КОМПРЕССОР С ГИДРОПРИВОДОМ Российский патент 2003 года по МПК F04B35/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к компрессорной технике для нагнетания газа под высоким давлением.

Известен компрессор с гидравлическим приводом, взятый за прототип, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры, включающие газовые и гидравлические полости с впускными и выпускными клапанами и поршни, закрепленные на концах общего штока, насос, соединенный через распределительное устройство с исполнительным механизмом с гидравлическими полостями, конечные выключатели, установленные с возможностью взаимодействия с поршнями в крайнем их положении (см. Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции. Обзорная информация. Серия ХМ 5, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1986).

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

Известен компрессор с гидроприводом, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры, включающие газовые и гидравлические полости с впускными и выпускными клапанами и поршни, закрепленные на концах общего штока, насос, соединенный через распределительное устройство с исполнительным механизмом с гидравлическими полостями, конечные выключатели, выполненные в виде штоков и установленные в сквозных отверстиях торцов цилиндров с возможностью взаимодействия с поршнями в крайнем их положении (GB 1359821 A, 10.07.1974).

Предлагаемым изобретением решается задача упрощения конструкции и повышения надежности работы устройства.

Для достижения этого технического результата компрессор с гидроприводом, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры, включающие газовые и гидравлические полости с впускными и выпускными клапанами и поршни, закрепленные на концах общего штока, насос, соединенный через распределительное устройство с исполнительным механизмом с гидравлическими полостями, конечные выключатели, установленные с возможностью взаимодействия с поршнями в крайнем их положении, согласно изобретению штоки выключателей жестко связаны между собой и исполнительным механизмом распределителя, расположенного отдельно от цилиндров.

Кроме того, штоки выключателей жестко связаны между собой и снабжены упором для взаимодействия с исполнительным механизмом распределителя.

Выключатели могут быть снабжены гидроцилиндрами, причем поршни гидроцилиндров соединены со штоками выключателей, а поршневые полости - с исполнительным механизмом распределителя.

Штоковые полости гидроцилиндров выключателей соединены с противоположными гидравлическими полостями компрессора, причем площадь сечения штока выключателя равна половине площади поршня.

Исполнительный механизм распределителя выполнен в виде двуполостного гидроцилиндра, соединенного полостями со смежными поршневыми полостями гидроцилиндров выключателей.

Штоки выключателей выполнены двухступенчатыми с образованием дополнительной штоковой полости, смежной с поршневой и сообщенной с атмосферой.

Насос соединен непосредственно с входом и выходом распределителя, а на входе и выходе насоса установлены газогидравлические демпферы.

В предлагаемом устройстве отсутствует электрическая схема. Для управления распределительным устройством используют усилие, создаваемое в газовой полости при ее заполнении. Конечные выключатели выполнены разгруженными, усилие управления ими - минимальное.

На фиг. 1 представлена схема общего вида устройства с конечными выключателями в виде жестко соединенных штоков;

на фиг.2 представлена схема соединения полостей гидроцилиндров конечных выключателей с исполнительным механизмом распределителя;

на фиг.3 - схема соединения полостей гидроцилиндров конечных выключателей с гидравлическими полостями компрессора;

на фиг.4 - выносной элемент на фиг.2;

на фиг.5. - выполнение выключателя с двухступенчатым штоком;

на фиг.6 - вариант выполнения компрессора без бака с газовыми демпферами.

Компрессор содержит оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры 1 и 2 (фиг.1), включающие газовые полости 3 и 4 и гидравлические полости 5 и 6 соответственно. Поршни 7 и 8 закреплены на концах общего штока 9. Гидравлические полости 5 и 6 соединены через распределительное устройство 10 с исполнительным механизмом 11 с насосом 12 и с баком 13. Конечные выключатели выполнены в виде штоков 14 и 15 и установлены в сквозных отверстиях смежных торцов 16 и 17 полостей 5 и 6 соответственно, с возможностью взаимодействия с поршнями 7 и 8 в их крайнем положении.

Штоки 14 и 15 жестко соединены между собой и снабжены упором 18, выполненным, например, в виде рукоятки, для взаимодействия с исполнительным механизмом 11 распределительного устройства 10.

