КОМПРЕССОР ПОРШНЕВОЙ ШЕСТИСТУПЕНЧАТЫЙ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦИЛИНДРОВ Российский патент 2013 года по МПК F04B25/00 

Область техники.

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров предназначен для получения сжатого газа и используется для создания избыточного давления в нефтяных скважинах, для снабжения сжатым газом различных механизмов и пневмоинструментов, во многих технологических процессах химической промышленности и других отраслях промышленности.

Предшествующий уровень техники.

Среди поршневых шестиступенчатых компрессоров с прямоугольным расположением цилиндров, известен, например, компрессор, содержащий базу, цилиндро-поршневые группы, холодильники и буферную емкость. При этом компрессор выполнен двухрядным, причем в вертикальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа первой, третьей и пятой ступеней, а в горизонтальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа второй, четвертой и шестой ступеней. Кроме того, буферная емкость размещена перед концевым холодильником (Френкель М.И. «Поршневые компрессоры», Л.: Машиностроение, 1969, стр.630, [1]).

Недостатком указанного выше аналога [1] является то, что при выполнении холодильников четвертой и пятой ступеней трубчатыми, в трубках холодильников возникают колебания давления - пульсации. Это обусловлено периодическим всасыванием газа в цилиндры и периодическим нагнетанием газа из цилиндров. Эти пульсации существенно влияют на работу компрессора, а именно увеличивают удельные затраты энергии, ухудшают работу клапанов и вызывают вибрации в газовых коммуникациях.

Раскрытие изобретения.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение типов теплообменников, которые можно использовать в качестве межступенчатых холодильников в поршневых шестиступенчатых компрессорах с прямоугольным расположением цилиндров.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является предотвращение пульсаций газа на четвертой, пятой и шестой ступенях поршневого шестиступенчатого компрессора с прямоугольным расположением цилиндров.

Сущность изобретения состоит в том, что компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров содержит базу, цилиндро-поршневые группы, холодильники и первую буферную емкость. При этом компрессор выполнен двухрядным, причем в вертикальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа первой, третьей и пятой ступеней, а в горизонтальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа второй, четвертой и шестой ступеней, при этом вход первой буферной емкости соединен с выходом шестой ступени сжатия. При этом выход четвертой ступени сжатия соединен со входом второй буферной емкости, а выход пятой ступени сжатия соединен со входом третьей буферной емкости.

На входе газа компрессора как правило размещен воздушный фильтр.

Холодильники первой, второй и третьей ступеней предпочтительно содержат оребренные трубы.

Холодильники четвертой, пятой и шестой ступеней предпочтительно размещены на общей раме.

Холодильники четвертой, пятой и шестой ступеней предпочтительно выполнены по типу «труба в трубе».

Компрессор преимущественно содержит силовой привод, выполненный в виде высоковольтного электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал базы.

Компрессор желательно содержит первый, второй и третий влагоотделители. При этом вход первого влагоотделителя соединен с выходом холодильника четвертой ступени, вход второго влагоотделителя соединен с выходом холодильника пятой ступени, вход третьего влагоотделителя соединен с выходом холодильника шестой ступени.

Поршень первой-третьей ступени и поршень второй-четвертой ступени предпочтительно выполнены дифференциальными.

Краткое описание чертежей.

На чертеже показана схема компрессора поршневого шестиступенчатого с прямоугольным расположением цилиндров.

Осуществление изобретения.

Компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров выполнен двухрядным и содержит базу, цилиндро-поршневую группу первой, третьей и пятой ступеней, цилиндро-поршневую группу второй, четвертой и шестой ступеней, холодильник первой ступени (16), холодильник второй ступени (17), холодильник третьей ступени (18), холодильник четвертой ступени (19), холодильник пятой ступени (20), холодильник шестой ступени (21), первую буферную емкость (22), вторую буферную емкость (23), третью буферную емкость (24), первый влагоотделитель (25), второй влагоотделитель (26) и третий влагоотделитель (27).

На входе газа в компрессор размещен воздушный фильтр (1).

