КОМПРЕССОР Российский патент 1999 года по МПК F04B35/02 

Изобретение относится к поршневому типу компрессоров и предназначено для сжатия воздуха до высоких давлений, для получения жидкого кислорода, сжигания газов, а также для получения низких температур.

Изобретение обратимо и может быть использовано как вакуум-насос.

Наиболее близким аналогом является компрессор, включающий вертикально установленные цилиндры с поршнями, функцию которых выполняет рабочая жидкость, всасывающие и нагнетательные клапаны, двигатель с вращательным движением вала и гидропреобразователь вращательного движения двигателя в возвратно-поступательное движение поршней, выполненный в виде насоса и вентилей управления с системой трубопроводов для изменения тактности на цилиндрах (RU 1166557 C, 1983).

Известный компрессор не позволяет получить высокое давление при одноступенчатом сжатии.

Задача изобретения - достижение высоких давлений при одноступенчатом сжатии, снижение энергоемкости сжатия, упрощение конструкции и ее стоимости, возможность работы компрессора в качестве вакуум-насоса.

Техническое решение задачи обеспечивается тем, что между всасывающей трубой насоса и цилиндрами установлена закрытая емкость для слива в нее отработанных в цилиндрах гидропоршней, а на закрытой емкости установлена вертикальная дренажная трубка, верхняя часть которой достигает отметки головки цилиндров и открытая в атмосферу для удаления дренажных газов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид компрессора в предстартовом положении, на фиг. 2 - общий вид компрессора при его работе.

Компрессор включает в себя два вертикально установленных цилиндра 1 (левый и правый), на которых закреплены головки 2 с всасывающим (в цилиндр) клапаном 3 и напорным (из цилиндра) клапаном 4. Последний соединяется с ресивером 5 через обратный клапан 6 и напорный трубопровод 7. Функцию поршней в цилиндрах выполняет рабочая жидкость (гидропоршень) 8. Нижние торцы цилиндров перекрыты нижней головкой 9. На каждом цилиндре в нижней части установлен напорный трубопровод (в цилиндр) 10 и сливной трубопровод 11 (из цилиндра).

Под цилиндрами установлен гидравлический преобразователь вращательного движения двигателя 12 в возвратно-поступательное движение гидропоршней 8, выполненный в виде насоса 13 и вентилей управления с системой трубопроводов. Между всасывающей трубой насоса 13 и цилиндрами установлена закрытая емкость 14 для слива в нее отработанных в цилиндрах гидропоршней то с левого, то с правого цилиндров через сливные трубопроводы 11 и вентиль 15. Через напорные трубопроводы 10 и вентиль 16 насос может подавать рабочую жидкость то на левый, то на правый цилиндры.

Для удаления дренажных газов из отработанных в цилиндрах гидропоршней на закрытой емкости 14 установлена вертикальная дренажная труба 17, верхняя часть которой достигает головки 2 и открыта в атмосферу.

С целью исключения в цилиндрах мертвого объема при сжатии, верхняя мертвая точка (ВМТ) устанавливается через систему управления над напорным клапаном 4, нижняя мертвая точка (НМТ) может находиться вблизи нижней головки 9. Через систему управления вентилями 15 и 16 обеспечивается перемена тактности.

Принцип управления цилиндрами таков: если в одном цилиндре осуществляется такт сжатия, то в другом цилиндре осуществляется такт всасывания, т.е. происходит слив отработанного гидропоршня в емкость 14.

Компрессор может работать в режиме вакуум-насос без изменения принципа работы и существенных конструктивных изменений.

Работа компрессора достигается выполнением следующих операций:
1. Цилиндры заливаются рабочей жидкостью по следующей норме: левый цилиндр до отметки НМТ, а правый до ВМТ (т.е. над клапаном 4) при нейтральном положении вентилей 15 и 16 (полная изоляция цилиндров от насоса и от емкости 14 и между собой) фиг. 1.

2. Включается двигатель 12, после достижения необходимого напора в насос вентиля 15 и 16 системой управления переключаются на первый рабочий режим, при котором насос нагнетает рабочую жидкость в левый цилиндр (такт сжатия при закрытом клапане 3), через напорный трубопровод 10. Одновременно из правого цилиндра гидропоршень начинает сливаться в емкость 14 (такт всасывания при открытом клапане 3) через сливной трубопровод 11. При этом скорости напорного и сливного потоков в цилиндрах всегда будут равны в силу постоянства расходов по напору и по всасыванию.

На фиг. 2 показан компрессор, где в левом цилиндре гидропоршень приближается к ВМТ (такт сжатия), а на правом цилиндре происходит слив гидропоршня в емкость 14 (такт всасывания ). К мертвым точкам гидропоршни подойдут одновременно в силу неразрывности напорного и сливного гидропотоков.

3. По достижении в левом цилиндре гидропоршнем ВМТ заканчивается такт сжатия, а на правом цилиндре синхронно гидропоршень опустится до НМТ, закончится такт всасывания. Это является сигналом к перемене тактности.

4. Перемена тактности, при которой у крайних мертвых точек гидропоршни меняют свое направление движения: такт сжатия переходит в такт всасывания и наоборот. Это осуществляется через систему управления путем одновременного перевода вентилей 15 и 16 на второй режим работы, при котором насос начинает нагнетать рабочую жидкость в правый цилиндр через напорный трубопровод 10, а с левого цилиндра начинается слив отработанного гидропоршня в емкость 17 через сливной трубопровод 9 (не показано).

Далее происходит повторение работы цилиндров, описанное в п.2 и п. 3.

Часть рабочей жидкости будет уноситься со сжатым газом в ресивер. Ее убыль будет компенсироваться доливкой ее через дренажную трубу 17.

Компрессор предназначен для сжатия воздуха до высоких давлений, а также может быть использован как вакуум-насос. В компрессоре с вертикально установленными цилиндрами функцию поршней выполняет рабочая жидкость. В цилиндрах расположены всасывающие и нагнетательные клапана. Гидропреобразователь вращательного движения двигателя в возвратно-поступательное движение поршней выполнен в виде насоса и вентилей управления с системой трубопроводов для изменения тактности на цилиндрах. При перемещении поршня из верхней мертвой точки к нижней мертвой точке рабочая жидкость сливается в закрытую емкость, установленную между всасывающей трубой насоса и цилиндрами. Емкость содержит вертикальную дренажную трубку, верхняя часть которой достигает отметки головки цилиндров и открыта в атмосферу. Такое выполнение компрессора позволяет получить высокое давление при снижении энергоемкости сжатия и обеспечивает возможность работы в качестве вакуум-насоса. 2 ил.

Компрессор, включающий вертикально установленные цилиндры с поршнями, функцию которых выполняет рабочая жидкость (гидропоршень), всасывающие и нагнетательные (газовые) клапаны, двигатель с вращательным движением вала и гидропреобразователь вращательного движения двигателя в возвратно-поступательное движение поршней, выполненный в виде насоса и вентилей управления с системой трубопроводов для изменения тактности на цилиндрах, отличающийся тем, что между всасывающей трубой насоса и цилиндрами установлена закрытая емкость для слива в нее отработанных в цилиндрах гидропоршней, а на закрытой емкости установлена вертикальная дренажная трубка, верхняя часть которой достигает отметки головки цилиндров и открытая в атмосферу для удаления дренажных газов.