ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ БЛОК КОМПРЕССОРА Российский патент 2005 года по МПК F04B25/02 

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в многоступенчатых поршневых компрессорах.

Известен дифференциальный цилиндропоршневой блок многоступенчатого компрессора, взятый за прототип как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату, содержащий цилиндр двойного действия с поршнем, шток, цилиндр высокого давления, поршень-плунжер, сальник и уравнительную полость перед последним, соединенную с источником низкого давления (SU № 1634819 A, F 04 B 25/02, 15.03.1991).

При этом в описанном блоке цилиндр двойного действия размещен между цилиндром высокого давления и сальником и в нем посредством поршня образованы две прямоточные уравнительные полости, каждая из которых соединена с источником более низкого давления. Причем полость перед сальником соединена с источником более высокого давления, чем уравнительная полость со стороны высокого давления. Кроме того, полость цилиндра высокого давления размещена в цилиндре одностороннего действия.

В описанном блоке достигнуто уравновешивание поршневых сил в ряду и также сальник разгружен от высокого давления. Однако недостатком этого блока является необходимость образования двух уравнительных полостей, одна из которых, со стороны сальника, должна иметь большее давление, чем другая (со стороны цилиндра высокого давления), а также необходимость подбора соотношения этих давлений и активных площадей поршня с обеих его сторон. Описанные недостатки усложняют конструкцию блока и обуславливают трудоемкость процесса уравновешивания поршневых сил. Кроме того, в цилиндре одностороннего действия высокого давления создаются неблагоприятные условия для работы поршневых колец, если это поршень, что способствует плохому поступлению смазки к кольцам и одностороннему износу последних и зеркала цилиндра. Если это плунжер, то обусловливает односторонний износ и плунжера и зеркала цилиндра.

Перечисленные недостатки снижают надежность работы компрессора, уменьшают ресурс его работы.

В основу изобретения поставлена задача создать дифференциальный цилиндропоршневой блок такой конструкции, которая бы путем изменения (упрощения) организации цилиндра высокого давления и уравнительной полости, а также в связи с этим изменения взаимного расшатывания цилиндра двойного действия и поршня-плунжера, обеспечила уменьшение трудоемкости процесса уравновешивания поршневых сил, а также позволила улучшить условия работы пары поршень-цилиндр.

Для решения поставленной задачи в дифференциальном цилиндропоршневом блоке компрессора, содержащем цилиндр двойного действия с поршнем, шток, цилиндр высокого давления, поршень-плунжер, сальник и уравнительную полость перед последним, соединенную с источником низкого давления, цилиндр высокого давления образован в цилиндре двойного действия со стороны сальника посредством поршня, закрепленного на конце штока с образованием цилиндра низкого давления с другой стороны этого поршня, при этом, шток выполнен ступенчатым с образованием участка меньшего диаметра со стороны сальника и участка большего диаметра со стороны цилиндра высокого давления. Последний участок выполнен в виде поршня-плунжера, который размещен в установленном соосно с сальником и цилиндром двойного действия, который жестко соединен с корпусом цилиндра двойного действия (цилиндра высокого давления), при этом уравнительная полость выполнена в дополнительном цилиндре в зоне перехода участка штока в виде поршня-плунжера в участок меньшего диаметра.

Образование цилиндра высокого давления в цилиндре двойного действия при помощи поршня, с другой стороны которого образован цилиндр низкого давления, обусловливает обеспечение лучших условий работы пары поршень-цилиндр. Это происходит потому, что в цилиндре двойного действия заключены две последовательно действующие ступени, вследствие чего происходит перекладка колец в канавках поршня во время его движения в одну, а потом в другую сторону, что обеспечивает возможность поступления смазки и способствует более равномерной нагрузке на поршень. Это, в свою очередь, повышает надежность работы компрессора и его ресурс. Размещение поршня на конце штока обусловливает использование одностороннего штока, а также обеспечивает образование в цилиндре двойного действия двух рабочих полостей, одна из которых высокого давления со стороны штока, а другая низкого давления с противоположной стороны. Выполнение штока ступенчатым позволяет разделить его на два участка, один из которых, меньшего диаметра, проходит через сальник и обеспечивает снижение веса штока и уменьшение габаритов сальника. Другой участок штока, большего диаметра, позволяет организовать цилиндр высокого давления, а также выполнить этот участок штока в виде поршня-плунжера, поместив его в дополнительном цилиндре соответствующего диаметра.

Размещение дополнительного цилиндра на участке штока большего диаметра соосно с сальником и цилиндром двойного действия, а также жесткое соединение его с последним обеспечивает создание направляющей для штока, что способствует улучшению условий работы сальника с одной стороны и поршневых колец поршня цилиндра двойного действия, к тому же, и цилиндра высокого давления. Кроме того, указанный дополнительный цилиндр вместе с размещенным в нем поршнем-плунжером создают уплотнение для цилиндра высокого давления со стороны уравнительной полости. Также выполнение штока ступенчатым и размещение его части в дополнительном цилиндре позволило организовать в последнем уравнительную полость перед сальником за счет перехода штока (поршня-плунжера) на меньший диаметр. Организация одной уравнительной полости обеспечивает упрощение ее конструкции и снижение трудоемкости процесса уравновешивания поршневых сил, то есть подбора давления в этой полости для уравновешивания поршневых сил, а также разгрузки сальника от высокого давления.