Силовым приводом компрессора является высоковольтный электродвигатель, ротор которого насажен на коленчатый вал базы.

База компрессора содержит станину (не показано), коленчатый вал (2), шатуны (3) и крейцкопфы (4).

Цилиндро-поршневая группа первой, третьей и пятой ступеней расположена в вертикальном ряду и содержит цилиндр первой ступени (5), цилиндр третьей ступени (6), цилиндр пятой ступени (7), дифференциальный поршень первой и третьей ступени (8), поршень пятой ступени (9) и первый шток (10). При этом дифференциальный поршень первой и третьей ступени (8) выполнен из чугуна, а поршень пятой ступени (9) и первый шток (10) из стали.

Цилиндро-поршневая группа второй, четвертой и шестой ступеней расположена в горизонтальном ряду и содержит цилиндр второй ступени (11), цилиндр четвертой ступени (12), цилиндр шестой ступени (13), дифференциальный поршень второй и четвертой ступеней (14), поршень шестой ступени (15) и второй шток (28). При этом дифференциальный поршень второй и четвертой ступеней (14) выполнен из чугуна, а поршень шестой ступени (15) и второй шток (28) из стали.

Холодильники (16, 17, 18, 19, 20, 21) выполнены трубчатыми и предназначены для охлаждения газа после ступеней сжатия. Холодильники первой, второй и третьей ступеней (16, 17, 18) содержат оребренные трубы. Холодильники четвертой, пятой и шестой ступеней (19, 20, 21) предпочтительно выполнены по типу «труба в трубе» и размещены на общей раме (не показано).

Первая, вторая и третья буферные емкости (22, 23, 24) предназначены для сглаживания пульсаций газа, выходящего из цилиндров компрессора, в такой мере, чтобы после выхода из буферных емкостей (22, 23, 24) газовый поток не оказывал влияния на эксплуатацию газовых коммуникаций и холодильников шестой, четвертой, пятой и ступеней (21, 19, 20). Первая буферная емкость (22) размещена после шестой ступени сжатия, предпочтительно перед холодильником шестой ступени (21). Вторая буферная емкость (23) размещена после четвертой ступени сжатия, предпочтительно перед холодильником четвертой ступени (19). Третья буферная емкость (24) размещена после пятой ступени сжатия, предпочтительно перед холодильником пятой ступени сжатия (20).

Первый, второй и третий влагоотделители (25, 26, 27) предназначены для отделения конденсата от охлажденного в холодильниках (19, 20, 21) сжатого газа. Первый влагоотделитель (25) размещен после холодильника четвертой ступени (19). Второй влагоотделитель (26) размещен после холодильника пятой ступени (20). Третий влагоотделитель (27) размещен после холодильника шестой ступени (21).

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. С целью обеспечения производительности компрессора, равной 19÷21 м³/мин, при работе компрессора с начальным давлением в пределах 0,86÷1,09 кгс/см² и конечном давлении 220 кгс/см², основные размеры компрессора составляют следующие величины (табл.1):

Таблица 1 Основные параметры и характеристики компрессора Наименование параметра Значение Диаметр цилиндра первой ступени, мм 420 Диаметр цилиндра второй ступени, мм 260 Диаметр цилиндра третьей ступени, мм 220 Диаметр цилиндра четвертой ступени, мм 150 Диаметр цилиндра пятой ступени, мм 85 Диаметр цилиндра шестой ступени, мм 55 Ход поршня, мм 300 Диаметр штока, мм 60 Частота вращения коленчатого вала, об/мин 375 Давление нагнетания первой ступени, кгс/см² 1,6÷2,2 Давление нагнетания второй ступени составляет, кгс/см² 5,0÷6,8 Давление нагнетания третьей ступени составляет, кгс/см² 14,0÷18,0 Давление нагнетания четвертой ступени составляет, кгс/см² 33,2÷40,0

Давление нагнетания пятой ступени составляет, кгс/см² 85,0÷98,0 Габариты компрессора, м   - длина 8,63 - ширина 5,00 - высота 3,80 Масса компрессора, кг, не более   - без силового привода и системы автоматики 7500

Описание работы.

