Поршневой вакуумный насос-компрессор Российский патент 2017 года по МПК F04B53/02 

Описание патента на изобретение RU2610165C1

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к поршневым машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа или создания вакуума, и может быть использовано в качестве компрессора или вакуумного насоса.

Из уровня техники (см. М.И. Френкель «Поршневые компрессоры», Машгиз, 1960, стр. 625, фиг. XII.32)) известен поршневой компрессор с лабиринтным уплотнением между поршнем и цилиндром. Достоинства этого компрессора - отсутствие масла в сжимаемом газе, низкое трение и износ, долговечность, надежность. Недостатками известного устройства являются низкие объемный и общий КПД из-за возникающих больших утечек сжимаемого газа через зазоры лабиринтного уплотнения.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в снижении утечек сжимаемого газа.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что поршневой вакуумный насос-компрессор содержит бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные и/или золотниковые газораспределительные устройства, при этом между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом. Поршень и/или цилиндр могут быть выполнены с круговыми канавками на своих цилиндрических поверхностях, образующими лабиринтное уплотнение между поршнем и цилиндром. В качестве жидкости может быть использована вода. Подводящий трубопровод может быть снабжен теплообменником-охладителем и насосом, повышающим давление жидкости.

На чертеже представлен один из вариантов исполнения предлагаемого вакуумного насоса-компрессора.

Насос-компрессор состоит из цилиндра 1 с кольцевой канавкой 2 для подвода жидкости 3. Цилиндр 1 с обоих торцов закрыт крышками 4 с клапанными плитами 5, на которых размещены газораспределительные устройства: нагнетательные 6 и всасывающие 7 клапаны. Возможно выполнение золотниковых газораспределительных устройств. В крышках 4 образованы нагнетательные 8 и всасывающие 9 полости, разделенные между собой. В цилиндре 1 между клапанными плитами 5 размещен поршень 10, связанный со штоком 11. На цилиндрической поверхности поршня 10 выполнены кольцевые канавки, образующие лабиринтное уплотнение. Шток 11 соединен с приводом возвратно-поступательного перемещения (на чертеже не показан). В крышках 4 выполнены каналы 12, связанные трубопроводами 13 с баком-сепаратором 14 и служащие для отвода из нагнетательных полостей 8 сжатой жидкостно-газовой смеси в бак-сепаратор 14. Бак-сепаратор 14 снабжен насосом 15, который через теплообменник-охладитель 16 подает жидкость 3 из бака-сепаратора 14 в кольцевую канавку 2 цилиндра 1. Бак-сепаратор имеет патрубок 17 для отвода сжимаемого газа. В штоке 11 выполнено осевое отверстие 18 и радиальные отверстия 19, служащие для соединения между собой всасывающих полостей 9. Одна из полостей 9 соединена с всасывающим каналом 20. В качестве жидкости 3 применена вода.

В качестве компрессора для сжатия воздуха предлагаемый насос-компрессор работает следующим образом.

Шток 11 совместно с поршнем 10 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 1 между клапанными плитами 5. В изменяющихся в объеме полостях между клапанными плитами 5 и торцами поршня 10 циклически происходит всасывание атмосферного воздуха из всасывающих полостей 9 через всасывающие клапаны 7, сжатие воздуха и отвод его через нагнетательные клапаны 6 в нагнетательные полости 8. Одновременно насос 15 из бака-сепаратора 14 подает воду 3 в кольцевую канавку 2 цилиндра 1. Поскольку давление воды 3 больше, чем давление сжимаемого воздуха (давление воды складывается из давления насоса 15 и давления сжатого воздуха в баке-сепараторе 14), вода 3 через зазоры лабиринтного уплотнения поршня 10 поступает в полости между поршнем 10 и клапанными плитами 5, откуда вместе со сжатым воздухом вода 3 отводится в нагнетательные полости 8. Наличие воды под давлением в канавках лабиринтного уплотнения поршня 10 препятствует перетеканию сжимаемого воздуха через лабиринтное уплотнение. Далее сжатая водо-воздушная смесь через каналы 12 и трубопроводы 13 поступает в бак-сепаратор 14, где разделяется на воду и сжатый воздух, который через патрубок 17 отводится потребителю. Вода из бака-сепаратора 14 при помощи насоса 15 и под действием давления сжатого воздуха в баке-сепараторе 14 вновь поступает через теплообменник-охладитель 16 в цилиндр 1.

