ПОРШНЕВАЯ КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ Советский патент 1930 года по МПК F04B23/00 

В поршневых машинах с кривошипной передачей сальники и направляющие подвергаются первичным деформациям от веса поршневых штоков, тогда как силы трения вызывают вторичные деформации. В поршневых машинах, работающих при особо высоком давлении, представляется затруднительным исключить неплотности, возникающие вследствие первичных деформаций; вторичные же деформации действуют на уплотнительные приспособления таким образом, что при очень высоких давлениях достичь исправного их состояния также весьма трудно.

Предлагаемое изобретение касается главным образом компрессоров, и имеет целью, наряду с разгрузкой сальников и направляющих, по возможности, уменьшить вторичные деформации, возникающие при кривошипной передаче и вызывающие появление неплотностей. Изобретение состоит в том, что ведущая машина приводит в действие компрессор при посредстве включенного между ними и совершающего возвратно-поступательные движения столба жидкости, при чем поршень ведущей машины действует на поршень компрессора при посредстве такого включенного между ними жидкостного столба.

Для того, чтобы движение поршней имело принудительный характер, т.-е., чтобы не могла иметь место остановка передаточных поршней в промежуточном положении, передаточные поршни компрессора могут подвергаться действию столба жидкости с обеих сторон. Для облегчения вынимания поршней, равно как и для уменьшения работающей на продольный изгиб длины поршневого штока, между поршнем компрессора и соответствующим передаточным поршнем включается соединительная муфта. С целью компенсации потери жидкости через поршни и сальники, объем, вытесняемый поршнем ведущей машины, можно делать большим объема, вытесняемого передаточным поршнем, приводимым в движение столбом жидкости. Передаточный поршень компрессора можно располагать также над рабочим поршнем последнего.

Дальнейшее видоизменение компрессора состоит в том, что на параллельно включенные компрессорные цилиндры заставляют действовать по меньшей мере два передаточных поршня, благодаря чему при упрощении передаточного механизма производительность компрессора повышается, при чем столб (или столбы) жидкости можно снабдить, по крайней мере, одним автоматически открывающимся запорным органом и, кроме того, применить средства, при помощи которых, с выключением из действия одного или нескольких цилиндров, например, посредством направления жидкости обходным путем, работа остальных цилиндров продолжается.

Для установления независимости хода компрессора от хода ведущей машины длину хода поршней компрессора можно изменять, влияя на столб жидкости путем изменения либо объема столба жидкости, либо действующей на этот столб поверхности поршня ведущей машины, либо поверхности передаточного поршня, подвергающейся действию указанного столба; наконец, для этой цели можно применять также комбинацию из двух или большего числа указанных приемов.

На схематических чертежах фиг. 1 изображает семиступенный компрессор; фиг. 2 - трехступенный компрессор, приводимый в действие частью гидравлически, частью механически; фиг. 3 трехступенный компрессор, приводимый в действие исключительно столбом жидкости; фиг. 4 изображает горизонтальный разрез компрессора, у которого передаточный поршень подвергается действию столба жидкости с обеих сторон: фиг. 5 - разрез по линии С-D на фиг. 4; фиг. 6 - разрез по линии А-В на фиг. 5; фиг. 7 - вариант того же устройства по фиг. 4; фиг. 8 изображает разрез компрессора, у которого рабочие и передаточные поршни связаны между собой при помощи соединительной муфты, детальное устройство которой показано на фиг. 9 в разрезе по линии Е-F на фиг. 8: фиг. 10 представляет собой разрез двух высших ступеней компрессора, у которого передаточный поршень расположен над рабочим поршнем; фиг. 11 в левой половине - вид сверху, а в правой половине - горизонтальный разрез по линии G-Н на фиг. 10; фиг. 12 - вариант с расположением передаточного столба жидкости над поршнем ведущей машины; фиг. 13-18 изображают в разрезе по средней плоскости две высшие ступени поршневого компрессора, при чем фиг. 14, 16 и 18 относятся к видоизмененным формам выполнения, а фиг. 17 представляет собой разрез по линии L-М (или N-О) на фиг. 16.

Дальнейшая форма выполнения изобретения пояснена в приложении к показанному в разрезе на фиг. 19 двухступенному компрессору; фиг. 20, 21 и 22 изображают другие варианты; фиг. 23 - деталь; фиг. 24 изображает в разрезе компрессор, сходный с показанным на фиг. 8, но снабженный обходным проводом; фиг. 25 - схему четырехступенного компрессора, состоящего из ступеней частью с механическим и частью с гидравлическим приводом, при чем ступени с гидравлическим приводом изображены на фиг. 26 в разрезе по линии Р-Q на фиг. 25. Фиг. 27 изображает ступень компрессора, состоящую из четырех цилиндров.

Предлагаемая установка заключает в себе, в основных чертах, прежде всего ведущую машину, приводящую в движение один или несколько поршней, которые в дальнейшем изложении именуются «поршнями ведущей машины». Движение последних передается при помощи промежуточного столба жидкости другим поршням, именуемым в нижеследующем «передаточными поршнями». Наконец, эти последние поршни соединены с рабочими поршнями компрессора, производящими сжимание вводимой в цилиндры среды, например, газа.

