ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ Российский патент 1997 года по МПК F04B35/04 

Предлагаемое изобретение относится к компрессоростроению и предназначено для получения сжатого газа с невысоким давлением или создания вакуума.

Известны поршневые компрессоры, содержащие установленный в корпусе поршень, который с помощью кривошипно-шатунного механизма соединен с приводом. Компрессоры снабжены входным трубопроводом с всасывающим клапаном и выходным трубопроводом с нагнетательным клапаном. При перемещении поршня на увеличение объема под влиянием разности давлений всасывающий клапан открывается и поршень будет всасывать газ в цилиндр.

При движении поршня в обратном направлении поршень сжимает газ, находящийся в цилиндре. Всасывающий клапан закрыт в течение всего процесса сжатия. Нагнетательный клапан закрыт до тех пор, пока разность давлений в цилиндре и выходном трубопроводе не преодолеет натяжение пружины. Когда это произойдет, нагнетательный клапан откроется и поршень будет вытеснять газ в выходной трубопровод [1]
Описанный поршневой компрессор выполнен по общеизвестной схеме и не может быть использован в качестве бесшумного, недорогого компрессора с невысоким давлением.

Наиболее близким по технической сути и областям применения является поршневой компрессор с электрическим приводом, содержащий установленные в корпусе с выходным и входным отверстиями промежуточную клапанную пластину и поршень, связанный при помощи кривошипно-шатунного механизма с валом электродвигателя, и шумопоглощающий фильтр [2]
Однако этот компрессор выполнен также по общеизвестной схеме и изготовляется по традиционной технологии, что не позволяет значительно снизить трудоемкость при его изготовлении и повысить надежность его работы.

Предложенный поршневой компрессор, предназначенный для получения сжатого газа с невысоким давлением и используемый для нагнетания воздуха в камере баллонов легковых автомобилей и мотоциклов для создания вакуума в медицинской промышленности, лишен указанных недостатков.

Сущность изобретения заключается в том, что в предложенном поршневом компрессоре с электрическим приводом, содержащем установленные в корпусе с входным и выходным отверстиями промежуточную клапанную пластину и поршень, связанный при помощи кривошипно-шатунного механизма с валом электродвигателя, и шумопоглощающий фильтр, шатун выполнен в виде 2-х штампованных из стального листа с полусферой на концах и жестко закрепленных, например заклепками, половин с полуцилиндрами на концах.

На концах штампованных половин выполнены отверстия, в которые установлены цилиндрические втулки с буртиками, причем между втулкой и шатуном размещено эластичное кольцо, например резиновое.

В кривошипно-шатунном механизме палец кривошипа фиксируется в отверстии с помощью анаэробных композиционных материалов, например с использованием герметика. Аналогично может быть выполнено и крепление самого кривошипа на валу электродвигателя.

На торцевые поверхности промежуточной клапанной пластины нанесен слой термостойкой резины толщиной 0,3-0,4 мм. Кроме того, предлагаемый компрессор снабжен шумопоглощающим фильтром, выполненным в виде 2-х наружных металлических сеток и 2-х войлочных прокладок, между которыми размещены шарики, изготовленные из металлических материалов или из нержавеющих сплавов. Фильтр установлен в входном отверстии при работе компрессора на нагнетание и в выходном отверстии при работе на создание вакуума. В корпусе компрессора в зоне кривошипно-шатунного механизма предусмотрено окно, герметично закрытое прозрачным материалом.

На дополнительном валу, связанном с валом электродвигателя установлен вентилятор, диаметр лопастей которого больше диаметра электродвигателя для охлаждения последнего компрессора.

Описанная совокупность существенных признаков позволяет создать оптимальную конструкцию компрессора с низкой себестоимостью и повышенным ресурсом его работы.

На фиг. 1 представлен общий вид компрессора, на фиг.2 конструкция шатуна, на фиг. 3 конструктивное исполнение обрезиненной промежуточной клапанной пластины, на фиг. 4 конструктивное выполнение шумопоглощающего фильтра, на фиг. 5 часть корпуса с окном, закрытым прозрачным материалом, на фиг. 6 представлен компрессор с дополнительным вентилятором.

Поршневой компрессор с электрическим приводом содержит установленные в корпусе 1 с входным и выходным отверстиями 2 и 3 промежуточную клапанную пластину 4 и поршень 5, связанный при помощи кривошипно-шатунного механизма 6 с валом 7 электродвигателя 8, и шумопоглощающий фильтр 9.

Шатун 10 кривошипно-шатунного механизма 6 выполнен в виде 2-х штампованных из стального листа половин, жестко закрепленных между собой любым известным способом, например с помощью заклепок 12.

На концах шатуна 10 в образовавшихся полуцилиндрах 13 размещены компенсационные элементы, выполненные в виде цилиндрических втулок 14 с буртиками 15, причем между втулкой 14 и шатуном 10 размещено эластичное кольцо 16, например резиновое.

Такой вариант выполнения шатуна позволяет снизить затраты на изготовление компенсационных элементов.

В предложенном компрессоре палец 17 кривошипа 18 крепится с помощью анаэробных композиционных материалов, например анаэробных герметиков Унигерм-9, Анатерм 117 и др. Аналогичное крепление может быть осуществлено и самого кривошипа 18 на валу 7 электродвигателя.

Такое выполнение позволяет снизить класс точности отверстий 19 и 20, выполненных в кривошипе 18, и не требует специального оборудования в случае когда палец 17 фиксируется в кривошипе 18 путем его запрессовки.