В качестве вакуумного насоса предлагаемый насос-компрессор будет работать по точно такому же алгоритму, как описан выше, при условии соединения откачиваемого объема с всасывающим каналом 20 насоса-компрессора и соединения с атмосферой выходного патрубка 17 бака-сепаратора 14.

В предлагаемой конструкции насоса-компрессора по сравнению с прототипом полностью исключены утечки газа через зазоры между поршнем и цилиндром, что значительно повышает объемный и общий КПД.

Похожие патенты RU2610165C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЗАИМНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ СЖАТОГО ГАЗА 2013
  • Куликов Леонид Борисович
RU2511810C1
СПОСОБ ВЗАИМНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ СЖАТОГО ГАЗА 2013
  • Куликов Леонид Борисович
RU2520793C1
РОТАТИВНЫЙ КОМПРЕССОР 2013
  • Куликов Леонид Борисович
RU2513056C1
РОТАТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2013
  • Куликов Леонид Борисович
RU2514448C1
Поршневая гибридная энергетическая машина объемного действия с уравновешенным приводом 2016
  • Щерба Виктор Евгеньевич
  • Болштянский Александр Павлович
  • Лысенко Евгений Алексеевич
RU2647011C1
ГИБРИДНАЯ МАШИНА ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ С ЛАБИРИНТНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ 2015
  • Болштянский Александр Павлович
  • Щерба Виктор Евгеньевич
  • Кондюрин Алексей Юрьевич
  • Лысенко Евгений Алексеевич
RU2600214C1
РОТАТИВНЫЙ ДЕТАНДЕР 2013
  • Куликов Леонид Борисович
RU2513068C1
МОТОКОМПРЕССОР-ГЕНЕРАТОР 1993
  • Мещеряков Александр Николаевич
RU2046967C1
СИСТЕМА ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2020
  • Щерба Виктор Евгеньевич
  • Болштянский Александр Павлович
  • Лысенко Евгений Алексеевич
RU2745692C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫПАРИВАНИЯ РАСТВОРОВ 2009
  • Гофман Михаил Самуилович
  • Ловцов Александр Викторович
  • Сыропятов Владимир Павлович
  • Ковзель Владимир Михайлович
RU2394622C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 610 165 C1

Реферат патента 2017 года Поршневой вакуумный насос-компрессор

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа или создания вакуума, и может быть использовано в качестве компрессора или вакуумного насоса. Поршневой вакуумный насос-компрессор содержит бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные и/или золотниковые газораспределительные устройства. Между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом. В конструкции насоса-компрессора полностью исключены утечки сжимаемого газа через зазоры между поршнем и цилиндром, что значительно повышает объемный и общий КПД. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 610 165 C1

1. Поршневой вакуумный насос-компрессор, содержащий бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные и/или золотниковые газораспределительные устройства, при этом между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом.

2. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что поршень и/или цилиндр выполнен с круговыми канавками на своих цилиндрических поверхностях, образующими лабиринтное уплотнение между поршнем и цилиндром.

3. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют воду.

4. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что подводящий трубопровод снабжен теплообменником-охладителем.

5. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что подводящий трубопровод снабжен насосом, повышающим давление жидкости.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2610165C1

М.И.ФРЕНКЕЛЬ Поршневые компрессоры, Машгиз, 1960, фиг.Х11.32
ДВОЙНОЙ ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ БЛОК ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2009
  • Преображенский Владимир Алексеевич
RU2451831C2
КОМПРЕССОР С БЕСКОНТАКТНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ ДЛЯ СЖАТИЯ ЧИСТЫХ ГАЗОВ 1995
  • Болштянский А.П.
RU2098663C1
Компрессор 1981
  • Щерба Виктор Евгеньевич
  • Кабаков Анатолий Никитович
  • Болштянский Александр Павлович
  • Юша Владимир Леонидович
SU1041742A1
ЮЕООЮОНЛЯ|Г'-"' ' ;ri'v ; " -~C--f :*. & ^ 0
  • Витель В. С. Давыдов С. М. Медведев
SU392269A1
0
  • Ю. Г. Коваленко М. П. Королев
SU359507A1

RU 2 610 165 C1

Авторы

Куликов Леонид Борисович

Даты

2017-02-08Публикация

2015-11-05Подача