Весьма часто приводом поршневых :KOMinpeccopOB служит паровая машина, выполненная за одно с компрессором. Спаривают эти машины либо последовательно, либо параллельно, располагая паровую машину в одном ряду, а компрессор в другом. При параллельном выполнении Поступательное дви-жение поршней паровой машины через ее шатунно-кривошиппый механизм трансформируется во вращательное движение вала и снова, через шатунно-кривошипный механизм компрессора, приводится к поступательному движению его поршней. В другой компановке, при последовательном расположении цилиндров /KOMinpeccopa и паровой машины, передача усилий более благап1риятна: поршиевые усилия частично передаются непосредственно по штоку. В этом случае, на долю шатунно-кривошипного механизма приходится передача энергии от поршней к маховику в начале хода, когда является избыток усилия со стороны паровой машины, и возврат ее к концу хода, когда перевес получают поршневые усилия со стороны компрессора. В мертвых точках шоршневые усилия паровой машины .и компрессора складываются; шатуннонкривошипный ме.ханизм таких машин приходится рассчитывать на суммарное поршневое усилие и юн получается громоздким.
Известные паровые компрессоры со свободными поршнями отличаются отсутствием шатунно-кривошипного ме ханизма и маховика. Действуют они j по принципу распространенных насосов типа Вортингтон и отличаются низкой экономичностью.
Изобретение касаетсй известных уже
парокомпрессоров со свободньтми
I поршнями, образуюш,ими между собой
в средней части цилиндра камеру паровой машины, которая работает с
. расширением пара как прямоточная машина. I В предлагаемом парокомпрессоре
внешние полости парового цилиндра, i расположенные по другую сторону,
поршней, образуют паровые буферы. I Управление паровпускными клапана; Мй производится посредством поршне: вых сервомоторов, поршни которых жестко связаны с хвостовиками клапанов.
Для обеспечения безударной посадки клапанов и создания масляных буферов при перекрывании по.ршнем маслоспускных каналов и дросселироI вании масляного потока, окна маслоI спускных каналов на боковых поверхностях цилиндра сервомоторов расположены ближе к среднему положению поршня, чем окна масловпускных каналов.
Энергия рабочего хода у паровой машины может быть, как известно, повышена за счет увеличения степени наполнения. Для парокомпрессора со свободными поршнями эта особенность связана с опасностью разрушения машины, если, вследствие неисправности парового клапана (поломка,, заедание), острый пар получит доступ в цилиндр в течение всего рабочего хода. Наличие буферных полостей создает паровую подушку, устраняющую опасность Удара поршней о крышки цижндра.
Свободные поршни парокомпрессора позволяют, в зависимости от требуемой (Производительности, сокрашать либо увеличивать длину хода, однако изменение величины хода должно осуществляться за счет смещения лишь (внешней мертвой точки. Положение внутренней мертвой точки, управляющей впуском пара, должно быть устойчивым. Опыт проектирования парокомпрессора показал, что надлежащий выбор объема буферных полостей позволяет колебания внутренней мертвой точки свести к минимуму. Так как отдача бу|ферных полостей при перебеге увеличивается, введение их облегчает sainycK машины.
Наличие буферной полости, аккумулирующей энергию для обратного хода, позволяет сократить остаток сжатого газа в цилиндрах компрессора, что приводит к резкому повышению объемного к. п. д.
Наличие паровых буферов позволяет выполнять компрессорную часть двустороннего действия при паровой мащине простого (одностороннего) действия.
Обогрев, благодаря буферным полостям, тыльных сторон паровых поршней снизит конденсацию и повысит экономичность, работы паровой машины.
На чертеже фиг. 1 изображает схему парокомпрессора со свободными порщнями; фиг. 2 - то же с паровой машийой одностороннего действия; фиг. 3 - то же с цилиндрами компрессора двойного действия; фиг. Ч - индикаторную диаграмму паровой машины; 1ФИГ. 5 - схему поршневых сервомоторов; фиг. 6 - то же в другой форме выполнения.