В представленном на фиг. 1 семиступенном компрессоре цифра 1 обозначает кривошип ведущей машины, 2 - шатун, 3 - крейцкопф, 4 - поршневой шток, на котором укреплены два поршня 5 и 6 двустороннего и один поршень 7 одностороннего действия. Поршни 5, 6 и 7 действуют на движущийся возвратно-поступательно в цилиндрах 8, 9 и 10 столб жидкости. На фиг. 1 предусмотрено несколько таких столбов 11, 12, 13, 14, и 15, передающих движение поршням 17, 18, 19, 20, 21, 22 и 23, которые производят сжимание газа в ступенях компрессора. Столб жидкости 15 состоит из трех частей a, b и с. Поршни 17-23 расположены в корпусах 24-30 и приводятся в движение столбами жидкости, действующими на передаточные поршни 31-37. Цилиндры 8, 9 и 10 разделены промежуточными коробками 38 и 39. Для уплотнения, долженствующего выдерживать лишь сравнительно небольшое давление жидкости, предусмотрены сальники 40, 41, 42, 43 и 44. Подача сжимаемых газов происходит через отверстия 45-51, отвод сжатых газов - через отверстия 62-58. Различные ступени сжатия обозначены римскими цифрами. Трубопроводы, ресиверы и прочие принадлежности - компрессоров для упрощения чертежа опущены.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, на поршневом штоке 4 ведущей машины укреплены поршень 60 двустороннего действия ведущей машины и поршень 61 двустороннего действия первой ступени компрессора. Цилиндр 62 первой ступени компрессора отделен от цилиндра 64 промежуточной вставкой 63. На цилиндре 64 укреплены цилиндры 65 и 66 второй и третьей ступеней, в которых газы сжимаются поршнями 67 и 68. Подлежащая сжатию среда вводится через отверстия 69 и 70 в ступень 1 низкого давления и выводится из нее через отверстия 71 и 72. Таким же образом через отверстия 73 и 75 подлежащая сжатию среда притекает ко второй и третьей ступени компрессора, из которых сжатая среда выходит через отверстия 74 и 76. Внутри станин 77 и 78 расположены сальники 79 и 80. Передвигающиеся под действием поршня 60 в цилиндре 64 столбы жидкости 81 и 82 действуют на передаточные поршни 83 и 84. Для возмещения масла, теряемого вследствие неплотности поршней и сальников, можно предусмотреть особый насос, для простоты на чертеже не показанный. В цилиндрах 65 и 66 устроены отверстия 87 и 88, через которые в случае подачи насосом большего количества масла, чем теряется его через неплотности, избыток, масла может стекать через сборные пространства 89 и 90, при достижении поршнями 83 и 84 своего конечного положения Этим избегаются удары поршней 67 и 68 о крышки 85 и 86 компрессорных цилиндров. Крейцкопф 3 можно устроить также в виде односторонне действующего поршня, а параллели 95 в виде цилиндра.

На фиг. 3 работающий в цилиндре 91 поршень, приводящий в возвратно - поступательное движение столб жидкости, состоящий из трех частей 96, 97 и 98, устроен в виде дифференциального поршня 92, 93. Ступени I, II и III размещены на одном и том же цилиндре. Подвод и отвод газов происходит таким же образом, как в описанном уже примере, и обозначен стрелками.

Длину хода поршней 31-37 (фиг. 1) отдельных ступеней можно менять, т.-е. уменьшать или увеличивать, подбирая отношение площадей поршней 31-37 к площади поршней 5, 6 и 7 большим или меньшим единицы. Для пополнения работающей массы жидкости предусмотрены особые приспособления, которые для простоты на чертеже не показаны. Предлагаемое устройство может быть выполнено и таким образом, чтобы столб жидкости действовал только на одну ступень. Предмет изобретения можно сочетать также с компрессорами или наносами известной конструкции, устроенными в виде поршневых машин системы тандем, сдвоенных или с дифференциальными поршнями и с приводом от одного или нескольких кривошипов. Для выключения или включения отдельных столбов жидкости можно предусмотреть особые средства, при помощи которых одна или несколько ступеней могут быть выключаемы или включаемы от руки или автоматически. При этих условиях можно, например, в случае надобности, при семиступенном компрессоре работать только четырьмя его ступенями.

На фиг. 4-7, 101 и 102 обозначают корпуса, в которых расположены цилиндры 103 и 104 для передаточных поршней 105 и 106 компрессора. В цилиндре 107 работает ведущий поршень 5, получающий движение через крейцкопф 3 от какой-либо, на чертеже не показанной, ведущей машины (кривошип 1 и шатун 2 на фиг. 7). С передаточным поршнем 106 соединен компрессорный поршень 110 (фиг. 6), а с передаточным поршнем 105 - компрессорный поршень 111 (фиг. 5). На верхнюю сторону передаточных поршней 105 и 106 действует столб жидкости 112, а на нижнюю сторону столб жидкости 113. заключенный в соединительном колене 123.

Цилиндры 103 и 104 смещены друг относительно друга по отношению к поршневому штоку 4. Смещение цилиндров может быть произведено и иным образом, например, так, как показано на фиг. 7, где не имеется поршневого сквозного штока, так что по отношению к оси поршня ведущей машины смещен один только цилиндр.

Устройство действует следующим образом. Поршень 5 находится, как показано на фиг. 4, 5 и 7, в среднем положении. Направление вращения ведущего кривошипа 1 обозначено стрелкой 116 (фиг. 7). При движении поршня 5 из показанного на фиг. 4 положения в направлении стрелки 117 в положение 118, обозначенное пунктирными линиями, передаточный поршень 105 под давлением столба жидкости 112 опускается до упора 119, ограничивающего его ход (фиг. 5), вследствие чего происходит всасывающий ход рабочего поршня 111 компрессора. В то же время под давлением столба жидкости 113 происходит подъем передаточного поршня 106 до встречи с упором 120, ограничивающим ход его кверху, при чем рабочий поршень 110 компрессора сжимает газ, поступивший через всасывающий клапан 121, и выталкивает его через нагнетательный клапан 122. При обратном движении поршня 5 в ступени II происходит всасывающий ход, а в ступени I сжатие поступившей в нее при всасывающем ходе среды.