Газовые полости 3 и 4 соединены через всасывающие клапаны 19 и 20 и нагнетательные клапаны 21 и 22 со всасывающей и нагнетательной магистралями 23 и 24 соответственно.

Для обеспечения возможности расположения распределительного устройства 10 (фиг.2) отдельно от цилиндров 1 и 2 конечные выключатели снабжены гидроцилиндрами 25 и 26, поршни 27 и 28 которых кинематически связаны со штоками 14 и 15. Поршневые полости 29 и 30 гидроцилиндров 25 и 26 соединены со смежными полостями 31 и 32 соответственно исполнительного механизма распределителя 10, выполненного, например, в виде двуполостного гидроцилиндра 33 с поршнем 34.

Для снижения усилия перемещения штоков 14 и 15 (фиг. 3 и 4) штоковая полость 35 гидроцилиндра 25 соединена с гидравлической полостью 6, а штоковая полость 36 гидроцилиндра 26 соединена с гидравлической полостью 5 компрессора.

Для снижения давления в полостях исполнительного механизма 33 (фиг. 5) при одновременном увеличении объема поршневых полостей 29 и 30 гидроцилиндров 25 и 26 штоки 14 и 15 выполнены двухступенчатые с образованием дополнительных штоковых полостей 37 и 38 соответственно, соединенных с атмосферой.

Для предотвращения возникновения пульсаций давления на выходе насоса 12 (фиг. 6) и вакуума на его входе при реверсе поршней 7 и 8 насос 12 непосредственно связан со входом и выходом распределителя 10 (на фиг.6 не указаны), а всасывающая и нагнетательная линии (на фиг.6 не указаны) насоса 12 снабжены газожидкостными демпферами (компенсаторами) 38 и 39 соответственно, газовые полости 40 и 41 которых предварительно заполняют рабочим газом, например природным.

Компрессор с гидроприводом работает следующим образом.

При включении насоса 12 жидкость подают, например, в полость 5. При этом поршень 7 перемещается в крайнее левое положение, увлекая поршень 8 на штоке 9. В это время газ под давлением 15-20 МПа из магистрали 23 через обратный клапан 19 поступает в газовую полость 3. При занятии поршнем 7 своего крайнего левого положения поршень 8 утапливает шток 15, переключая упором 18 исполнительный механизм 11 распределительного устройства 10. Затем жидкость насосом 12 подается в полость 6. При заполнении жидкостью полости 6 поршень 8 перемещается вправо, увлекая за собой шток 9 и поршень 7. В это время происходит всасывание газа под давлением 15-20 МПа из магистрали 23 через обратный клапан 20. Одновременно происходит сжатие газа в полости 3, в результате чего газ, закрывая клапан 19, из полости 3 через клапан 21 поступает под давлением 25-32 МПа в магистраль 24. При достижении поршнем 8 крайнего правого положения поршень 7 утапливает шток 14, взаимодействуя упором 18 с исполнительным механизмом 11 и переключая распределительное устройство 10.

Далее цикл повторяется.

Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршней 7 и 8 меняется положение исполнительного механизма 11 и осуществляется поочередное переключение распределительного устройства 10 из одного положения в другое, обеспечивая перекачку газа из магистрали 23 в магистраль 24 под более высоким давлением.

При снабжении выключателей гидроцилиндрами 25 и 26 поршень 7, перемещаясь вправо, в своем крайнем правом положении он взаимодействует со штоком 14, перемещая одновременно и поршень 27 гидроцилиндра 25, при этом жидкость полости 29 перетекает в полость 31 исполнительного механизма 33, перемещая поршень 34 вправо и переключая распределительное устройство 10. При перемещении поршня 8 влево он в своем крайнем левом положении взаимодействует со штоком 15, перемещая одновременно поршень 28 гидроцилиндра 26, при этом жидкость из полости 30 перетекает в полость 32 исполнительного механизма 33. При этом жидкость из полости 31 исполнительного механизма 33 поступает в поршневую полость 29 гидроцилиндра 25, перемещая поршень 27 со штоком 14 в исходное положение и переключая распределительное устройство 10.

Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршней 7 и 8 меняется положение поршня 34 исполнительного механизма 33, в результате чего происходит переключение распределителя 10 из одного положения в другое, обеспечивая перекачку газа из магистрали 24 в магистраль 23 под более высоким давлением.

