КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ОППОЗИТНЫЙ СУХОЙ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой оппозитный сухой предназначен для сжатия агрессивных, ядовитых, взрывоопасных газов, а также газов, в которых нежелательно присутствие масляных загрязнений.
Предшествующий уровень техники.
Среди поршневых оппозитных компрессоров без смазки цилиндров, известен, например, компрессор поршневой оппозитный без смазки цилиндров и сальников 2ГМ2,5-5/200С, производства ОАО «Краснодарский компрессорный завод», содержащий базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны (интернет-ресурс ?
option=com_content&task=view&id=76<emid=60 [1]).
Первым недостатком аналога [1] является то, что при выполнении поршней и штоков из материалов с низкой коррозионной стойкостью происходит разрушение металлических поверхностей поршней и штоков. Причиной разрушения является коррозия, так как поршни и штоки в рабочем состоянии не покрыты пленкой масла, а в сжимаемом газе может присутствовать влага. Вторым недостатком аналога [1] является то, что при выполнении уплотнительных поршневых колец из материалов с высоким коэффициентом трения рабочие поверхности цилиндров изнашиваются. Износ рабочих поверхностей цилиндров является следствием того, что во время работы поршневые кольца трутся о рабочую поверхность цилиндра. Третьим недостатком аналога [1] является то, что при возвратно-поступательном движении поршня, между его металлической поверхностью и рабочей металлической поверхностью неподвижного цилиндра возникает нежелательный контакт, который приводит к возникновению задиров на рабочей поверхности цилиндра. Все вышеперечисленные недостатки сокращают ресурс работы цилиндро-поршевой группы компрессора.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью является увеличение ресурса работы цилиндро-поршневой группы компрессора без смазки цилиндров.
Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой оппозитный без смазки цилиндров содержит базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны. При этом компрессор выполнен многоступенчатым, кроме того:
- поршни и штоки поршней выполнены из антикоррозионного материала;
- на каждом поршне установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.
В корпусах цилиндров желательно установлены гильзы, выполненные из чугуна с шаровидным графитом. При этом рабочие поверхности гильз обработаны хонингованием.
Поршень первой ступени и каждый из поршней промежуточных ступеней предпочтительно выполнены из цветных антикоррозионных материалов.
Поршень первой ступени и каждый из поршней промежуточных ступеней могут быть выполнены из алюминиевого сплава АК5М7.
Поршень первой ступени, и каждый из поршней промежуточных ступеней могут быть выполнены выполнены из сплава металлов на основе магния или титана.
Поршень последней ступени предпочтительно выполнен из бронзы БрАМц или легированной стали.
Самосмазывающийся материал на основе фторопласта может содержать углеродные волокна или сухие твердые смазки.
Уплотнительные поршневые кольца могут быть выполнены составными и состоят из по меньшей мере двух сегментов.
Компрессор предпочтительно выполнен двухрядным пятиступенчатым. При этом первый блок цилиндров первой и третьей ступеней размещен в первом ряду, а второй блок цилиндров второй, четвертой и пятой ступеней размещен во втором ряду, оппозитном первому ряду.
Цилиндр первой ступени, цилиндр второй ступени и цилиндр четвертой ступени предпочтительно выполнены обратного действия, а цилиндр третьей ступени и цилиндр пятой ступени выполнены прямого действия.
Компрессор может быть выполнен двухрядным двухступенчатым. При этом в первом ряду размещен цилиндр двойного действия первой ступени, а во втором ряду размещен цилиндр двойного действия второй ступени.
Между станиной базы и цилиндрами могут быть размещены дистанционные фонари, в которых размещены уплотнительные устройства, маслоотражатели и маслосниматели.
Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения.
Компрессор преимущественно содержит промежуточные холодильники и концевой холодильник.
Компрессор предпочтительно содержит силовой привод, выполненный в виде электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал компрессора. При этом электродвигатель выполнен двухскоростным.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого оппозитного сухого; на фиг.2 - схема размещения опорных и уплотнительных колец на поршне первой ступени; на фиг.3 - схема компрессора поршневого оппозитного сухого по примеру 7; на фиг.4 - показано поршневое уплотнительное кольцо по примеру 9.
Осуществление полезной модели.
Компрессор поршневой оппозитный без смазки цилиндров (сухой) предпочтительно выполнен двухрядным пятиступенчатым и содержит силовой привод (1), базу, цилиндровую группу, поршневую группу, рабочие клапаны, промежуточные холодильники, концевой холодильник и систему смазки механизма движения.
