ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2022 года по МПК F04B39/10 F04B53/10 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к компрессорам объемного действия, предназначенным для сжатия рабочего тела.

Ближайшим аналогом к предложенному изобретению является решение RU 2247250 С2 "Поршневой компрессор", МПК F02B 33/00, 27.02.2005, раскрывающее поршневой компрессор, содержащий цилиндр с впускными и выпускными окнами, открытие и закрытие которых осуществляется соответственно самодействующими впускными и выпускными клапанами, которые открываются и закрываются под действием разности давления до и после клапана, которое возникает при работе поршневого компрессора. В нижней части цилиндра над поршнем при его положении в нижней мертвой точке выполнены дополнительные нижние впускные окна, которые перекрываются поршнем при его движении от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Поршневой компрессор снабжен нагнетателем, который создает избыточное давление и снабжен регулятором производительности, который может быть выполнен, например, в виде дроссельной заслонки с ручным или автоматическим приводом, который срабатывает по сигналу от датчика давления, установленного перед потребителями сжатого газа. Газ от нагнетателя подается одновременно к впускным клапанам и к дополнительным нижним впускным окнам.

Недостатком известного решения является «вредное» пространство в цилиндре компрессора представляющее собой объем, заключенный между клапанами и днищем поршня в момент его нахождения в верхней мертвой точке, которое способствует скоплению остаточного сжатого газа, тем самым уменьшая степень наполнения цилиндра свежим зарядом вследствие снижается производительность компрессора (RU 2247250 С2, http://new.fips.ru).

Задачей предложенного изобретения является разработка компрессора в цилиндрах которого отсутствует «вредное» пространство представляющее собой объем, заключенный между клапанами и днищем поршня в момент его нахождения в верхней мертвой точке, исключение образования избыточного давления в цилиндре после окончания выталкивания сжатого рабочего тела из цилиндра поршнем.

Сущность изобретения

Поставленная задача решается за счет того, что днище поршня (1) фиг.1, 2, в области, расположенной напротив выпускного лепесткового клапана (3), имеет плоскую поверхность (10) фиг.5, а в области расположенной напротив впускного тарельчатого клапана (2) фиг.1, 3 содержит дефлектор (11) фиг.5, выполненный в виде площадки с выступающей под углом поверхностью (12). Выпускной клапан (3) фиг.1, 4 для отвода сжатого рабочего тела из цилиндра является лепестковым с возможностью открытия и закрытия под действием разности давления до и после клапана.

Поршневой компрессор содержит поршень (1) фиг.1, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Днище поршня (1) фиг.1, в области расположенной напротив выпускного лепесткового клапана (3) фиг.2, имеет плоскую поверхность (10) фиг.5, а в области расположенной напротив впускного тарельчатого клапана (2) фиг.1, 3 содержит дефлектор (11) фиг.5, выполненный в виде площадки с выступающей под углом поверхностью (12). Такое исполнение днища поршня (1) фиг.1, 5 позволяет убрать «вредное» пространство в цилиндре компрессора, представляющее собой объем, заключенный между клапанами и днищем поршня в момент его нахождения в верхней мертвой точке, что позволяет уменьшить количество остаточного сжатого рабочего тела в цилиндре и увеличить степень наполнения цилиндра свежим зарядом, вследствие увеличивается производительность компрессора. Цилиндр компрессора имеет впускной и выпускной каналы в которых расположены впускной (2) и выпускной (3) клапаны фиг.1. Впускной клапан (2) фиг.1, 3 является тарельчатым и выполнен с возможностью его приведения в движение посредством кулачка распредвала (на чертеже не показан). Выпускной клапан (3) фиг.1, 2 является лепестковым и выполнен с возможностью открытия и закрытия под действием разности давления до и после клапана. Такое исполнение позволяет исключить образование избыточного давления в цилиндре после окончания выталкивания сжатого рабочего тела из цилиндра поршнем (1) фиг.1, которое препятствует поступлению свежего заряда в цилиндр в момент открытия впускного клапана (2), за счет высокой чувствительности лепесткового клапана (3) к давлению в цилиндре и малого времени срабатывания, вследствие увеличивается степень наполнения цилиндра свежим зарядом, что способствует увеличению производительности компрессора.

Выпускной лепестковый клапан (3) фиг.4 имеет держатель (4) в виде стержня с глухим осевым отверстием. В частном случае исполнения отверстие держателя (4) имеет резьбу. Лепестковый клапан (3) включает рабочую часть (5), выполненную в виде полого усеченного конуса с отверстием на боковой поверхности. Своей вершиной, рабочая часть (5) клапана (3) связана с держателем (4). Лепестковый клапан (3) содержит основание (6), выполненное в виде пластины с отверстием, на которой соосно с отверстием расположена входная камера (9). Лепесток (7) и ограничитель хода (8) лепестка (7), выполненный в виде пластины, расположенной под углом к лепестку (7), находятся внутри входной камеры (9). Входная камера (9) сопряжена с рабочей частью (5) клапана (3), образуя общий канал для прохода сжатого рабочего тела.

