ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР БЕСШАТУННОГО ТИПА С КРИВОШИПНО-ПЛАНЕТАРНЫМ МЕХАНИЗМОМ

Полезная модель относится к энергомашиностроению, в частности, к поршневым компрессорам и предназначена для обеспечения сжатым воздухом гаражей, автомобильных хозяйств, станций технического обслуживания, заправочных станций, а также авторемонтных и шиноремонтных мастерских.
Известен поршневой компрессор (П.№2379552, МПК F04C 21/00, F04B 27/00, опубл. 20.01.2010), содержащий кольцевой канал постоянного сечения с окнами в стенке для входа и выхода газов и в нем две пары поршней, каждый из которых расположен между поршнями другой пары, прикрепленных к отдельным для каждой пары соосным полувалам и связанных кинематически с валом равномерного вращения через универсальные шарниры, причем плоскости соосных вилок соседних универсальных шарниров пересекаются под углом менее 180°, отличающийся тем, что каждый универсальный шарнир одной вилкой присоединен соосно к полувалу с поршнями, а другой вилкой присоединен соосно к валу равномерного вращения.
Известен поршневой компрессор с внутренним потоком охлаждающего воздуха в картере (п.№2362051, МПК F04B 39/06, опубл. 20.07.2009), содержащий картер, цилиндр с поршнем и головку цилиндра, коленчатый вал и расположенный в качестве соединения шатун. Цилиндр соединен с картером. Коленчатый вал посредством подшипников качения с возможностью вращения установлен в картере, причем шатун также посредством подшипников качения с возможностью вращения установлен на коленчатом участке коленчатого вала.
Известен поршневой компрессор с кривошипно-шатунным механизмом (Паспорт Компрессора модель С415М / Компрессора модели С416М, Бежецк 2007 г.), ближайший по технической сущности к заявляемому устройству и принятый за прототип, содержащий корпус с цилиндрами, в котором размещены штоки с поршнями и клапанными головками, коленчатый вал, шатуны, при этом поршень соединен с шатуном пальцем плавающего типа.
Однако в известном поршневом компрессоре с кривошипно-шатунным механизмом повышены энергозатраты при производстве сжатого воздуха из-за механических потерь на трение поршней о стенки цилиндров и преодоления больших инерционных сил, вызываемых при работе компрессора массивными деталями шатунно-поршневой группы.
Задачей полезной модели является снижение энергозатрат при производстве сжатого воздуха.
Техническим результатом является повышение механического КПД при уменьшении массы поршневого компрессора бесшатунного типа с кривошипно-планетарным механизмом.
Технический результат достигается тем, что в поршневом компрессоре бесшатунного типа с кривошипно-планетарным механизмом, включающим корпус с цилиндрами, в котором размещены штоки с поршнями и клапанными головками, коленчатый вал, новым является то, что коленчатый вал соединен через посадочные гнезда одним концом с ведущим кривошипным валом, а вторым концом - с ведомым кривошипным валом, причем на коленчатом вале жестко установлена планетарная шестерня -сателлит, которая находится во внутреннем зацеплении с центральной планетарной шестерней.
Коленчатый вал имеет межцентровое расстояние, равное радиусам ведущего кривошипного вала и ведомого кривошипного вала.
Планетарная шестерня - сателлит установлена с возможностью обеспечения равномерного вращения коленчатого вала в шарнирных соединениях ведущего кривошипного вала и ведомого кривошипного вала, а также прямолинейное возвратно-поступательное движение штоков с поршнями.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, фиг.2.
На фиг.1 представлен поршневой компрессор бесшатунного типа с кривошипно-планетарным механизмом (вид сбоку).
На фиг.2 представлен поршневой компрессор бесшатунного типа с кривошипно-планетарным механизмом (вид с торца).
Здесь 1 - корпус с цилиндрами; 2 - штоки с поршнями; 3 - клапанные головки; 4 - коленчатый вал; 5 - ведущий кривошипный вал; 6 - ведомый кривошипный вал; 7 - планетарная шестерня - сателлит; 8 - центральная планетарная шестерня.
Поршневой компрессор бесшатунного типа с кривошипно-планетарным механизмом содержит корпус с цилиндрами 1, в котором размещены штоки с поршнями 2 и клапанными головками 3, связанные с коленчатым валом 4, соединенным через посадочные гнезда одним концом с ведущим кривошипным валом 5, а вторым концом - с ведомым кривошипным валом 6 и имеющим межцентровое расстояние, равное радиусам ведущего кривошипного вала 5 и ведомого кривошипного вала 6.
На коленчатом вале 4 жестко установлена планетарная шестерня -сателлит 7, которая находится во внутреннем зацеплении с центральной планетарной шестерней 8 и обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала 4 в шарнирных соединениях ведущего кривошипного вала 5 и ведомого кривошипного вала 6, а также прямолинейное возвратно-поступательное движение штоков с поршнями 2.
Работает устройство следующим образом.
Силовой энергетический привод (ДВС или электродвигатель) вращает ведущий кривошипный вал 5, который через шарнирное соединение задает планетарное круговое движение коленчатому валу 4, при этом планетарная шестерня - сателлит 7 обкатывается по внутреннему зубчатому венцу центральной планетарной шестерни 8, обеспечивая равномерное вращение коленчатого вала 4 в шарнирных соединениях с ведущим кривошипным валом 5 и ведомым кривошипным валом 6, а также - прямолинейное возвратно-поступательное движение штоков с поршнями 2, которые посредством клапанных головок всасывают атмосферный воздух в цилиндры, сжимают его и нагнетают в ресивер до определенного давления.
При этом кривошипно-планетарный механизм, состоящий из ведущего кривошипного вала 5 и ведомого кривошипного вала 6, планетарной шестерни - сателлита 7, центральной планетарной шестерни 8 и коленчатого вала 4, сообщает штокам с поршнями 2 ход, равный учетверенному радиусу ведущего кривошипного вала 5 и ведомого кривошипного вала 6.
За счет применения в поршневом компрессоре бесшатунного кривошипно-планетарного механизма, преобразующего вращательное движение кривошипных валов 5 и 6 в прямолинейное возвратно-поступательное движение штоков с поршнями 2 без боковой силы давления поршней на стенки цилиндров 1, исключаются потери на трение штоков с поршнями 2 о стенки цилиндров 1, значительно уменьшается масса деталей шатунно-поршневой группы и, соответственно, сокращаются потери на преодоление инерционных сил. Данные мероприятия позволяют повысить механический КПД компрессора до 10%.
Поршневой компрессор бесшатунного типа с кривошипно-планетарным механизмом предназначен для работы в следующих условиях: высота над уровнем моря не более 1000 м; температура окружающей среды от 260 К (-13°С) до 313 (+40°С), относительная влажность окружающей среды до 80% при температуре 298К (+25°С).
Изготовлен опытный образец и проведены испытания на производственной базе ОАО «ТехноСтан» в г.Казань, которые подтвердили заявленные характеристики устройства.