ПОРШЕНЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ КОМПРЕССОРА

Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области компрессоростроения и может быть использовано преимущественно в многоступенчатых поршневых компрессорах.
Предшествующий уровень техники.
Известен дифференциальный поршень (Пластинин П.И. «Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции.» - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, опубл. 2008, стр. 318, рис. 3.3.46. [1]), содержащий дифференциальный поршень двух ступеней, выполненный полым, имеющий пазы под поршневые кольца и сложные отверстия вдоль продольной оси.
Недостатком указанного аналога является сложность в его изготовлении, так как технологически сложно обеспечить необходимую для полых поршней жесткость и прочность.
Указанный аналог [1] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является упрощение конструкции и изготовления поршня.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что в поршень компрессора содержит вдоль продольной оси сквозное отверстие и выполнен цельным из двух поршней разных ступеней. Отличается тем, что сквозное отверстие выполнено с изменением диаметра, поршень выполнен сплошным без пустот, за исключением упомянутого отверстия.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «упрощение конструкции и изготовления поршня». При изготовлении требуется отлить сплошную заготовку, а потом ее обработать на товарном станке.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
На внешней поверхности поршня могут быть выполнены канавки.
Поршень целесообразно выполнять из стали.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан продольный разрез поршня, на фигуре 2 - поршень, вид слева, на фигуре 3 - поршень, вид справа.
Осуществление технического решения.
Поршень дифференциальный (фиг. 1) выполнен цельным из двух поршней разных ступеней. Поршень изготавливается литым без пустот с последующей токарной обработкой из материала марки Сталь 35. Поршень является поршнем одностороннего действия. В нем совмещены рабочие элементы двух поршней: поршня второй (1) и поршня четвертой (2) ступеней компрессора. Так как рабочие поверхности двухступенчатого поршня расположены с одной стороны, а номера ступеней, на которых он работает идут через одну, поршневые силы в компрессоре распределяются более равномерно, благодаря чему снижаются вибрационные нагрузки.
Общая длина поршня составляет 349 мм. На внешней поверхности поршня выполнены канавки (3), предназначенные для установки в них поршневых уплотнительных колец.
Диаметр поршня второй ступени (1) составляет 165 мм. Длина цилиндрической части поршня второй ступени (1) равна 129 мм. Поршень второй ступени имеет внутренний торец (4), направленный в сторону поршня четвертой ступени (2), и наружный торец (5) (фиг. 2), направленный в противоположную сторону от внутреннего торца (4). С обоих торцов (4 и 5) поверхность поршня второй ступени (1) имеет скосы кромок глубиной 0,3 мм и длиной 15 мм с наружного торца (5) и 10 мм с внутреннего (4). На расстоянии 80 мм от наружного торца (5) поршня на его внутренней поверхности выполнены три канавки (3) с шагом 4 мм, глубиной до диаметра 151 мм и шириной 4 мм.
Диаметр поршня четвертой ступени (2) составляет 100 мм. Поршень четвертой ступени (2) имеет наружный торец (6) (фиг. 3), направленный в противоположную сторону от поршня второй ступени (1). С наружного торца (6) поверхность поршня четвертой ступени (2) имеет скосы кромок глубиной 0,3 мм и длиной 10 мм. На расстоянии 17 мм от наружного торца (6) поршня (2) на его внутренней поверхности выполнены шесть канавок (3) с шагом 4 мм, глубиной до диаметра 90 мм и шириной 4 мм. Увеличение количества канавок (3) с трех до шести позволяет сохранить низкий уровень перетечек при повышенном, по сравнению со второй ступенью, давлении.
Вдоль продольной оси двухступенчатого поршня выполнено сквозное внутреннее отверстие (7) сложной формы с изменяющимся диаметром, предназначенное для крепления поршня на штоке. Со стороны наружного торца (5) поршня второй ступени (1) отверстие (7) имеет диаметр 60 мм и фаску 3×30°. Длина этого участка составляет 11 мм. На следующем за ним участке длиной 59 мм выполнена резьба М52×2, заканчивающаяся скосом под углом 45°. Далее расположен участок диаметром 54 мм. Со стороны наружного торца (6) поршня четвертой ступени (2) отверстие (7) имеет диаметр 66 мм и фаску 3×30°. Длина этого участка составляет 15 мм. Далее выполнен участок диаметром 52 мм и длиной 70 мм.
Описание работы.
Поршень входит в состав цилиндро-поршневой группы компрессора. Поршень насаживается на шток.
При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке в рабочий объем цилиндра поступает газ через всасывающий клапан. При обратном движении поршня газ сжимается и через нагнетательный клапан выходит из цилиндра. Далее цикл всасывания-сжатия повторяется.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в компрессоростроении.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2008.