Компрессор с бесконтактным уплотнением поршня Советский патент 1987 года по МПК F04B31/00 

Изобретение относится к компрессоро- строению и касается компрессоров с бесконтактным уплотнением поршня.

Цель изобретения - повышение надежности уплотнения.

На фиг. 1 схематично изображен компрессор с бесконтактным уплотнением поршня, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Компрессор с бесконтактным уплотнением поршня содержит цилиндр 1 с рядом 2 питающих отверстий 3, установленную на нем с образованием дроссельного зазора 4 втулку 5 и поршень б, размещенный в цилиндре 1 с кольцевым зазором 7, подклюБлагоприятной работе поршня б способствует симметричное .формирование смазочного слоя в зазоре 7, обусловленное кольцевой проточкой 14, которая защищает 5 смазочный слой от оспабления при проникновении газа высокого давления из цилиндра 1 при его сжатии. Это происходит потому, что в кольцевой проточке 14 поддерживается низкое давление, так как она соединена с полостью 12 низкого давления и эвакуирует туда газ, просочившийся из цилиндра 1 при сжатии. Таким образом, газ смазочного слоя в зазоре 7 симметри шо растекается в противоположных осевых направлениях от питающих отверстий 3 и

10

ценным через питательные отверстия 3 и 15 формирует смазочный слой, обладающий

дроссельный зазор 4 к источнику давления. При этом цилиндр 1 снабжен вторым рядом 8 питающих отверстий 3 и выполненными но обе стороны от отверстий 3 обоих рядов 2 и 8 карманами 9. Втулка 5 установлена на

сравнительно высокой несущей способностью. При действии нагрузки (безразлично какой по происхождению) на поршень б, например справа налево, поршень б смещается влево, уменьшая кольцевой зазор 7. Уменьцилиндре 1 при помощи упругих уплотни- 20 шение зазора 7 приводит к возрастанию тельных элементов 10, карманы 9 имеют диаметр, определяемый из уравнения

сопротивления движущемуся газу и увеличению давления на выходе газа из питающих отверстий 3. Поскольку питающие от- 15ерстия 3 не являются дроссельными, имея сравнительно бoлыJJyю площадь проходного сечения, и течение газа через них всегда дозвуковое, то возмущение от увеличивающегося давления на выходе газа из питающих отверстий 3 проникает на вход питающих отверстий 3 и

do

, D

d,,

где D - диаметр поршня б;

п - число питающих отверстий 3 в ряду

2 или 8,

а питающие отверстия 3 имеют диаметр, определяемый из уравнения

Dc

п где D - диаметр порщня б,

с - величина дроссельного или радиального зазора 4 или 7, п - число питающих отверстий 3 в ряду

2 или 8.

Компрессор дополнительно содержит полости 11 и 12 высокого и низкого давления, подключенные выполненными в цилиндре 1 кольцевыми проточками 13 и 14 соответственно к дроссельному и радиальному зазорам 4 и 7. Полость 11 высокого давления служит источником давления.

Компрессор с бесконтактным уплотнением порщня работает следующим образом.

25

сопротивления движущемуся газу и увеличению давления на выходе газа из питающих отверстий 3. Поскольку питающие от- 15ерстия 3 не являются дроссельными, имея сравнительно бoлыJJyю площадь проходного сечения, и течение газа через них всегда дозвуковое, то возмущение от увеличивающегося давления на выходе газа из питающих отверстий 3 проникает на вход питающих отверстий 3 и

30 далее в дроссельный зазор 4, что приводит к смещению втулки 5 влево и деформации упругих уплотнительных элементов 10. При этом увеличивается величина дроссель.-ioro зазора 4 с левой стороны и обеспечивается повышенный приток |-аза в кольцевой

35 зазор 7, и следовательно, повышенное давление в нем, компенсирующее увс.личив- шуюся нагрузку на поршень G.

40

Справа от норшня б происходят аналогичные явления,только с противоноложными характеристиками. Кольцевой зазор 7 увеличивается (при действии нагрузки н смещении порщня 1 влево), что приводит к уменьшению сопротивления движущемуся газу и уменьшению давления газа на выходе из

Порщень б, соверщая возвратно-поступа- 45 питающих отверстий 3. Возмущение от

тельное движение, нагнетает газ в полость 11 высокого давления, откуда часть газа поступает через кольцевую проточку 13 в дроссельный зазор 4 и далее через карман 9 и питающие отверстия 3 в кольцевой зауменьщившегося давления на выходе из питающих отверстий 3 проникает на вход питающих отверстий 3 и далее в дроссельный зазор 4, увеличивая разность давления в дроссельном зазоре 4 с левой и правой зор 7, образуя несущий смазочный слой, 50 стороны втулки 5. Это облегчает ее смещение предотвращающий касание поршня б о ци-влево, при этом дроссе.льный зазор 4 с правой

линдр I. При этом питающие отверстия 3 не являются дроссельными, имея сравнительно больщую площадь проходного сечения, и с обеих сторон окаймлены карманами 9 для того, чтобы максимально облегчить доступ газа в кольцевой зазор 7 и обеспечить дозвуковые скорости течения через питающие отверстия 3.

