Способ регулирования производительности поршневого компрессора Советский патент 1993 года по МПК F04B49/08 

Изобретение относится к компрессоро- строению. Расход сжатого газа, например, в тормозных пневматических системах транспортныхустройств часто меняется, поэтому использование номинальной производительности компрессора невозможно на всех эксплуатационных режимах работы. В зависимости от способа регулирования производительности компрессора используемая мощность на частичных режимах работы может быть различной.

Одним из наиболее простых способов регулирования производительности поршневых компрессоров является выпуск сжатого газа из ресивера в атмосферу или перепуск во всасывающую магистраль.

Способ состоит в следующем. При сокращении расхода газа потребителем давления в ресивере и напорной магистрали возрастают за сче т того, что компрессор обеспечивает практически неизменный приток сжатого газа. Возрастание давления приводит к тому, что открывается байпасный клапан и излишек сжатого газа перепускается во всасывающую магистраль. В связи со значительной разностью давлений в ресивере и всасывающей магистрали значительная энергия перепускаемого на всасывание сжатого газа безвозвратно теряется. Таким образом, независимо от расход газа, отбираемого потребителем из ресивера, потребляемая компрессором мощность остается практически постоянной, что приводит к громадному перерасходу энергии на режи- мах неполной мощности.

Устранение этого недостатка и повышение экономичности расхода энергии rto piij- невого компрессора при снижении его производительности можно обеспечить путем организации импульсного перепуска газов в моменты выравнивания давлений в цилиндре и во всасывающей магистрали. Работа компрессора предлагаемому способу заключается в следующем: при движение поршня компрессора вниз от верхней мертвой точки (ВМТ) происходит поступление гаос

00

р

к

за в цилиндр из всасывающей магистрали через открытый всасывающий клапан; при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) происходит импульсный обратный перепуск газа (без сжатия его до давле- ния в ресивере) из цилиндра во всасывающую магистраль через окна золотника - распределителя; при снижении давления в ресивере за счет падения производительности компрессооа происходит работа по обычному циклу сжатия газа в цилиндре и нагнетание его в ресивер через выпускной клапан.

Сравнительный анализ заявляемого способа с прототипом позволяет выявить в предлагаемом способе регулирования производительности поршневого компрессора новые признаки, заключающиеся в том, что закрытие окна распределителя осуществляется в отдельном цикле движения поршня около его нижней мертвой точки под действием давления сжатия путем обратного перемещения золотника.

Целью предлагаемого способа является повышение экономичности поршневого компрессора путем оптимизации периода открытия - закрытия золотникового распределителя.

Указанная цель достигается тем, что способ регулирования производительности поршневого компрессора, включающий перепуск части газа из цилиндра во всасывающую магистраль на такте сжатия через золотниковый распределитель путем периодического открытия и закрытия окна распределителя, при этом открытие окна осуществляется перемещением золотника поддействием давления нагнетания; закрытие окна распределителя осуществляется под действием давления сжатия путем об- ратнрго перемещения золотника.

Сравнительный анализ предлагаемого способа с аналогичными позволяет установить в них наличие отдельных признаков, однако, заявляемая совокупность приобрела новые свойства, заключающиеся в повы- ,шении экономичности поршневого компрессора путем оптимизации периодов открытия - закрытия окон золотникового распределителя.

Предлагаемый способ может быть реализован следующим образом. В цилиндре поршневого компресора устанавливается дополнительный золотниковый распределительный клапан.

На фиг.1 показана диаграмма движения поршня компрессора Sn и диаграмма движения распределительного перепускного клапана 5кл, колебания которого происходят под действием изменения давления в

цилиндре со сдвигом фаз относительно движения поршня компрессора; на фиг.2 - индикаторная диаграмма поршневого компрессора (кривая 1 - без перепуска, кривая 2-е импульсным перепуском газа из цилиндра на всасывание), иллюстрирующая энергозатраты на сжатие газа, которые пропорциональны площади под кривой.

Среднее перемещение клапана распределителя определяется давлением газа в на- гнетательной магистрали, поэтому положение клапана в его нижней мертвой точке (НМТ) при колебаниях определяется этим давлением таким образом, что при превышении расчетного давления в нагнетательной магистрали за счет снижения расхода газа потребителем перепускной клапан открывается и соединяет цилиндр и всасывающую магистраль (h - величина перемещения клапана при открытии на фиг.1). При движении поршня вверх и давление в ресивере выше расчетного клапан из-за запаздывания по фазе движения относительно поршня остается некоторое время to

(определяемое давлением в нагнетательной магистрали) открытым. Поэтому около НМТ поршень при движении ASK BMT не снижает газ, а вытесняет его обратно во всасывающую магистраль, производя импульсный

перепуск, продолжительность которого to определяется положением клапана SK в его НМТ, определяемым, в свою очередь, давлением в нагнетательной магистрали. При перепуске поршень компрессора

перемещается, не встречая значительного сопротивления, пока перепускной клапан не закрывается, после чего происходит процесс сжатия (кривая 2 фиг.2).

При достижении в цилиндре давления

нагнетания открывается нагнетательный клапан и сжатый газ вытесняется поршнем в ресивер. При движении поршня компрессора вниз от ВМТ происходит расширение газа в мертвом пространстве и всасывание

новой порции газа через всасывающий клапан.

После снижения давления газа в нагнетательной магистрали до расчетного значения (за счет снижения производительности

компрессора на величину перепускаемого количества газа за цикл) клапан - распределитель поднимается закрывая, окна и прекращая перепуск из цилиндра на всасывание.

В связи с тем, что перепуск газа осуществляется импульсами около НМТ поршня компрессора малыми порциями газа на небольшой части хода поршня Д5, то потери

энергии газа за счет перепуска и нагревание его. являются минимальными. Формула изобретения Способ регулирования производительности поршневого компрессора, включающий перепуск части газа из цилиндра во всасывающую магистраль на такте сжатия через золотниковый распределитель путем периодического открытия - закрытия окна

распределителя, при этом открытие окна осуществляется перемещением золотника под действием давления нагнетания, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем оптимизации периодов открытия - закрытия, закрытие окна распределителя осуществляют под действием давления сжатия путем обратного перемещения золотника.

Сущность изобретения: перепускают часть газа из цилиндра в всасывающую магистраль на такте сжатия через золотниковый распределитель путем периодическогс открытия-закрытия окна распределителя. Открытие окна осуществляют перемещением золотника под действием давления нагнетания. Закрытие окна распределителя осуществляют под действием давления сжатия путем обратного перемещения золотника. 2 ил.