ЦИЛИНДР КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый цилиндр компрессора предназначен для использования в цилиндропоршневых узлах высших ступеней многоступенчатых поршневых компрессоров.
Цилиндры компрессоров известны. Известен например, цилиндр (патент РФ №2371609 на изобретение, МПК F04B 53/14, F04B 39/00, 2009 [1]), в котором выполнена цилиндрическая проточка для поршня, головка с впускным и выпускным каналами, содержащая впускной и выпускной клапаны.
Недостатком указанного аналога является соединение пространства под поршнем с выходным каналом, что приводит к увеличению затрат энергии на перемещение поршня.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является уменьшение работы приводного механизма, затрачиваемой на обратный ход поршня. Дополнительным техническим результатом является обеспечение возможности агрегатирования цилиндра в одном ряду с цилиндром одной из предыдущих ступеней компрессора.
Сущность полезной модели состоит в том, что цилиндр компрессора содержит корпус с цилиндрической осевой поршневой полостью, всасывающей и нагнетательной газовыми камерами. При этом корпус имеет посадочную поверхность и цилиндрообразную боковую поверхность, которая выполнена со ступенчатым изменением диаметра, и имеет больший диаметр со стороны упомянутой посадочной поверхности. При этом поршневая полость выполнена с одного торца сообщающейся с посадочной поверхностью по всему ее диаметру и закрытой с другого торца. Вблизи этого торца в боковой поверхности поршневой полости выполнены первое и второе клапанные отверстия, гидравлически соединяющие поршневую полость соответственно со всасывающей и нагнетательной камерами. При этом внутри корпуса выполнены:
- уравнительная полость, гидравлически связанная с посадочной поверхностью;
- полость охлаждения;
- первый калиброванный канал смазки, гидравлически соединяющий боковую поверхность корпуса с поршневой полостью;
- второй калиброванный канал смазки, гидравлически соединяющий боковую поверхность корпуса с посадочной поверхностью.
Корпус может быть выполнен из чугуна, алюминиевого или магниевого сплавов. В корпусе целесообразно выполнять параллельные оси цилиндра сквозные отверстия под крепежные элементы.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами. На фигуре 1 показана схема цилиндра, продольный разрез (разрез Б-Б фиг.2), на фиг.2 - схема цилиндра, поперечный разрез (разрез А-А фиг.1).
В многоступенчатых поршневых компрессорах, в которых ступени работают с одинаковой частотой и ходом поршня, цилиндры каждой последующей ступени выполняют меньшего диаметра в соответствии с увеличением давления ступени.
Для обеспечения агрегатирования заявляемого цилиндра в одном ряду с цилиндром одной из предыдущих ступеней, корпус 1 заявляемого цилиндра выполнен с цилиндрообразной боковой поверхностью 2, диаметр которой ступенчато изменяется вблизи посадочной поверхности 3 (фиг.1, 2).
Посадочная поверхность 3 предназначена для сопряжения заявляемого цилиндра с цилиндром одной из предыдущих ступеней (не показан).
Корпус 1 цилиндра выполнен из чугуна марок СЧ 20, СЧ 25, и рассчитан на давление от 5 МПа. С целью сокращения веса, повышения прочности и технологичности обработки корпус 1 цилиндра предпочтительно выполнять из алюминиевого или магниевого сплавов.
В корпусе 1 выполнена цилиндрическая осевая поршневая полость 4. Поршневая полость 4 с одного торца выполнена открытой и сообщается с посадочной поверхностью 3 по всему диаметру полости 4. С противоположного торца поршневая полость 4 выполнена закрытой. Вблизи этого закрытого торца в боковой поверхности поршневой полости 4 выполнены первое 5 и второе 6 клапанные отверстия, гидравлически соединяющие поршневую полость 4 соответственно с всасывающей 7 и нагнетательной 8 камерами. Клапанные отверстия 5 и 6 выполнены с возможностью закрепления в них клапанов с наружной стороны поршневой полости 4 - в области всасывающей 7 и нагнетательной 8 камер. Камеры 7 и 8, а также отверстия 5 и 6 конструктивно выполнены так, что они могут быть взаимозаменяемыми - всасывающая камера 7 может выполнять назначение нагнетательной камеры, при этом нагнетательная камера 8 должна выполнять назначение всасывающей камеры.
С целью уменьшения работы приводного механизма, затрачиваемой на движение поршня, внутри корпуса 1 вблизи посадочной поверхности 3 выполнена уравнительная полость 9, гидравлически связанная с посадочной поверхностью 4.