стороны уменьшается, снижая приток газа в кольцевой зазор 7 и уменьшая давление в нем. Поэтому возрастает разность давлений в кольцевом зазоре 7 с левой и правой 5 стороны от поршня б, представляющая собой несущую способность бесконтактного уплотнения и компенсирующая увеличившуюся нагрузку на поршень б.

Благоприятной работе поршня б способствует симметричное .формирование смазочного слоя в зазоре 7, обусловленное кольцевой проточкой 14, которая защищает смазочный слой от оспабления при проникновении газа высокого давления из цилиндра 1 при его сжатии. Это происходит потому, что в кольцевой проточке 14 поддерживается низкое давление, так как она соединена с полостью 12 низкого давления и эвакуирует туда газ, просочившийся из цилиндра 1 при сжатии. Таким образом, газ смазочного слоя в зазоре 7 симметри шо растекается в противоположных осевых направлениях от питающих отверстий 3 и

формирует смазочный слой, обладающий

сравнительно высокой несущей способностью. При действии нагрузки (безразлично какой по происхождению) на поршень б, например справа налево, поршень б смещается влево, уменьшая кольцевой зазор 7. Умень0 шение зазора 7 приводит к возрастанию

5

сопротивления движущемуся газу и увеличению давления на выходе газа из питающих отверстий 3. Поскольку питающие от- 15ерстия 3 не являются дроссельными, имея сравнительно бoлыJJyю площадь проходного сечения, и течение газа через них всегда дозвуковое, то возмущение от увеличивающегося давления на выходе газа из питающих отверстий 3 проникает на вход питающих отверстий 3 и

0 далее в дроссельный зазор 4, что приводит к смещению втулки 5 влево и деформации упругих уплотнительных элементов 10. При этом увеличивается величина дроссель.-ioro зазора 4 с левой стороны и обеспечивается повышенный приток |-аза в кольцевой

35 зазор 7, и следовательно, повышенное давление в нем, компенсирующее увс.личив- шуюся нагрузку на поршень G.

Справа от норшня б происходят аналогичные явления,только с противоноложными характеристиками. Кольцевой зазор 7 увеличивается (при действии нагрузки н смещении порщня 1 влево), что приводит к уменьшению сопротивления движущемуся газу и уменьшению давления газа на выходе из

стороны уменьшается, снижая приток газа в кольцевой зазор 7 и уменьшая давление в нем. Поэтому возрастает разность давлений в кольцевом зазоре 7 с левой и правой стороны от поршня б, представляющая собой несущую способность бесконтактного уплотнения и компенсирующая увеличившуюся нагрузку на поршень б.

При действии на поршень 6 момента сил произойдет перекос поршня 6 в цилиндре 1. При этом восстанавливающее усилие газовою потока, развиваемое вторым рядом 7 питающих отверстий 3 и приложенное к верхней половине поршня 6, противонаправлено восстанавливающему усилию, развиваемому газовым потоком питающих отверстий 3 ряда 2 и приложенному к нижней половине поршня 6. В соответствии с перекосом поршня 6 под действием усилия от газового потока произойдет и перекос втулки 5 с соответствующим распределением дроссельного зазора 4 таким образом, чтобы выполнить подачу газа в кольцевой зазор 7 с необходимым распределением расхода по питающим отверстиям 3 и обеспечить необходимый несущий восстанавливающий момент, который компенсирует нагрузочный момент сил, действующих на порщень 6.

Таким образом, предлагаемое выполнение компрессора с бесконтактным уплотнением поршня позволяет улучшить центрирование поршня и повысить надежность уплотнения.

Формула изобретения

1. Компрессор с бесконтактным уплотнением поршня, содержащий цилиндр с рядом питающих отверстий, установленную

на нем с образованием дроссельного зазора втулку и поршень, размещенный в цилиндре с кольцевым зазором, 1одключенным через питательные отверстия и дроссельный зазор к источнику давления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, цилиндр снабжен вторым рядом питающих отверстий и выпол- ненными по обе стороны от отверстий обоих

д рядов карманами, а втулка установлена на цилиндре при помощи упругих уплотнитель- ных элементов.

2. Компрессор по н. 1, отличающийся тем, что карманы имеют диаметр, определяемый из уравнения

0

н D

,

где D - диаметр поршня;

п-число питающих отверстий в ряду.

3. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что питающие отверстия имеют диаметр, определяемый из уравнения

AD-C

25

где с - величина дроссельного нлн радиального зазора; О-диаметр поршня; п - число питающих отверстий в ряду.

Изобретение относится к области компрессоростроения и позволяет повысить надежность уплотнения поршня. Цилиндр снабжен вторым рядом 8 питающих отверстий 3, диаметр do которы.х может быть определен из уравнения do A 4Dc/n| где с - величина дроссельного или радиального зазора; D - диаметр поршня; п - число отверстий 3. По обе стороны отверстий 3 обоих рядов 2 и 8 выполнены карманы, диаметр которых равен D/n. Втулка 5 установлена на цилиндре 1 при помощи уплотнитель- ных элементов 10. В результате такого выполнения компрессора улучшается центрирование порщня 6, что повыщает надежность уплотнения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 СХ5 К5 Фиг.1

Фиг. 2