ГИДРОПРИВОДНОЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2003 года по МПК F04B35/02 

Изобретение относится к компрессорной технике, более конкретно к устройствам для создания высоких давлений газа.

Известен гидравлический компрессор, содержащий цилиндр гидродвигателя с поршнем, на концах штока которого закреплены поршни оппозитно размещенных компрессорных цилиндров, выполненных равным внутренним диаметром с цилиндром гидродвигателя, при этом шток установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно поршня, жестко закрепленного в средней части цилиндра гидродвигателя с образованием двух штоковых полостей, гидропривод гидродвигателя, включающий насос, гидрораспределитель, линии нагнетания и слива, при этом по обе стороны поршня размещены механизмы переключения для взаимодействия компрессорных поршней с золотником гидрораспределителя (описание к патенту GB 1359821 от 10.07.1974).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции вследствие использования электрогидравлической системы управления распределителем и с подводом дополнительной энергии для управления, что снижает надежность работы устройства.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и быстродействия компрессора за счет обеспечения дополнительного теплосъема рабочей жидкостью с внутренних поверхностей компрессорных цилиндров.

Для достижения этого технического результата в компрессоре с гидроприводом, содержащем цилиндр гидродвигателя с поршнем, на концах штока которого закреплены поршни оппозитно размещенных компрессорных цилиндров, выполненных равным внутренним диаметром с цилиндром гидродвигателя, при этом шток установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно поршня, жестко закрепленного в средней части цилиндра гидродвигателя с образованием двух штоковых полостей, гидропривод гидродвигателя, включающий насос, гидрораспределитель, линии нагнетания и слива, при этом по обе стороны поршня размещены механизмы переключения для взаимодействия компрессорных поршней с золотником гидрораспределителя, согласно изобретению механизмы переключения снабжены досылочными устройствами релейного типа, размещенными между компрессорными поршнями и золотником гидрораспределителя. Конструктивное выполнение механизма переключения и досылочного устройства обеспечивают гибкую замкнутую механическую связь между поршнем в крайнем его положении и золотником гидрораспределителя.

Досылочное устройство релейного типа обеспечивает скачкообразное переключение золотника, исключающее остановку процесса переключения гидрораспределителя.

Компрессор с гидроприводом иллюстрируется чертежами, где
на фиг.1 представлена принципиальная схема устройства,
на фиг.2 - общий вид цилиндра гидродвигателя с компрессорными цилиндрами в сечении,
на фиг.3 - гидрораспределитель в сечении,
на фиг.4 - досылочное устройство в разрезе.

Гидроприводной компрессор содержит цилиндр 1 гидродвигателя с поршнем 2 и штоком 3. На концах штока 3 закреплены компрессорные поршни 4 и 3 оппозитно размещенных компрессорных цилиндров 6 и 7, имеющих поршневые полости 8 и 9. Гидропривод гидродвигателя включает насос 10, гидрораспределитель 11, линии 12 и 13 нагнетания и слива соответственно. Цилиндр гидродвигателя 1 и компрессорные цилиндры 6 и 7 выполнены с равным внутренним диаметром. Поршень 2 неподвижно закреплен в средней части цилиндра 1 и образует с компрессорными цилиндрами 6 и 7 одинаковые штоковые полости 14 и 15 соответственно. Шток 3 цилиндра гидродвигателя установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно поршня 2. По обе стороны поршня 2 размещены механизмы переключения для взаимодействия компрессорных поршней 4 и 5 с золотником 16 гидрораспределителя 11 через досылочные устройства релейного типа.

Механизм переключения выполнен в виде втулки 17 со скосом на образующей поверхности, снабженным фиксирующим пазом 18, и стержня 19, установленного в радиальном отверстии корпуса цилиндра 1. В фиксирующем пазе 18 по одну сторону стержня 19 размещен опорный шарик 20, а по другую - нажимные шарики 21 и 22. Втулка 17 подпружинена пружиной 23 и установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения до упора 24.

Досылочное устройство выполнено в виде профильного кулачка 25, например, с трапецеидальным сечением, подпружиненного пружиной 26 в направлении перемещения шарика 22 и золотника 16.

Компрессор снабжен обратными клапанами на входе газа в компрессор и его выходе 27, 28 и 29, 30 соответственно.

Линия 12 нагнетания снабжена устройством 31 для автоматического запуска насоса 10.

Компрессор с гидроприводом работает следующим образом.

При подаче газа под давлением на вход компрессора открываются обратные клапаны 27 и 28, при этом газ поступает в поршневые полости 8 и 9 компрессора.

При включении насоса 10 рабочую жидкость через гидрораспределитель 11 подают, например, в левую штоковую полость 14 компрессора, перемещая поршень 5 влево.

Вытеснение газа из левой поршневой полости 8 компрессора происходит через открытый клапан 28 под действием суммарного давления газа, поступающего в правую поршневую полость 9 компрессора через открытый клапан 29, и давления жидкости в левой штоковой полости 14 компрессора при закрытых клапанах 30 и 27.