Изобретение имеет целью достичь не только того, чтобы всасывающий и нагнетательный ход рабочих поршней компрессора происходили принудительно под давлением столба жидкости, но также устранить возможность остановки поршней в каком-нибудь промежуточном положении.

Смещение передаточных поршней друг относительно друга может происходить также и иным образом, чем это показано на чертеже; равным образом подразделение на ступени давления может быть произвольным. Различные цилиндры могут работать также в одной и той же ступени.

В компрессоре, изображенном на фиг. 8, кривошип 1 посредством шатуна 2, крейцкопфа 3 и поршневого штока 4 приводит в движение поршень 5 ведущей машины. Рабочие поршни 126, 127 и 128 приводятся в движение столбом жидкости, находящимся между поршнем 5 ведущей машины и передаточными поршнями 129, 130 и 131. Поршень 5 состоит из части двустороннего действия, обслуживающей передаточные поршни 129 и 130, и из другой части одностороннего действия, влияющей на передаточный поршень 131. Согласно дальнейшей особенности предлагаемого изобретения, между поршнями 126 и 129, 127 и 130, 128 и 131 предусмотрено по одной соединительной муфте 132, детали которой изображены на фиг. 9.

Согласно фиг. 9, поршневой шток состоит из двух частей, нижней 133 и верхней 134, из коих последняя направляется подшипниками 135 и 136. Для нижней части 133 предусмотрена также направляющая. Верхняя часть 134 имеет шарообразный конец 138, которым она входит в гнездо 139 соответствующей формы на конце части 133. Это шаровое гнездо 139 может скользить по поверхности 140 последней. Составленное из двух частей кольцо 141 окружает выточку 142. На это кольцо 141 надето цельное кольцо 143, образующее вверху шаровую поверхность 144, на которой лежит вкладыш 145, могущий скользить в стороны внутри перекрывающего фланца 140. Подобным же образом, нижняя часть 133 поршневого штока снабжена заточкой 147, в которую вставлено составленное из двух частей кольцо 148. На последнее надет фланец 149, соединенный болтами 150 с фланцем 146, чем и обеспечивается скрепление частей 133 и 134 штока между собой. Смазывание шарнирного соединения 132 происходит через канал 151, при посредстве которого полость 152 между обоими фланцами 146 и 149 сообщается со столбом жидкости. Смазка выпрессовывается под гнездо 139 и отсюда переходит в полость 152.

Такая конструкция дает возможность легко вынимать набивку 153, которую к тому же не приходится секционировать, для чего надо лишь снять соединительные болты и сдвинуть вниз нижнюю часть поршневого штока. Далее, этим достигается то, что, хотя расстояние между поршнями 126, 127 и 128 и поршнями 129, 130, 131 при применении соединительной муфты увеличивается, работающая на продольный изгиб длина штока уменьшается.

Верхняя часть 134 поршневого штока может перемещаться в муфте 132, так как часть 139 обладает подвижностью. Она может также вращаться относительно части 133, благодаря шарообразным опорным поверхностям. При этих условиях поршневой шток подвергается действию только центрических усилий. Объем, вытесняемый рабочей поверхностью поршня ведущей машины, больше объема, вытесняемого рабочей поверхностью передаточного поршня. Если обозначить через s рабочий ход поршня ведущей машины между крайними его положениями, обозначенными пунктиром, через f′ f₂ и f₃ его рабочие поверхности, через h₁, h₂ и h₃ ход передаточного поршня первой, второй и третьей ступени, через f₄, f₅, f₆ рабочие поверхности передаточных поршней этих ступеней, то, согласно изобретению f₁×s>h₁×f₄, f₂×s>h₂×f₅ и f₃×s>h₃×f₆. В представленном на фиг. 8 примере ходы h₁, h₂ и h₃ взяты одинаковыми по длине, но их можно делать также различными. Такие соотношения указанных объемов имеют целью достичь компенсации потерь жидкости через поршни и сальники. Избыток объема, вытесняемого поршнем рабочей машины, надо выбирать, следовательно, равным величине этих потерь.

На фиг. 10 и 11 в корпусах 161 и 162 расположены цилиндры 163 и 164 передаточных поршней 165 и 166 компрессора. Поршень 5, приводимый в движение непоказанной на чертеже ведущей машиной, перемещается в цилиндре 167, наполненном передающей движение жидкостью. Рабочие поршни 170 и 171 компрессора производят сжатие всасываемой в цилиндры 172 и 174 среды. Передаточный поршень 165 одной ступени расположен над рабочим поршнем 170, а передаточный поршень 166 другой степени - над рабочим поршнем 171. Перемещаемый поршнем 5 в цилиндре 167 столб жидкости, расположен между сторонами передаточных поршней, обращенными к соответствующему рабочему поршню компрессора, и ниже того спаривающего столба жидкости 113, который заключен между другими сторонами обоих передаточных поршней 165 и 166.

В противоположность этому, на фиг. 12 показана видоизмененная форма выполнения, при которой столб жидкости, перемещаемый в цилиндре 167 недоказанным на чертеже поршнем 5 ведущей машины, действует на необращенные к рабочим поршням стороны передаточных поршней 165 и 166 и расположен выше столба жидкости 113, заключенного между передаточными поршнями.