В конечном счете, данное изменение позволяет снизить себестоимость всего компрессора.

В предлагаемом компрессоре седла клапанов всасывания и нагнетания размещены на промежуточной клапанной пластине 4 (см. фиг. 3) и выполнены в виде отверстий 21 и 22, контактирующих с клапанами 23 и 24, для снижения шума, создаваемого при работе клапанов, и повышения герметичности клапанов, промежуточная клапанная пластина покрыта с двух сторон слоем термостойкой резины 25 толщиной 0,3-0,4 мм. Резина может быть нанесена методом вулканизации или приклеена специальным клеем.

Данное конструктивное решение одновременно снижает трудоемкость изготовления пластины 4, т.к. не требует высокого класса обработки на ее торцевых поверхностях.

Шумопоглощающий фильтр 9 (см. фиг. 4), который устанавливается в входном отверстии 2, когда компрессор работает на нагнетание, и в выходном отверстии 3, когда он работает на создание вакуума, выполнен в виде 2-х наружных металлических сеток 26 и 2-х войлочных прокладок 27, между которыми размещены шарики 28, изготовленные из неметаллических материалов или из нержавеющих сплавов, с диаметром 1,5-2 мм.

В корпусе 1 компрессора в зоне кривошипно-шатунного механизма 6 (см. фиг. 5) предусмотрено окно 29, герметично закрытое прозрачным материалом. Окно дает возможность изучения работы отдельных механизмов в эксплуатации, оценить состояние узлов и деталей и установить срок эксплуатации компрессора по техническому состоянию.

При использовании в качестве привода электродвигатель с вентилятором 30 (см. фиг. 6) охлаждения его обмотки на двигатель с противоположной стороны устанавливается второй вентилятор 31 с диаметром лопастей большим, чем диаметр самого двигателя, причем конструкция этих лопастей позволяет изменить поток воздуха вентилятора 31 на 180^o, что позволяет производить обдув не только корпуса приводного электродвигателя, но и снизить температуру самого поршневого компрессора, повысив тем самым долговечность его работы.

Дополнительный вентилятор 31 приводится во вращение от основного электродвигателя 32 через валик 33.

Работаем поршневой компрессор с электрическим приводом следующим образом.

При включении электродвигателя 8 или 32 и движении поршня 5 из верхней мертвой точки открывается клапан 23 и происходит через шумопоглощающий фильтр 9 всасывание воздуха из атмосферы или из вакуумируемой полости (на чертежах не показана).

При прохождении воздуха через шумопоглощающий фильтр 9 поток воздуха разбивается на струйки не только войлочными прокладками 27, но и еще на более мелкие частички при прохождении потока через слой шариков 28, что позволяет снизить уровень шума в несколько раз. Засасывание воздуха происходит до тех пор, пока поршень 5 не достигнет нижней мертвой точки. При движении поршня 5 из нижней мертвой точки вверх начинается процесс сжатия, и при достижении давления газа в рабочей камере, равного давлению нагнетания, открывается клапан 24 и начинается процесс нагнетания (откачки воздуха при создании вакуума) до тех пор, пока поршень 5 не достигнет верхней мертвой точки. Затем вышеописанный цикл повторяется до тех пор, пока в камере нагнетания не будет достигнуто заданное давление или не создастся необходимое разрежение.

Таким образом, предложенные отличительные признаки позволили снизить себестоимость поршневого компрессора, повысить надежность и ресурс его работы и снизить уровень шума при его работе.

Использование: изобретение относится к поршневым компрессорам с электрическим приводом и предназначено для создания избыточного давления или вакуума в заданной емкости. Сущность изобретения: шатун компрессора выполнен из двух штампованных половин с полуцилиндрами на концах, в отверстиях которых установлены втулки. Палец кривошипа фиксируется с помощью анаэробных композиционных материалов, торцевые поверхности клапанной пластины покрыты слоем термостойкой резины, а шумопоглощающий фильтр имеет мелкие шарики, изготовленные из неметаллических материалов. 6 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Поршневой компрессор с электрическим приводом, содержащий установленные в корпусе с входным и выходным отверстиями промежуточную клапанную пластину и поршень, связанный при помощи кривошипно-шатунного механизма с валом электродвигателя, и шумопоглощающий фильтр, отличающийся тем, что шатун выполнен в виде двух штампованных из стального листа и жестко закрепленных, например заклепками, половин с полуцилиндрами на концах и в образовавшихся отверстиях размещены цилиндрические втулки с буртиками, причем между втулкой и шатуном размещено эластичное кольцо, например резиновое. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что палец кривошипа фиксируется в отверстии с помощью анаэробных композиционных материалов, например, с использованием герметика. 3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что крепление кривошипа по валу электродвигателя выполнено при помощи анаэробного герметика. 4. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что на торцевые поверхности промежуточной клапанной пластины нанесен слой термостойкой резины толщиной 0,3 0,4 мм. 5. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что шумопоглощающий фильтр выполнен в виде двух наружных металлических сеток и двух войлочных прокладок, между которыми размещены шарики, изготовленные из неметаллических материалов или из нержавеющих сплавов, и установлен во входном отверстии компрессора при работе его при нагнетании и в выходном при работе на создание вакуума. 6. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе компрессора в зоне кривошипно-шатунного механизма предусмотрено окно, герметично закрытое прозрачным материалом. 7. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что в нем дополнительно предусмотрен второй вентилятор, установленный на валу двигателя, причем диаметр его больше диаметра электродвигателя для охлаждения последнего и компрессора.