Рассмотрим работу компрессора с разгруженными гидроцилиндрами 25 и 26 (фиг.3 и 4).

При выполнении площади сечения штока 14 и 15 равной половине площади поршня 27 и 28 соответственно усилие на поршни 27 и 28 одинаково и складывается из усилия на штоки 14, 15 и на поверхность поршней 27, 28 со стороны штоковых полостей 35 и 36, поэтому для перемещения штоков 14 и 15 со стороны поршней 7 и 8 соответственно оно определяется лишь силой трения в уплотнительных элементах гидроцилиндров 25, 26 и 33.

Выполняя штоки 14 и 15 (фиг.5) двухступенчатыми, с образованием дополнительных штоковых полостей 37 и 38, сообщенных с атмосферой, уменьшают давление в поршневых полостях 29 и 30 с одновременным увеличением объема полостей 29, 30 и 31 и 32. Это снижает утечки жидкости и позволяет сохранять работоспособность конструкции при незначительных утечках.

При установке на всасывающей и нагнетательной линиях насоса 12 (фиг.6) газогидравлических демпферов 39 и 40 гидропривод компрессора может быть выполнен замкнутым без бака 13. Кроме того, при реверсе поршней 7 и 8, когда скорость штока 9 равна нулю, исключаются пульсации давления на выходе и кавитация на входе насоса 12. Газовые полости 41 и 42 демпферов 39 и 40 предварительно заполняются рабочей средой, например природным газом, что позволяет повысить надежность и безопасность работы компрессора.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет существенно упростить конструкцию и повысить надежность работы компрессора с гидроприводом.

Устройство предназначено для использования в области машиностроения, в компрессорной технике для нагнетания газа под высоким давлением. Компрессор содержит оппозитно установленные, жестко соединенные цилиндры с впускными и выпускными клапанами. Поршни закреплены на общем штоке. На торцах цилиндров закреплены конечные выключатели, выполненные в виде штоков, соединенные между собой через исполнительный механизм распределительного устройства. Насос соединен через распределительное устройство с полостями цилиндров. При возвратно-поступательном движении поршней происходит поочередное переключение распределительного устройства из одного положения в другое, в результате чего обеспечивается перекачка газа из магистрали в магистраль под более высоким давлением. Упрощается конструкция и повышается надежность работы устройства. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Koмпpeccop с гидроприводом, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры, включающие газовые и гидравлические полости с впускными и выпускными клапанами и поршни, закрепленные на концах общего штока, насос, соединенный через распределительное устройство с исполнительным механизмом с гидравлическими полостями, конечные выключатели, выполненные в виде штоков, установленных в сквозных отверстиях торцов цилиндров, с возможностью взаимодействия с поршнями в крайнем их положении, отличающийся тем, что штоки выключателей жестко связаны между собой и исполнительным механизмом распределителя, расположенного отдельно от цилиндров.2. Компрессор с гидроприводом по п.1, отличающийся тем, что штоки выключателей снабжены упором для взаимодействия с исполнительным механизмом распределителя.3. Компрессор с гидроприводом по п.1, отличающийся тем, что выключатели снабжены гидроцилиндрами, причем поршни гидроцилиндров соединены со штоками выключателей, а поршневые полости - с исполнительным механизмом распределителя.4. Компрессор с гидроприводом по п.3, отличающийся тем, что штоковые полости гидроцилиндров выключателей соединены с противоположными гидравлическими полостями компрессора, причем площадь сечения штока выключателя равна половине площади поршня.5. Компрессор с гидроприводом по п.4, отличающийся тем, что исполнительный механизм распределителя выполнен в виде двуполостного гидроцилиндра, соединенного полостями со смежными поршневыми полостями гидроцилиндров выключателей.6. Компрессор с гидроприводом по п.4, отличающийся тем, что штоки выключателей выполнены двухступенчатыми с образованием дополнительной штоковой полости, смежной с поршневой и сообщенной с атмосферой.7. Компрессор с гидроприводом по п.1, отличающийся тем, что насос соединен непосредственно с входом и выходом распределителя, а на входе и выходе насоса установлены газогидравлические демпферы.