При достижении крайнего левого положения поршень 5 взаимодействует с механизмом переключения, размещенным по правую сторону поршня 2, при этом втулка 17 перемещается влево, сжимая пружину 23. Шарик 20 перемещается по скосу на образующей поверхности втулки 17 и перемещает стержень 19, который взаимодействует с шариками 21 и 22. Шарик 22 накатывается на правую опорную поверхность профильного кулачка 25, сжимая пружину 26. При несовпадении осей шарика 22 и кулачка 25 пружина 26 разжимается и шарик 22 соскакивает с кулачка 25 влево и резко перемещает влево золотник 16 гидрораспределителя 11, переключая его на подачу рабочей жидкости в правую штоковую полость 14 компрессора.

Пружина 23 разжимается и втулка 17 возвращается в исходное положение до упора 24. Шарик 20 скатывается по скосу образующей поверхности втулки 17 в фиксирующий паз 18. При этом стержень 19 и шарик 21 опускаются вниз по радиальному отверстию, а шарик 22 остается между торцом золотника 16 и левой опорной поверхностью кулачка 25, предотвращая его перемещение вправо.

При подаче рабочей жидкости в правую штоковую полость 15 происходит перемещение поршней 4, 5 и штока 3 вправо. Под воздействием поршня 4 в его крайнем правом положении происходит перемещение вправо втулки 17, размещенной по левую сторону поршня 2. Опорный шарик 20 перемещается по скошенной опорной поверхности втулки 17 и толкает стержень 19. Стержень 19 через нажимные шарики 21 и 22 воздействует на левую опорную поверхность профильного кулачка 25 и перемещает его, сжимая пружину 26. При смещении оси шарика 22 относительно оси профильного кулачки 25 вправо происходит скачкообразное перемещение шарика 22 вправо под воздействием разжимающейся пружины 26 и перемещение вправо золотника 16, переключая его на подачу рабочей жидкости в левую штоковую полость 14 компрессора.

Вытеснение газа из правой поршневой полости 9 компрессора происходит через открытый клапан 30 под действием суммарного давления газа, поступающего в левую поршневую полость 8 компрессора через открытый клапан 27, и жидкости в правой штоковой полости 13 компрессора при закрытых клапанах 28 и 29. Далее цикл повторяется.

Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршней 4 и 5 меняется положение золотника 16 и осуществляется переключение гидрораспределителя 11, обеспечивающее перекачку газа под более высоким давлением.

Устройство 31 для автоматического запуска насоса 10 на прогрев масла в холодное время года соединяет линию нагнетания 12 со сливной линией 13 до прогрева масла до заданной вязкости (температуры). Соединение линии 12 нагнетания с гидрораспределителем 11 после прогрева масла до заданной температуры происходит автоматически.

Изобретение предназначено для использования в области компрессорной техники, в устройствах для создания высоких давлений газа. Компрессор содержит цилиндр гидродвигателя и оппозитно размещенные относительно него компрессорные цилиндры, снабженные поршнями, закрепленными на общем штоке. Гидропривод гидродвигателя включает насос, гидрораспределитель, линии нагнетания и слива. Штоковые полости компрессорных цилиндров выполнены равного диаметра со смежными полостями цилиндра гидродвигателя. Поршни компрессорных цилиндров имеют возможность взаимодействия с золотником гидрораспределителя через соответствующие механизм переключения и досылочное устройство релейного типа. При перемещении втулки механизма переключения шарик перемещает стержень, который через нажимные шарики воздействует на золотник через досылочное устройство релейного типа, выполненное в виде профильного кулачка, подпружиненного пружиной в направлении перемещения золотника и шарика. Повышается надежность и быстродействие компрессора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гидроприводной компрессор, содержащий цилиндр гидродвигателя с поршнем, на концах штока которого закреплены поршни оппозитно размещенных компрессорных цилиндров, выполненных равным внутренним диаметром с цилиндром гидродвигателя, при этом шток установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно поршня, жестко закрепленного в средней части цилиндра гидродвигателя с образованием двух штоковых полостей, гидропривод гидродвигателя, включающий насос, гидрораспределитель, линии нагнетания и слива, при этом по обе стороны поршня размещены механизмы переключения для взаимодействия компрессорных поршней с золотником гидрораспределителя, отличающийся тем, что механизмы переключения снабжены досылочными устройствами релейного типа, размещенными между компрессорными поршнями и золотником гидрораспределителя. 2. Гидроприводной компрессор по п. 1, отличающийся тем, что механизм переключения выполнен в виде подпружиненной втулки со скосом на образующей поверхности, снабженной фиксирующим пазом, и стержня, установленного в радиальном отверстии корпуса цилиндра гидродвигателя, а досылочное устройство выполнено в виде подпружиненного профильного кулачка, установленного в направлении, перпендикулярном перемещению золотника, причем стержень имеет возможность взаимодействия одним концом через опорный шарик с фиксирующим пазом втулки, а другим концом через нажимные шарики - с кулачком. 3. Гидроприводной компрессор по п. 1, отличающийся тем, что линия нагнетания снабжена устройством для автоматического запуска насоса.