Для охлаждения цилиндра внутри корпуса 1 выполнена полость охлаждения 10, стенки которой граничат с поршневой полостью 4, всасывающей 7 и нагнетательной 8 камерами.
Для уменьшения износа поверхностей трения в корпусе 1 выполнены первый 11 и второй 12 калиброванные каналы смазки.
Первый канал смазки 11 гидравлически соединяет боковую поверхность 2 с поршневой полостью 4. Выход первого канала смазки 11 в поршневой полости 4 предпочтительно располагать так, чтобы при эксплуатации он находился в верхней точке боковой поверхности поршневой полости 4.
Второй канал смазки 12 гидравлически соединяет боковую поверхность 2 с посадочной поверхностью 3. Выход второго канала смазки 12 на посадочной поверхности 3 предпочтительно располагать так, чтобы при эксплуатации он находился над отверстием, сообщающим поршневую полость 4 с посадочной поверхностью 3.
Корпус содержит параллельные оси цилиндра сквозные отверстия под крепежные элементы.
При использовании полезной модели заявляемый цилиндр крепят к цилиндру одной из предыдущих ступеней так, чтобы уравнительная полость 9 сообщалась со всасывающей полостью этой ступени. При этом внутрь поршневой полости 4 устанавливают поршень, связанный штоком с поршнем упомянутой предыдущей ступени.
При этом упомянутый цилиндр предыдущей ступени предпочтительно конструктивно выполнять так, чтобы уравнительная полость была таковой и для цилиндра этой предыдущей ступени.
Полость охлаждения 10 соединяют с охлаждающей системой компрессора.
В первом клапанном отверстии 5 со стороны всасывающей камеры 7 закрепляют клапан всасывания, а во втором клапанном отверстии со стороны нагнетательной камеры 8 закрепляют клапан нагнетания. Всасывающую и нагнетательную камеры подключают соответственно к трубопроводам подачи первичного газа и отвода сжатого газа. Входы первого 11 и второго 12 каналов смазки на боковой поверхности 2 заявляемого цилиндра соединяют с системой смазки компрессора.
Поршень цилиндра приводят в движение через шток, который через цепь передач соединен с приводным двигателем. При этом в полости охлаждения 10 осуществляется циркуляция охлаждающей жидкости. В первый 11 и второй 12 каналы смазки подается масло, которое через калибровочные отверстия поступает на внутренние стенки поршневых камер заявляемого цилиндра и цилиндра предыдущей ступени.
Наличие уравнительной полости 9 обеспечивает больший объем газа в подпоршневом пространстве - пространстве, расположенном с обратной стороны поршня относительно рабочей камеры. Это приводит к снижению энергии, которую необходимо затратить на прямое и обратное движение поршня.
В заявляемом цилиндре компрессора заявляемый технический результат: «уменьшение работы приводного механизма, затрачиваемой на обратный ход поршня» достигается за счет того, что цилиндр компрессора содержит корпус с цилиндрической осевой поршневой полостью. При этом внутри корпуса выполнены уравнительная полость, гидравлически связанная с посадочной поверхностью, и полость охлаждения.
В заявляемом цилиндре компрессора заявляемый технический результат: «обеспечение возможности агрегатирования цилиндра в одном ряду с цилиндром одной из предыдущих ступеней компрессора» достигается за счет того, что цилиндр компрессора содержит корпус с цилиндрической осевой поршневой полостью, всасывающей и нагнетательной газовыми камерами. При этом корпус имеет посадочную поверхность и цилиндрообразную боковую поверхность, которая выполнена со ступенчатым изменением диаметра, и имеет больший диаметр со стороны упомянутой посадочной поверхности. При этом поршневая полость выполнена с одного торца сообщающейся с посадочной поверхностью по всему ее диаметру и закрытой с другого торца. Вблизи этого торца в боковой поверхности поршневой полости выполнены первое и второе клапанные отверстия, гидравлически соединяющие поршневую полость соответственно со всасывающей и нагнетательной камерами. При этом внутри корпуса выполнены:
- уравнительная полость, гидравлически связанная с посадочной поверхностью;
- полость охлаждения;
- первый калиброванный канал смазки, гидравлически соединяющий боковую поверхность корпуса с поршневой полостью;
- второй калиброванный канал смазки, гидравлически соединяющий боковую поверхность корпуса с посадочной поверхностью.
Авторами полезной модели изготовлен опытный образец заявляемого цилиндра, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый цилиндр компрессора реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на машиностроительном предприятии найдет широкое применение в области компрессоростроения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ №2371609 на изобретение, МПК F04B 53/14, F04B 39/00, опубл. 2009 г.