Когда поршень 5 (фиг. 11) перемещается в направлении стрелки 175, жидкость по каналу 176 выдавливается под передаточный поршень 166, который вследствие этого вытесняется кверху и всасывает в цилиндр 174 подлежащую сжатию среду, например, газ. В то же время столб жидкости 113 выдавливает вниз передаточный поршень 165, при чем жидкость, заключенная между нижней стороной этого передаточного поршня и поршнем 5, вытесняется через канал 177. При этом рабочий поршень 170 сжимает среду, вошедшую в цилиндр 172 при предшествовавшем всасывающем ходе,

При показанных на фиг. 10-12 конструкциях сжимающие поршни 170 и 171 компрессорных цилиндров 172 и 174 могут быть обращены книзу, чтобы получить следующие преимущества:

1) Увлеченные сжимаемым газом загрязняющие примеси не доходят до сальника, так как они не могут попасть в полость между поршнем и сальником, но попадают с лобовой поверхности поршня на клапанную сторону цилиндра.

2) Если вместе с газом в цилиндр ступени компрессора попадает увлеченная газом жидкость, то выделяющиеся капли падают на клапанную сторону и, при скоплении здесь большого количества жидкости, последняя вытесняется через нагнетательные клапаны, так что исключается возможность гидравлического удара. С другой стороны, на клапанах всегда остается хотя бы и небольшое количество жидкости, которая, располагаясь между клапаном и его седлом, образует слой, предохраняющий клапаны при ударах их по седлу.

3) Цилиндры могут занимать не стоячее положение, как это имеет место до сего времени, а висячее кверху, что представляет особые преимущества для ступеней, работающих при очень высоких давлениях. Возможность такого расположения имеет чрезвычайно важное значение, так как при установке компрессоров сильно повышенного давления необходимо принимать меры безопасности, поскольку наличие не могущих, быть наперед учтенными пороков материала, возможных изменений структуры, вследствие переменного характера напряжений, химического разложения материала сжимаемой средой - создают причины разрушения компрессора, с которыми не приходится считаться при компрессорах, работающих с нормальными давлениями. Висячее расположение цилиндров позволяет, кроме того, устраивать требующиеся предохранительные приспособления в фундаменте 160, т.-е. придавать ему соответствующее устройство, не загромождая машинного помещения.

Производительности компрессоров,, изображенных на фиг 1, 2 и 3, т.-е. количеству сжимаемого вещества, предел ставится размерами последней ступени, но не напряжением ведущего механизма. Предел, устанавливаемый размерами, зависит главным образом, с одной стороны, от возможности уплотнения рабочего поршня, а с другой стороны - от уплотнения сальников. Для последних существует определенный диаметр, при превышении которого, при помощи имеющихся в распоряжении в настоящее-время средств, затруднительно обеспечить достаточное уплотнение, в особенности для сильно повышенных давлений.

Фиг. 13-18 поясняют, каким образом эти недостатки могут быть устранены, в особенности для компрессоров с передаточными поршнями, подвергающимися с обеих сторон действию столба жидкости.

На фиг. 13 кривошип 1, не показанной на чертеже ведущей машины, посредством шатуна 2 и крейцкопфа 3 приводит в движение поршневой шток 4, на котором укреплены поршни двойного действия 185, 186 и 187, производящие перемещение столбов жидкости в цилиндрах 178, 179 и 180. В цилиндрах 193-196 расположены передаточные поршни 199-202. Последние соединены с компрессорными поршнями 203-206, которые работают в цилиндрах 207-210 предпоследней ступени, В цилиндрах 191 и 192 последней ступени находятся передаточные поршни 197 и 198, соединенные с поршнями 211 и 212 компрессорных цилиндров 213 и 214. Между поршнями 185, 186 и 187 ведущей машины и одной стороной передаточных поршней 197-202 заключены столбы жидкости 214-220, а между каждыми двумя передаточными поршнями столбы жидкости 221, 222 и 223. К всасывающему проводу 224 цилиндров 207-210 Предпоследней ступени присоединены всасывающие клапаны 225-228. Нагнетательные клапаны 229 и 230 цилиндров 210 и 209 этой ступени соединены с всасывающим проводом 231 и с всасывающим клапаном 232 цилиндра 214 последней ступени компрессора, тогда как нагнетательные клапаны 233 и 234 цилиндров 208 и 207 присоединены к всасывающему проводу 235 и к всасывающему клапану 236 цилиндра 213 последней ступени. От нагнетательных клапанов 237 и 238 цилиндров 215 и 213 нагнетательный провод 239 последней ступени направляется к месту потребления сжатого газа. Заключенные между передаточными поршнями столбы жидкости расположены в той же плоскости, как и столбы жидкости между одним передаточным поршнем и поршнем ведущей машины.

Из числа передаточных поршней 197-202, приводимых в движение поршнями 185, 186 и 187 ведущей машины, поршни 199-202, соединенные с компрессорными поршнями 203-206, обслуживают параллельно включенные цилиндры 207-210, тогда, как передаточные поршни 197 и 198, приводящие в движение компрессорные поршни 211 и 212, обслуживают параллельно включенные цилиндры 213 и 214.