Газ, преимущественно воздух, поступает в первую ступень компрессора, где сжимается, и затем охлаждается в холодильнике (16). После этого охлажденный газ проходит вторую, третью и четвертую ступени сжатия, охлаждаясь при этом между ступенями в холодильниках (17, 18). После четвертой ступени сжатия газ поступает в буферную емкость (23), где происходит сглаживание пульсации газа. Отсюда сжатый газ поступает в холодильник четвертой ступени (19) и далее в первый влагоотделитель (25), где от газа отделяется конденсат. После первого влагоотделителя (25) сжатый газ поступает в пятую и шестую ступени сжатия, после которых происходят те же процессы - сглаживание пульсаций газа в буферных емкостях (24, 22), охлаждение газа в холодильниках пятой и шестой ступеней (20, 21) и отделение конденсата от газа во втором и третьем влагоотделителях (26, 27). После третьего влагоотделителя (27), газ поступает к потребителю.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом шестиступенчатом с прямоугольным расположением цилиндров заявляемый технический результат: «предотвращение пульсаций газа на четвертой, пятой и шестой ступенях поршневого шестиступенчатого компрессора с прямоугольным расположением цилиндров» достигается за счет того, что компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров содержит базу, цилиндро-поршневые группы, холодильники и первую буферную емкость. При этом компрессор выполнен двухрядным, причем в вертикальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа первой, третьей и пятой ступеней, а в горизонтальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа второй, четвертой и шестой ступеней, при этом вход первой буферной емкости соединен с выходом шестой ступени сжатия. При этом выход четвертой ступени сжатия соединен со входом второй буферной емкости, а выход пятой ступени сжатия соединен со входом третьей буферной емкости.

Промышленная применимость.

Авторами изобретения изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого шестиступенчатого с прямоугольным расположением цилиндров, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Изобретение реализовано с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров содержит базу, цилиндро-поршневые группы, холодильники (16, 17, 18, 19, 20, 21) и первую буферную емкость (22). Компрессор выполнен двухрядным, причем в вертикальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа первой, третьей и пятой ступеней, а в горизонтальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа второй, четвертой и шестой ступеней, при этом вход первой буферной емкости (22) соединен с выходом шестой ступени сжатия. Выход четвертой ступени сжатия соединен со входом второй буферной емкости (23), а выход пятой ступени сжатия соединен со входом третьей буферной емкости (24). Достигается предотвращение пульсаций газа на четвертой, пятой и шестой ступенях поршневого шестиступенчатого компрессора с прямоугольным расположением цилиндров. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Компрессор поршневой шестиступенчатый с прямоугольным расположением цилиндров, содержащий базу, цилиндро-поршневые группы, холодильники и первую буферную емкость, при этом компрессор выполнен двухрядным, причем в вертикальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа первой, третьей и пятой ступеней, а в горизонтальном ряду расположена цилиндро-поршневая группа второй, четвертой и шестой ступеней, при этом вход первой буферной емкости соединен с выходом шестой ступени сжатия, отличающийся тем, что выход четвертой ступени сжатия соединен со входом второй буферной емкости, а выход пятой ступени сжатия соединен со входом третьей буферной емкости.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что на его входе газа размещен воздушный фильтр.

3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что холодильники первой, второй и третьей ступеней содержат оребренные трубы.

4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что холодильники четвертой, пятой и шестой ступеней размещены на общей раме.

5. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что холодильники четвертой, пятой и шестой ступеней выполнены по типу «труба в трубе».

6. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что содержит силовой привод, выполненный в виде высоковольтного электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал базы.

7. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что содержит первый, второй и третий влагоотделители, при этом вход первого влагоотделителя соединен с выходом холодильника четвертой ступени, вход второго влагоотделителя соединен с выходом холодильника пятой ступени, вход третьего влагоотделителя соединен с выходом холодильника шестой ступени.

8. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что поршень первой-третьей ступени и поршень второй-четвертой ступени выполнены дифференциальными.