непосредственно давят на штоки 7). В результате этого не возникает колебаний материала пластины 11 и, соответственно, снижается возможность вибрации всего компрессора.
Перенос цилиндров и поршней по одну сторону от приводного механизма существенно повышает жесткость цилиндропоршневой пары, т.к. цилиндры представляют собой единый жесткий блок. Увеличение жесткости объекта, как известно, переводит собственную частоту колебаний объекта в область более высоких частот. В то же время вынуждающая сила, которая может привести к колебаниям, возникает с частотой вращения привода, т.е. действует с низкой частотой (как правило, для поршневых компрессоров около 12,5-25 Гц и не более 50 Гц). Повышение жесткости цилиндропоршневой группы компрессора удаляет частоту ее собственных колебаний от частоты вращения механизма привода, что снижает возможность появления вибраций.
Таким образом, предложенная конструкция двухцилиндрового компрессора с уравновешенным механизмом привода позволяет существенно снизить вибрационные нагрузки, приводящие к катастрофическому износу, и повысить работоспособность компрессора.