Форма выполнения по фиг. 14 и 15 отличается от только что описанной (фиг. 13) тем, что поршень ведущей машины устроен в виде дифференциального поршня, коего больший поршень 240 действует на передаточные поршни цилиндров 241 и 242 шестой ступени, тогда как меньшие поршни 243 влияют на передаточные поршни цилиндров 244 и 245. Передаточные поршни 246 и 247 цилиндров 244 и 245 последней ступени, на которые действуют столбы жидкости 248 и 249, перемещаемые поршнями 243 ведущей машины и которые с другой стороны, соединены наполненным жидкостью коленом 250, передают движение компрессорным поршням 251 и 252 параллельно включенных цилиндров 253 и 254. Подобным же образом действуют на рабочие поршни параллельно включенных цилиндров 260 и 261 передаточные поршни 255 и 256 (фиг. 15), которые, как это видно на фиг. 14, находятся под влиянием столбов жидкости 257 и 258, перемещаемых поршнем 240 ведущей машины, и соединены между собой, с другой стороны, столбом жидкости 259. Подача сжимаемой среды к всасывающим клапанам происходит по проводу 262, а отвод ее из нагнетательных клапанов по проводу 263.

В то время как на фиг. 14 и 15, заключенные между каждыми двумя передаточными поршнями столбы жидкости расположены в плоскости, параллельной движению поршня ведущей машины, фиг. 16 и 17 изображают другую форму выполнения, при которой ось 264 наполненного жидкостью рукава 266, заключенного между двумя передаточными поршнями, пересекает ось поршней 267 и 268 ведущей машины. Соответственно этому, цилиндры 269 и 270 шестой ступени включены параллельно, равно как и цилиндры 271 и 272 седьмой ступени.

Фиг. 18 изображает другую форму выполнения, при которой передаточные поршни 273 и 274 расположены над поршнем 277 ведущей машины, а передаточные поршни 275 и 276 под этим поршнем. Цилиндры 278 и 279 включены параллельно, равно как и цилиндры 280 и 281. Способ действия компрессора основан, как и в предыдущих примерах, на взаимодействии столбов жидкости 282 и 283. перемещаемых поршнем 277 ведущей машины, и спаривающих столбов жидкости 284 и 285, заключенных с одной стороны между поршнями 273 и 274, а с другой стороны между поршнями 275 и 276.

Изобретение, несмотря на упрощение ведущего механизма, по мнению изобретателя, допускает при одинаковом диаметре скалки удвоение производительности известных до сего времени компрессоров. Диаметр сальника получается не слишком большим. Относительное уменьшение размеров влечет за собой меньшее нагревание набивок, вследствие чего облегчается отведение теплоты трения. Вызываемые нагреванием расширения от этого уменьшаются и зазор между поршнем и уплотняющими элементами сокращается.

На фиг. 19 в цилиндре 291 перемещается возвратно-поступательно поршень 292 не показанной на чертеже ведущей машины. В цилиндрах 293 и 294 работают передаточные поршни 295 и 296, соединенные с компрессорными поршнями 297 и 298, цилиндры 301 и 302 которых поддерживаются станинами 299 и 300. В цилиндровых полостях слева и справа от поршня 292 расположены ведущие столбы жидкости 303 и 304, тогда как в соединительном колене 306 заключен спаривающий столб жидкости 305. В качестве передающей среды применяется предпочтительно масло, вводимое в эти полости через питательные органы 307, 308 и 309, Каждая из полостей, содержащих столбы жидкости 303, 304 и 305, снабжена запорным органом соотв. 310, 311 и 312, устроенным в виде предохранительного приспособления, и другим (одним или больше) запорным органом 313, 314 и соотв. 315 и 316, служащим для выпуска воздуха. Предохранительные органы могут быть устроены, например, в виде выпускных клапанов известной конструкции и открываться в непоказанный на чертеже сборный провод или сборный приемник. Питательные органы присоединены к не показанному на чертеже проводу для подачи жидкости под давлением или к соответствующему резервуару. Кроме этих указанных выше органов поршень 292 ведущей машины снабжен клапанами 317 и 318, а передаточные поршни 295 и 296 - соответствующими клапанами 319, 320 и 321, 322. Для большей наглядности чертежа эти, нагруженные подходящим образом пружинами, клапаны изображены при среднем положении поршня открытыми, а при показанных пунктиром конечных положениях поршней в той установке, которая возможна в этом положении.

Объем (произведение длины хода на рабочую поверхность), вытесняемый поршнем 292 ведущей машины, больше объемов, вытесняемых передаточными поршнями 295 или 296 по меньшей мере на величину потерь масла. Ход поршня 292 определяется размерами не показанного на чертеже кривошипа ведущей машины, тогда как ход передаточных поршней 295 или 296 ограничивается упорами 323 и 324 для перового из них и 325 и 326 для второго. Благодаря такому устройству, передаточные поршни садятся на ограничивающие их ход упоры раньше, чем поршень 292 достигает своего концевого положения. При этих условиях в масляных столбах возникло бы недопустимо высокое давление, если бы не были предусмотрены средства для регулирования таковых. Согласно фиг. 19, это достигается тем, что в каждом из поршней 292, 295 и 296 расположены по два клапана 317, 318 в первом, 319, 320, во втором и 321, 322 в третьем, устроенные таким образом, что они при определенном избытке давления на одной стороне по сравнению с давлением на другой пропускают масло. Таким образом, когда передаточный поршень 295 упирается в нижний ограничитель хода, между тем как поршень 292 еще не дошел до конца своего хода и продолжает двигаться влево, масло, вытесняемое еще последним до левой мертвой точки, перетекает через клапан 319 в наполненное жидкостью колено 305. Если при этом передаточный поршень 296 уже подошел к своему верхнему ограничителю хода, масло перетекает из колена 305 через клапан 322 в столб жидкости 304. Теряемое во время работы через неплотности масло восполняется через питательные органы 307, 308 и 309. Если, например, часть потеряна выходом ее наружу через сальники из столба 303, то передаточный поршень 295 поднимается до своего верхнего ограничителя хода 323 раньше достижения поршнем 292 своего правого концевого положения. При этих условиях с левой стороны поршня 292 в столбе жидкости 303 образовался бы вакуум, если бы не было предусмотрено автоматическое пополнение масла через питательный орган 308, так как в течение определенной, части хода оно находится под большим давлением, чем масло указанного столба. Подобным же образом, происходит пополнение масляных столбов 304 и 305. В случае исключительно быстро совершающихся регулировочных явлений повышение давления устраняется запорными органами 310, 311, 312, устроенными в виде предохранительных клапанов. Применение, клапанов 317-322 не представляется, безусловно необходимым, так как возложенная на них задача может выполняться также предохранительными органами 310, 311 и 312.