Силовой привод (1) предназначен для привода компрессора и выполнен в виде электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал компрессора.
База компрессора содержит станину (не показано), коленчатый вал (2), шатуны (3) и крейцкопфы (4).
Цилиндровая группа содержит объединенные в первый блок цилиндр первой ступени (5) и цилиндр третьей ступени (6), и объединенные во второй блок цилиндр второй ступени (7), цилиндр четвертой ступени (8) и цилиндр пятой ступени (9). При этом первый блок цилиндров первой и третьей ступеней размещен в первом ряду, а второй блок цилиндров второй, четвертой и пятой ступеней размещен во втором ряду, оппозитном первому. Кроме того цилиндр первой ступени (5), цилиндр второй ступени (7) и цилиндр четвертой ступени (8) выполнены обратного действия, а цилиндр третьей ступени (6) и цилиндр пятой ступени (9) выполнены прямого действия.
Между станиной базы и цилиндрами (5, 7) размещены дистанционные фонари (10), в которых размещены уплотнительные устройства, маслоотражатели и маслосниматели.
Поршневая группа содержит дифференциальный поршень первой и третьей ступеней, дифференциальный поршень второй, четвертой и пятой ступеней и штоки поршней (16). Дифференциальный поршень первой и третьей ступеней представляет собой комбинацию из поршня первой ступени (11) и поршня третьей ступени (12), объединенных в один сборочный узел. Дифференциальный поршень второй, четвертой и пятой ступеней представляет собой комбинацию из поршня второй ступени (13), поршня четвертой ступени (14) и поршня пятой ступени (15). При этом поршень второй ступени (13) и поршень четвертой ступени (14) выполнены в виде одной детали и объединены с поршнем пятой ступени (15) в один сборочный узел. Так как в сжимаемом газе может присутствовать влага, часть которой оседает на поршнях (11, 12, 13, 14, 15) и при отсутствии смазки может вызвать их коррозию, то вышеупомянутые поршни выполнены из антикоррозионного материала. При этом поршень первой ступени (11) и каждый из поршней промежуточных ступеней (12, 13, 14) выполнены из цветных антикоррозионных материалов, например алюминиевых сплавов. Так как поршень последней пятой ступени (15) испытывает наибольшую нагрузку, то он выполнен из антикоррозионного материала с повышенной прочностью, например из бронзы или легированной стали - коррозионно-стойкой хромистой или хромоникелевой. Штоки (16) выполнены из антикоррозионного материала, так как при работе без смазки подвержены коррозии и образованию на их металлических поверхностях ржавчины.
Каждый из поршней (11, 12, 13, 14, 15) снабжен опорными поршневыми кольцами (18), выполненными из самосмазывающихся материалов на основе фторопласта (фиг.2). Эти кольца не допускают касания подвижных поршней (11, 12, 13, 14, 15) с неподвижными рабочими поверхностями цилиндров (5, 6, 7, 8, 9). Зазоры между поршнями (11, 12, 13, 14, 15) и цилиндрами (5, 6, 7, 8, 9) уплотняются уплотнительными поршневыми кольцами (19), которые, так же как и опорные кольца (18), выполнены из самосмазывающегося материала на основе фторопласта. При таком выполнении опорных (18) и уплотнительных (19) поршневых колец исключаются задиры рабочих поверхностей цилиндров (5, 6, 7, 8, 9). Преимуществами фторопласта перед другими самосмазывающимися материалами являются высокая эластичность и отсутствие хрупкости. Для повышения коэффициента теплопроводности и снижения коэффициента линейного расширения во фторопласт вводят сухие твердые смазки: графит, кокс, тальк, нитрид бора, дисульфид молибдена. Для повышения прочности и противоэкструзионной стойкости во фторопласт вводят наполнители из углеродных волокон, примером таких материалов являются «Флубон» и «Флувис».
Рабочие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров (5, 6, 7, 8, 9) в одном направлении в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла.
Промежуточные холодильники (не показано) предназначены для охлаждения газа между ступенями сжатия компрессора.
Концевой холодильник (не показано) предназначен для охлаждения горячего, сжатого в последней ступени компрессора газа, и выделения из него влаги, которая в противном случае конденсируется в трубопроводах газовых коммуникаций.
Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (2), шатунов (3) и крейцкопфов (4).
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Так как ремонт или восстановление изношенных поверхностей цилиндров является трудоемким процессом, то их рабочие поверхности выполнены в гильзах (17). Гильзы (17) установлены в корпусах цилиндров и выполнены из чугуна с шаровидным графитом. При этом рабочие поверхности гильз (17) обработаны хонингованием.
Пример 2. Поршень первой ступени (11), поршень второй ступени (13), поршень третьей ступени (12) и поршень четвертой ступени (14) выполнены из алюминиевого сплава АК5М7.
Пример 3. Поршень первой ступени (11), поршень второй ступени (13), поршень третьей ступени (12) и поршень четвертой ступени (14) выполнены из сплава металлов на основе магния или титана.
Пример 4. Поршень последней пятой ступени (15) выполнен из бронзы БрАМц.
3
Пример 5. С целью обеспечения производительности компрессора равной значениям 3,65÷6,35 м/мин при его работе с начальным атмосферным давлением, основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1)
Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Значение
Диаметр цилиндра первой ступени (5), мм
330
Диаметр цилиндра второй ступени (7), мм
200
Диаметр цилиндра третьей ступени (6), мм
155
Диаметр цилиндра четвертой ступени (8), мм
80
Диаметр цилиндра пятой ступени (9), мм
40
Ход поршня, мм
110
Частота вращения коленчатого вала (2), об/мин
730
Давление нагнетания первой ступени, кгс/см<sup>2</sup>
2,4
Давление нагнетания второй ступени составляет, кгс/см<sup>2</sup>
10,0
Давление нагнетания третьей ступени составляет, кгс/см<sup>2</sup>
30,0
Давление нагнетания четвертой ступени составляет, кгс/см<sup>2</sup>
80,0
Давление нагнетания пятой ступени составляет, кгс/см<sup>2</sup>
200,0
Потребляемая мощность на валу компрессора, кВт, не более
90
Пример 7. Компрессор поршневой оппозитный сухой может быть выполнен двухрядным двухступенчатым (фиг.3). При этом в первом ряду размещен цилиндр двойного действия первой ступени (20), а во втором ряду размещен цилиндр двойного действия второй ступени (21).
Пример 8. С целью регулирования производительности компрессора в зависимости от потребности в сжатом газе у потребителя, электродвигатель выполнен двухскоростным.
Пример 9. Уплотнительные поршневые кольца (19) выполнены разрезными и могут состоять из по меньшей мере двух сегментов (фиг.4).
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
Газ поступает в первую ступень компрессора. Из первой ступени компрессора газ с более высоким давлением и температурой поступает в промежуточный холодильник первой ступени, где происходит охлаждение газа. С выхода промежуточного холодильника первой ступени охлажденный газ поступает во вторую, третью и четвертую ступени сжатия, охлаждаясь после каждой ступени в соответствующем промежуточном холодильнике. В пятой ступени сжатия газ сжимается до конечного давления и поступает к потребителю. При этом сжатый газ получается повышенной чистоты - без содержания паров масла.
При работе компрессора опорные поршневые кольца (18) поршней (11, 12, 13, 14, 15), выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта, препятствуют контакту между движущимися поршнями (11, 12, 13, 14, 15) и неподвижными гильзами (17). Зазоры между между гильзами (17) и поршнями (11, 12, 13, 14, 15) уплотняются уплотнительными поршневыми кольцами (19), которые выполнены самосмазывающегося материала на основе фторопласта. При выполнении уплотнительных (19) поршневых колец из самосмазывающегося материала на основе фторопласта, исключаются задиры и быстрый износ рабочих поверхностей гильз (17) при выполнении компрессора без смазки цилиндров. В рабочем состоянии поршни (11, 12, 13, 14, 15) и штоки (16), не подвержены коррозии в отсутствие смазки, даже при наличии влаги в сжимаемом газе.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом оппозитном сухом заявляемый технический результат: «увеличение ресурса работы цилиндро-поршневой группы компрессора без смазки цилиндров» достигается за счет того, что компрессор поршневой оппозитный без смазки цилиндров содержит базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны. При этом компрессор выполнен многоступенчатым, кроме того:
- поршни и штоки поршней выполнены из антикоррозионного материала;
- на каждом поршне установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого оппозитного сухого, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
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. Интернет-ресурс ?
option=com_content&task=view&id=76<emid=60