Заявленный поршневой компрессор может быть выполнен на базе четырех цилиндрового двигателя внутреннего сгорания.

Техническим результатом предложенного решения является создание компрессора, в цилиндрах которого отсутствует «вредное» пространство, представляющее собой объем, заключенный между клапанами и днищем поршня в момент его нахождения в верхней мертвой точке, а также отсутствует избыточное давление в цилиндре после окончания выталкивания сжатого рабочего тела из цилиндра поршнем.

Краткое описание чертежей:

на фиг.1 - схематичное изображение поршневого компрессора на примере его выполнения из 3-го и 4-го цилиндров четырех цилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Продольный разрез;

на фиг.2 - схематичное изображение выпускного лепесткового клапана и поршня компрессора. Поперечный разрез;

на фиг.3 - схематичное изображение впускного тарельчатого клапана и поршня компрессора. Поперечный разрез;

на фиг.4 - схематичное изображение выпускного лепесткового клапана поршневого компрессора. Поперечный разрез;

на фиг.5 - схематичное изображение поршня компрессора. Изометрическая проекция; Краткое описание конструктивных элементов:

1 - поршень;

2 - впускной тарельчатый клапан;

3 - выпускной лепестковый клапан;

4 - держатель лепесткового клапана;

5 - рабочая часть лепесткового клапана;

6 - основание лепесткового клапана;

7 - лепесток;

8 - ограничитель хода лепестка;

9 - входная камера лепесткового клапана;

10 - плоская поверхность поршня;

11 - дефлектор поршня;

12 - выступ дефлектора поршня.

Осуществление заявленного решения:

Поршневой компрессор работает следующим образом.

При движении поршня (1) фиг.1 от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке открывается впускной клапан (2) и свежий заряд рабочего тела поступает в рабочий объем цилиндра компрессора. Выпускной клапан (3) закрыт.В момент достижения поршнем (1) нижней мертвой точки впускной клапан (2) закрывается. При движении поршня (1) от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке впускной (2) и выпускной (3) клапаны закрыты и в цилиндре происходит сжатие рабочего тела. При достижении расчетного давления рабочего тела в цилиндре, которое определяется преодолением сопротивления лепестка (7) фиг.4 выпускного клапана (3), происходит выпуск сжатого рабочего тела из цилиндра компрессора. Лепесток (7) фиг.4 выпускного клапана (3) перемещается к ограничителю хода (8), пропуская сжатое рабочее тело через отверстие в основании (6) и входную камеру (9) в рабочую часть (5) клапана (3), из которой через отверстие на боковой поверхности сжатое рабочее тело поступает в выпускной канал и далее к потребителю. Выпускной лепестковый клапан (3) закрывается в момент, когда давление в цилиндре становится ниже давления в выпускном канале, что позволяет исключить образование избыточного давления в цилиндре после окончания выталкивания сжатого рабочего тела из цилиндра поршнем (1) фиг 1, когда он находится в верхней мертвой точке.

Изобретение может быть использовано в компрессорах объемного действия, предназначенных для сжатия рабочего тела. Поршневой компрессор включает поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре, впускной тарельчатый клапан и выпускной лепестковый клапан (3). Днище поршня в области, расположенной напротив выпускного лепесткового клапана (3), имеет плоскую поверхность. Днище поршня в области, расположенной напротив впускного тарельчатого клапана, содержит дефлектор, выполненный в виде площадки с выступающей под углом поверхностью. Лепестковый клапан (3) имеет держатель (4) в виде стержня с глухим осевым отверстием. Держатель (4) связан с рабочей частью (5) клапана, выполненной в виде полого усеченного конуса с отверстием на боковой поверхности. Входная камера (9) сопряжена с рабочей частью (5) клапана (3). Внутри входной камеры (9) расположены лепесток (7) и ограничитель (8) хода лепестка (7). Ограничитель (8) хода лепестка (7) выполнен в виде пластины, расположенной под углом к лепестку (7). Входная камера (9) соединена с основанием (6) клапана в виде пластины с отверстием. Технический результат заключается в ликвидации вредного пространства, заключенного между клапанами и днищем поршня в момент его нахождения в верхней мертвой точке. 5 ил.

Поршневой компрессор, включающий поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре, а также впускной тарельчатый клапан и выпускной лепестковый клапан, отличающийся тем, что днище поршня в области, расположенной напротив выпускного лепесткового клапана, имеет плоскую поверхность, а в области, расположенной напротив впускного тарельчатого клапана, содержит дефлектор, выполненный в виде площадки с выступающей под углом поверхностью, лепестковый клапан имеет держатель в виде стержня с глухим осевым отверстием, связанный с рабочей частью клапана, выполненной в виде полого усеченного конуса с отверстием на боковой поверхности и соединенной с входной камерой, внутри которой расположены лепесток и ограничитель хода лепестка, выполненный в виде пластины, расположенной под углом к лепестку, входная камера соединена с основанием клапана в виде пластины с отверстием.