Устройство по фиг. 20 отличается от только - что описанного (фиг. 19) тем, что для спаривающего колена жидкости 305 предусмотрены два питательных органа 307, из коих, например, левый служит при нерабочем состоянии установки для введения напорной жидкости под нормальным давлением, а правый во время работы для введения жидкости с повышенным давлением. Далее, поршень 292 ведущей машины, равно как и передаточные поршни 295 и 296, не снабжены клапанами, вместо которых предусмотрен действующий как байпас (обходное приспособление), автоматически открывающийся орган. Столб жидкости 303 сообщается через клапан 327 и обходный провод 328 с жидкостью 305 спаривающего колена, тогда как столб 304 сообщается с последним через клапан 329 и обходный провод 330.

В соответствии с таким устройством объем, вытесняемый поршнем 292, больше объема, вытесняемого поршнями 295 или 296; в виду этого последние касаются своих ограничителей хода раньше достижения поршнем 292 своих мертвых положений. Если возникает избыток давления, например, в столбе 303 по сравнению со столбом 305, он выравнивается соответствующим перетеканием через байпас 327, устанавливаемый смотря по условиям работы. При превышении определенного максимально допустимого давления в одном из столбов 303, 304 и 305 происходит выравнивание через открывающиеся в этом случае предохранительные органы 310, 311 и 312. Вытекающее и теряемое через неплотности масло пополняется питательными органами 308 и 309, например, из проводов с запасом масла. Байпасы могут быть заменены соответствующим устройством предохранительных органов.

Фиг. 21 поясняет применение подобного же устройства к компрессору, у которого спаривающий столб жидкости расположен над поршнем 292 ведущей машины. Особые обходные органы или эквивалентные им по своему действию клапаны в поршнях здесь отсутствуют. Имеются лишь питательные органы 307, 308 и 309 для пополнения всех трех столбов и, помимо устроенных в виде воздухо-выпускных кранов запорных органов 313, 314, 315 и 316, еще предохранительные клапаны 310, 311 и 312. открывающиеся при превышении максимально допустимого давления. Если во время работы в каком-либо из столбов имеется слишком много масла, оно может вытекать через предохранительные клапаны; равным образом происходит немедленная компенсация недостатка масла, когда давление в одном из столбов опустилось ниже того, под которым находится запасное масло.

Для устранения толчков и жестких ударов поршни, в особенности 295 и 296, устроены таким образом, что вблизи мертвой точки они своим выступом 331 или 332 входят внутрь ограничивающего ход упора 326 или 323 и тормозят (дросселируют) вытесняемую ими жидкость. Благодаря этому, скорость поршня к концу хода. затормаживается, как это показано на фиг. 23 для изображенного пунктиром положения передаточного поршня 296.

В изображенном на фиг. 22 одноступенчатом компрессоре для регулирования столба жидкости предусмотрены два питательных клапана 308 и 307, два уравнительных клапана 317 и 318 и для жидкостного столба 334 воздухо-выпускной, орган 313; для столба 335 имеются два воздухо-выпускных клапана 314, 315 и, кроме того, для каждого столба предохранительный клапан 310 и 311. Последние приходят в действие лишь тогда, когда давление в столбах жидкости превышает определенный предел, например, когда клапаны 317 и 318 отказываются действовать. Способ действия соответствует тому, который описан для предыдущих поршневых машин. Воздухо-выпускной орган может быть скомбинирован с предохранительным.

На фиг. 24 кривошип 1, соединенный шатуном, 2 с крейцкопфом 3, приводит в движение поршневой шток 4, на котором укреплен поршень 5 ведущей машины, состоящий из двух частей, из коих одна обладает двусторонним, а другая односторонним действием. Компрессорные поршни 128, 126 и 127 I-ой, II-ой и III-ей ступеней соединены с соответствующими передаточными поршнями 131, 129 и 130 муфтой 132 и приводятся в движение столбами жидкости 340, 341 и 342. Согласно изобретению, между столбами жидкости 341 и 342 предусмотрен соединительный рукав 343, открываемый и запираемый распределительным органом 344.

Если, например, в третьей ступени сальник 345 перестал давать требуемое уплотнение и должен быть сменен, остановка первой ступени не требуется. При открывании распределительного органа 344, изображенного на фиг. 24 в закрытом положении, столб жидкости 342 вытесняется в направлении стрелки 346 по соединительному проводу 344 и наполняет пустоту, образующуюся в столбе 341 при переднем ходе вследствие движения поршня 5, не приводя в движение передаточного поршня 130. При обратном движении поршня 5 столб жидкости 341 переводится в направлении стрелки 347, не приводя в движение передаточного поршня 129.