Таким образом, отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают решение поставленной задачи.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез дифференциального цилиндропоршневого блока компрессора.

Описанный дифференциальный цилиндропоршневой блок компрессора содержит цилиндр двойного действия 1 с поршнем 2, шток 3, цилиндр высокого давления 4, поршень-плунжер 5, сальник 6 и уравнительную полость 7 перед сальником 6, соединенную с источником низкого давления (не показано). При этом цилиндр высокого давления 4 образован в цилиндре двойного действия 1 со стороны сальника 6 посредством поршня 2, закрепленного на конце штока 3 с образованием цилиндра низкого давления 8 с другой стороны этого поршня. При этом шток 3 выполнен ступенчатым с образованием участка меньшего диаметра 9 со стороны сальника 6 и участка большего диаметра со стороны цилиндра высокого давления, выполненного в виде поршня-плунжера 5, который, кроме того, размещен в установленном соосно с сальником 6 и цилиндром двойного действия 1 дополнительном цилиндре 10. Последний также жестко соединен с корпусом цилиндра двойного действия 1 со стороны цилиндра высокого давления 4. Уравнительная полость 7 образована в дополнительном цилиндре в зоне перехода участка штока большего диаметра в виде поршня-плунжера 5 в участок меньшего диаметра 9. При этом цилиндр низкого давления оснащен всасывающим 11 и нагнетательным 12 штуцерами, а также всасывающим 13 и нагнетательным (не показан) клапанами. Цилиндр высокого давления 4 также оснащен штуцерами всасывающим 14 и нагнетательным 15 и клапанами всасывающим и нагнетательным (не показаны). Дополнительный цилиндр 10 оснащен штуцером 16 для соединения его с источником низкого давления.

Во время работы дифференциального цилиндропоршневого блока, который заявляется, газ проходит через всасывающей штуцер 11 и клапан 12 в цилиндр низкого давления 8, сжимается там и через нагнетательный штуцер 15 идет в межступенчатую аппаратуру (не показано). После этого охлажденный газ направляется по штуцеру 14 в цилиндр высокого давления 4, сжимается в нем, создавая во время этого большую нагрузку на верто-оборотный механизм компрессора. Однако давление в уравнительной полости 7 разгружает заявленный механизм от максимальных величин нагрузок.

Предложенный цилиндропоршневой блок может быть отдельным двухступенчатым дожимающим компрессором. В этом случае в уравнительную полость 7 может подводиться газ низкого давления из полости цилиндра 8. Если указанный цилиндропоршневой блок входит в состав как две последние ступени или две каких-нибудь промежуточных ступени, то в уравнительную полость 7 можно подать газ давлением какой-нибудь промежуточной ступени с минимальным давлением, что обеспечивает более оптимальное уравновешивание поршневых сил в ряду, а также разгрузку сальника 6.

Дифференциальный цилиндропоршневой блок предназначен для использования в многоступенчатых поршневых компрессорах. Блок содержит цилиндр двойного действия, в котором установлен цилиндр высокого давления со стороны сальника и цилиндр низкого давления с противоположной стороны. Шток односторонний и выполнен ступенчатым с образованием участка большего диаметра со стороны цилиндра высокого давления и участка меньшего диаметра со стороны сальника. Участок штока большего диаметра выполнен в виде поршня-плунжера и расположен в дополнительном цилиндре, установленном соосно с сальником и цилиндром двойного действия со стороны цилиндра высокого давления и жестко соединен с последним. В дополнительном цилиндре в зоне перехода участка штока большего диаметра в виде поршня-плунжера в участок меньшего диаметра образована уравнительная полость. Позволяет обеспечить уменьшение трудоемкости процесса уравновешивания поршневых сил, улучшаются условия работы пары поршень-цилиндр. 1 ил.

Дифференциальный цилиндропоршневой блок компрессора, содержащий цилиндр двойного действия с поршнем, шток, цилиндр высокого давления, поршень-плунжер, сальник и уравнительную полость перед последним, соединенную с источником низкого давления, отличающийся тем, что цилиндр высокого давления образован в цилиндре двойного действия со стороны сальника посредством поршня, закрепленного на конце штока с образованием цилиндра низкого давления с другой стороны этого штока, при этом шток выполнен ступенчатым с образованием участка меньшего диаметра со стороны сальника и участка большего диаметра со стороны цилиндра высокого давления, выполненного в виде поршня-плунжера, который размещен в установленном соосно с сальником и цилиндром двойного действия дополнительном цилиндре, жестко соединенном с корпусом цилиндра двойного действия со стороны цилиндра высокого давления, при этом уравнительная полость образована в дополнительном цилиндре в зоне перехода участка штока большего диаметра в виде поршня-плунжера в участок меньшего диаметра.