СИММЕТРИЧНО-ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2004 года по МПК F04B27/08 

Изобретение относится к области машиностроения.

Известен аксиально-поршневой компрессор, содержащий блок цилиндров с поршнями и штоками, связанные с механизмом преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней при помощи подшипников качения (SU 861656 A, 07.09.1981)

Задачей изобретения является обеспечение динамической уравновешенности движущихся частей, уменьшение потерь мощности на трение, повышение надежности в работе.

Указанная задача достигается тем, что механизм преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней выполнен в виде установленных с двух сторон блоков цилиндров, жестко закрепленных на валу барабанов с синусоидальными замкнутыми каналами симметрично относительно блоков цилиндров, в которых установлены подшипники качения, ось одного из которых закреплена на пружинах между ними и стенкой синусоидальных каналов барабанов.

На фиг.1 изображен продольный разрез компрессора по цилиндрам сжатия первой ступени; на фиг.2 - система газораспределения компрессора; на фиг.3 - вид на привода клапанов; на фиг.4 - расположение подшипников качения на штоках; на фиг.5 - развертки синусоидальных каналов частей барабанов первой ступени сжатия; на фиг.6 - расположение цилиндров двухступенчатого компрессора.

Компрессор содержит четыре цилиндра 1 первой ступени (фиг.1, 6) и четыре цилиндра 2 второй ступени (фиг.6). В каждом цилиндре два соответствующих поршня 3, 4 (фиг.1, 2) со штоками 5. Штоки располагаются в опорах скольжения 6, состоящих из двух рядов подшипников качения - вертикального и горизонтального. Механизм преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах выполнен в виде вала 7; двух жестко закрепленных на нем барабанов 8,9; двух синусоидальных замкнутых каналов АБС для каждой ступени сжатия на каждом из барабанов (фиг.3); подшипников качения штоков 10 (фиг.4), причем ось одного из подшипников, работающего с меньшей нагрузкой, для компенсации неизбежных при эксплуатации зазоров прижата до стенки канала АБС пружинами 11. Вал зафиксирован в крышках центральной части компрессора опоро-упорным подшипником и опорным подшипником 13. Привод клапанами газораспределения выполнен в виде двух кулачковых дисков 14, 15 управления впускным и выпускным клапаном управления первой ступени сжатия; дисков 16, 17 управления клапанами второй ступени сжатия (фиг.1); толкателей 18, 19 первой ступени сжатия (фиг.2, 3); толкателей 20 второй ступени сжатия; коромысел 21, 22, непосредственно клапанов 23, пружин их закрытия 24. Рубашка охлаждения цилиндров компрессора образована двумя соосными цилиндрами 25, 26, толкатели клапанов расположены в каналах 27. Охлаждение газа происходит в выносных газоохладителях после первой и второй ступеней сжатия.

Компрессор работает следующим образом. Рассматриваем работу верхнего цилиндра первой ступени. Вал 7, совместно с барабанами 8, 9 совершает вращательное движение под действием привода компрессора. При этом при прохождении участка АБ синусоидальных каналов подшипниками качения 10 штоки 5 раздвигают поршни 3, 4 в цилиндре 1. Этому положению соответствует кулачок на диске 14, который воздействует на толкатель 18, тот в свою очередь передвигает коромысло 22, открывая впускной клапан 23, сжимая при этом пружину 24. В положении прохождения подшипниками качения 10 точки Б синусоидального канала кулачок на диске 14 заканчивается, под действием пружины 24 клапан 23 закрывается, коромысло и толкатель возвращаются в исходное положение. При прохождении подшипниками качения 10 участка БС синусоидального канала штоки 5 сдвигают поршни 3, 4 в цилиндре 1 друг к другу. При этом на диске 15 расположен кулачок, который передвигает толкатель 19, коромысло 22, открывая выпускной клапан 23, сжимая пружину 24. При прохождении подшипниками качения 10 у точки С синусоидального канала барабанов 8,9 кулачок на диске 15 заканчивается, пружина 24 закрывает клапан 23, коромысло и толкатель возвращаются в первоначальное положение.

Аналогично работает цилиндр и система газораспределения второй ступени сжатия от кулачковых дисков 16, 17 управления клапанами. После первой и второй ступеней сжатия газ охлаждается в выносных газоохладителях.

Выполнение механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение штоков в виде двух закрепленных на одном валу барабанов, на которых имеются зеркально противоположные синусоидальные замкнутые каналы, а в них помещены подшипники качения для перемещения штоков, а штоки благодаря размещению в опорах скольжения и на поршнях цилиндров имеют возможность движения только по осям цилиндров, позволяет обеспечить динамическую уравновешенность движущихся частей компрессора, уменьшить потери на трение. А применение пружин, выбирающих зазоры подшипников качения в синусоидальных каналах для передвижения штоков, повышает надежность работы компрессора.

Устройство предназначено для использования в области машиностроения. Симметрично-поршневой компрессор содержит блок цилиндров, в каждом из которых происходит сжатие газа между двумя приближающимися поршнями. Механизм преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней и сочлененных с ними штоков реализуется в виде двух барабанов, жестко сидящих на валу с каждой стороны блока цилиндров, синусоидальных замкнутых каналов, зеркально противоположных на каждом барабане, в которых размещены подшипники качения, закрепленные на штоках, а сами штоки расположены в опорах скольжения, фиксирующих перемещение штоков только вдоль осей соответствующих цилиндров. Подшипники качения закреплены на штоках через оси. Ось подшипника, не испытывающего рабочей нагрузки, прижата пружиной для выборки возникающих при эксплуатации зазоров. Повышается надежность работы компрессора, обеспечивается динамическая уравновешенность движущихся частей; уменьшаются потери мощности на трение. 6 ил.

Симметрично-поршневой компрессор, содержащий блок цилиндров с поршнями и штоками, связанными с механизмом преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней при помощи подшипников качения, отличающийся тем, что механизм преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней выполнен в виде установленных с двух сторон блоков цилиндров, жестко закрепленных на валу барабанов с синусоидальными замкнутыми каналами симметрично относительно блоков цилиндров, в которых установлены подшипники качения, ось одного из которых закреплена на пружинах между ними и стенкой синусоидальных каналов барабанов.