На фиг. 25, например, IV-ая, V-ая, VI-ая и VII-ая ступени приводятся в действие одним кривошипом I, при чем четвертая и пятая ступени конструированы в виде компрессоров с механическим приводом, а шестая и седьмая приводятся в действие ведущей машиной при посредстве промежуточного столба жидкости, совершающего возвратно-поступательное движение. В том, чаще всего могущем встретиться; случае, когда в высших ступенях требуется ремонт или смена набивок, нет надобности останавливать весь компрессор, но можно продолжать работу четвертой и пятой ступеней, выводя из действия только компрессорные поршни шестой и седьмой ступени при помощи предусмотренного, согласно изобретению, обводного органа и перекладывая в этом случае работу на соответствующий резервный аггрегат.

Согласно фиг. 26 (повторяющей принципиально устройство по фит.5) соединительный провод 350, могущий запираться органом 351, сообщает правый столб жидкости 112 с соединительным коленом 123; подобным же образом левый столб жидкости 112 сообщается с тем же коленом 123 при помощи соединительного провода 352, запираемого органом 353. Для выключения шестой и седьмой ступени требуется только привести запорные органы 351 и 353 в изображенное на чертеже открытое положение. Тогда при движении поршня 5 в направлении стрелки 354 левый столб, жидкости перетекает по проводу 352 в спаривающее колено 123 и через провод 350 в правый столб 112. При движении же поршня 5 в направлении стрелки 355 правый столб жидкости 122 перетекает обратно по соединительным проводам 350 и 352 в левый столб 112, не оказывая влияния на передаточные поршни. Если требуется выключить только ступень VII, надо закрыть орган 351, вследствие чего при нагнетательном ходе поршня 5 (стрелка 354) жидкость, не действуя на поршень 105, протекает по проводу 352. При обратном ходе поршня 5 эта жидкость течет снова через провод 355, так что передаточный поршень 105 и соединенный с ним компрессорный поршень III остаются снова неподвижными.

На той же фиг. 26 пунктиром из чередующихся точек и черточек показан вариант, при котором левый столб жидкости 112 обводным проводом 356 соединен с правым столбом 112. Провод 356 может запираться органом 357. Другой вариант изображен пунктиром из черточек и отличается тем, что циркуляционные трубы 350 и 352 сообщены между собою третьим циркуляционным проводом 358, запирание которого производится органом 359.1

Кроме указанных выше преимуществ достигаются еще другие, для пояснения которых служит фиг. 27, представляющая видоизменение фиг. 13, Между спаривающим столбом 223, с одной стороны, и столбами 220 и 219, с другой стороны, расположены соединительные трубы 362 и 363, снабженные запорными органами 360 и 361. Подобным же образом устроены соединительные трубы 364 и 365, управляемые, т.-е. открываемые или запираемые органами 366 и 367. При помощи этих соединительных труб можно выключать один или несколько цилиндров, не останавливая остальных. Соответственно этому, если, например, для изображенного на чертеже компрессора, высшая ступень которого состоит из четырех цилиндров 207-210, нормальная производительность составляет 1000 куб. м в час и один из четырех цилиндров выключен, то производительность снижается до 750 куб. м. в час. При выключении, например, двух цилиндров количество вещества, засасываемого через провод 224 и нагнетаемого по проводу 231 к месту потребления, снижается до половины нормального, т.-е. до 500 куб. м в час.

Если требуется выключить, например, компрессорный поршень 206, открывают запорный орган 360. Вследствие этого при движении поршня 187 в направлении стрелки 368 вытесняемая им жидкость перегоняется по проводу 362 в пространство над передаточным поршнем 202, так что последний стоит на месте, тогда как передаточный поршень 201 продолжает действовать. Когда поршень 187 перемещается в направлении стрелки 369, передаточный поршень 201 поднимается и вытесняемая жидкость перегоняется через соединительный провод 362 в столб жидкости 220, так что передаточный поршень 202 остается в своем положении покоя. Таким же образом могут быть включаемы и выключаемы и остальные цилиндры по одиночке или по несколько вместе.

Таким образом, применение предлагаемого изобретения имеет целью не только то, чтобы при многоступенчатых компрессорах, приводимых в действие общим кривошипом, можно было бы выключать один или несколько цилиндров, не нарушая работы остальных, но также и то, чтобы иметь возможность регулировать простым способом производительность и экономически выгодно соразмерять резервные аггрегаты.

Далее, применяемое, согласно изобретению, устройство цилиндров, в особенности у высоких ступеней насосов и компрессоров, имеет целью обеспечить безупречное центрирование, При котором все напряжения движущихся частей действуют всегда только центрально. Это делается для достижения требуемой надежности уплотнения сальников, при устранении вторичных деформаций. Описанное устройство - имеет в виду также приводить в действие при помощи одного или нескольких кривошипов большее число ступеней, чем это имеет место в компрессорах известной конструкции.

1. Поршневая компрессорная установка для высоких давлений, характеризующаяся тем, что в целях разгрузки направляющих и устранения возникающих при кривошипно-шатунной передаче деформаций ведущая машина служит для приведения компрессора в действие при посредстве промежуточного столба жидкости, имеющего возвратно-поступательное движение.

2. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 установки, отличающаяся тем, что поршни 5-7 (фиг. 1) ведущей машины, расположенные между двумя ступенями, служат для приведения в действие рабочих поршней 17-23 компрессора при посредстве помещенных в цилиндрах 8-10 столбов жидкости 11-15, подразделенных на несколько отдельных вертикальных столбов, действующих на стороны передаточных поршней 31-37, обращенные к штоку 4 ведущей машины.

3. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что часть ступеней, например, II и III вертикально работающие ступени (фиг. 2), приводятся в действие соответствующими столбами жидкости, а другая часть, например, 1 горизонтально работающая ступень, расположенная на самой ведущей машине, приводится в действие механическим путем.

4. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что поршень 5 ведущей машины (фиг. 5) при посредстве жидкости действует на соединенные с компрессорным поршнем промежуточные поршни 105, 106 и с обеих сторон, при помощи столба жидкости 112, сообщается с одной стороной промежуточного поршня, тогда как другие стороны промежуточных поршней соединены непосредственно другим столбом жидкости 113.

5. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что промежуточные поршни 105 и 106 смещены и расположены по разным сторонам поршневого штока 4 ведущей машины (фиг. 4) иди же смещен лишь один цилиндр 104 (фиг. 7) по отношению к оси поршня машины.

6. Применение при охарактеризованной в п. 1 установке шарнирно-подвижной муфты 132 (фиг. 8 и 9), служащей для соединения ограниченного шаровою поверхностью конца 138 верхней части, 134 штока с гнездом соответствующей формы нижней части 133 штока, каковое гнездо сделано скользящим по поверхности 140 нижней части 133, в то время как вкладыш 145 сделан скользящим по шаровой поверхности 144 кольца 143, охватывающего верхнюю часть 134 штока.

7. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что передаточные поршни 165 и 106 (фиг. 10 и 11) расположены над обращенными вниз компрессорными поршнями 170-171 и, кроме того, перемещаемая в рукаве 167 поршнем 5 жидкость, заключающаяся в полости, сообщающейся с полостями цилиндров, также заключающими жидкость - каналами 176 и 177 (фиг. 11), расположена между теми сторонами передаточных поршней, которые обращены к соответствующим рабочим поршням компрессора, и ниже того спаривающего столба жидкости 113, который заключен между другими сторонами упомянутых передаточных поршней.

8. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что из числа передаточных поршней 197- 202 (фиг. 13), приводимых в движение поршнями 185-187 ведущей машины, поршни 199-202, соединенные с компрессорными поршнями 203-206, обслуживают параллельно включенные цилиндры 207-210, тогда как передаточные поршни 197-198, приводящие в движение компрессорные поршни 211 и 212, обслуживают параллельно включенные цилиндры 213 и 214 и, кроме того, тем, что ось столба жидкости, расположенного между каждыми двумя передаточными поршнями и ось столба жидкости, заключенного между одним поршнем ведущей машины и одним из передаточных поршней, лежат в одной плоскости.

9. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что осевые линии наполненных жидкостью колен 250 и 257 (фиг. 14 и 15), заключенных между каждыми двумя поршнями 246 и 247 и 255 и 256, расположены в плоскостях параллельных движению дифференциального поршня 240-243 ведущей машины.

10. Видоизменение формы выполнения установки по п. 9, отличающееся тем, что плоскость симметрии 264 (фиг. 16 и 17), наполненного жидкостью колена 266, расположенного между двумя передаточными поршнями, пересекает ось общего штока поршней 267 и 268 ведущей машины.

11. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что у одной части цилиндров компрессора, передаточные поршни 273 и 274 (фиг. 18) расположены над поршнем 277 ведущей машины, а у другой части параллельно включенных цилиндров передаточные поршни 275 и 276 расположены под упомянутым поршнем 277.

12. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 установки, отличающаяся тем, что объем вытесняемой поршнем 292 жидкости (фиг. 19) больше объема вытесняемого передаточным поршнем 295 или 296 приблизительно на величин} потерь жидкости, при чем каждая из полостей, содержащих жидкость 303. 304, 305, снабжена предохранительными клапанными приспособлениями 312, 311, 310, открывающимися при повышении давления сверх максимально допустимого и, кроме того, одним или несколькими запорами 313, 314, 316, служащими для выпуска воздуха из соответствующих наполненных жидкостью полостей, каковой поршень 292 ведущей машины снабжен пружинными клапанами 317 и 318, а передаточные проходные поршни 295 и 296 - клапанами 319, 320, 321, 322, служащими для пропуска жидкости, при определенном избытке давления, вводимой в цилиндровые полости через питательные органы 307, 308 и 309.

13. Применение при охарактеризованной в п. 1 установке помещенного между столбами жидкости 341 и 342 (фиг. 24) циркуляционного устройства в виде соединительного рукава 343, открываемого или запираемого распределительным органом 344 и служащего для выключения из действия одного или нескольких цилиндров.

14. Применение указанного в п. 13 циркуляционного устройства к поршневому компрессору, у которого часть цилиндров IV и V (фиг. 25) приводится в действие механически, а другая часть VI и VII - при посредстве столба жидкости, при чем гидравлически приводимые в действие цилиндры могут выводиться из работы при помощи упомянутого приспособления без остановки работы других цилиндров.

15. Применение указанного в п.13 циркуляционного устройства к поршневому компрессору по п. 12, состоящее в том, что для сообщения правого столба жидкости 112 (фиг. 26) с коленом 123 установлен запираемый органом 351 соединительный рукав 350, в то время как левый столб жидкости 112 сообщен с тем же коленом 123 при помощи соединительного рукава 352, запираемого органом 353.

16. Применение указанного в п. 13 циркуляционного устройства к поршневому компрессору по п. 8, состоящее в том, что между спаривающим столбом жидкости 223 (фиг. 27) и столбами 220 и 219 установлены, снабженные запорными кранами 360 и 361 соединительные рукава 362 и 363, служащие для выключения одного или обоих цилиндров, не останавливая остальных, при чем такое же устройство может быть установлено и для другой пары цилиндров.