Для уничтожения инерционных сил машины могут быть выполнены спаренными (фиг. 1) с двумя синхронно движущимися в противоположные стороны поршнями 1 я 2. Силы инерции, будучи равными и противоположно направленными, гасят друг друга и машина оказывается по.таостью уравновешенной. Паровой цилиндр 5 может быть расположенным посредине ряда, а цилиндры 4 и 5 ком1прессоров - поконцам его. Паровой и (компрессорные цилиндры - двойного действия; пркэтом внутренняя камера парового цилиндра 5 замкнута между двумя поршнями, что устраняет вредное влияние крышек цилиндра на начальную конденсацию и является благоприятным.
У парокомпрессоров со свободными поршнями мертвые точки не являются жестко .фиксированными. Пр изменении производительности, параметров пара, либо конечного давления сжимаемого компрессором газа возможны перебеги; поршня через номинаишнуюмертвую точку. Во избежание механического уда1ра ДБИжущиосся поршней и разрушения машины для возможных, перебегов доЛжен быть обеспечен резервный ход. В настояшем изобретеНИИ эта задача решается применением для паровой машины известного пря-моточного принципа работы, иллюстрированного фиг. 4. Для паровой машины, работающей с противодавлением: иди на выхлоп в атмосферу, при таком цикле получаются большие мертвые пространства (объем .УшА что и: требуется, чтобы в случае перебега поршней обеспечить достаточный резерв хода.
С применением прямоточного принципа работы отпадает также необходимость в паровыпускных клапанах,, которые заменяются шлицами, открываемыми поршнем в конце -дода. Это о1собенно важно для вьюолнения по схеме, изображенной на фиг. 2, где паро:вая машина - одностороннего дей-ствия и имеет сдвоенную рабочую камеру 5, расположенную между еепоршнями. При достаточной длине .паровыпускных каналов представляется возможиым регулировку производительности компрессора осуществлять сокращением хода поршня. У компрессора производительность уменьщается при этом не только за счет сокращения рабочего хода, но еще в больщей мере за счет увеличения мертвого пространства и может плавно регулироваться в самом широком диапазоне - при достаточной длине паровыпускных каналов (участок Va на диаграмме фиг. 4), со до 0. Должным выбором конструктивных соотношений можно достигнуть того, что при регулировке внутренняя мертвая точка останется почти неизменной, а сокращение хода поршней будет осуществляться за счет их недобега в сторону компрессора.
В парокомпрессорах с паровой машиной одностороннего действия внешние полости 6 и 7 парового цилиндра (фиг. 2) могут служить буферами. При рабочем коде в них происходит сжатие пара. Его энергия, совместно с энергией сжатого- газа, оставшегося в мертвых пространствах цилиндров компрессора, возвращает поршни к внутренней мертвой точке, осуществляя попутмо сжатие ж. рабочей камере 8 цилиндра машины.
На .протекание рабочего цикла, в случае паровой машины одностороннего действия, буферные полости окажут весьма благоприятное влияние, так как развивающееся там, при сжатии мятого пара, тепло, передаваясь обратным сторонам паровых поршней, будет препятствовать конденсации в рабочей камере.
Буферные полости служат еще пре. дохра1нителями от удара поршней о крышки цилиндров, которые могут произойти в случае заедания в открытом положении парового клапана либо поломки всасывающего клапана у компрессора.
Кроме схем, указанных на фиг. 1 и 2, парокомпрессор может быть выполнен также по схеме фиг. 3, где паровая машина- одностороннего действия, а цилиндры компрессора - двойного. Тогда буферная полость будет аккумулировать в себе большее
количество энергии, достаточное для того, чтобы кроме сжатия в паровой камере 8 осушествить сжатие в полостях 9 н 10 компрессора.
Наиболее серьезной задачей в осушествлении парокомпрессора со свободными поршнями является выполнение парораспределения. Отсутствие вращательного движения не позволяет решить ее обычным путем - с помощью заклиненных под известным углом эксцентриков либо кулачков.
Непосредственная же связь парораспределительного органа с возвратнопоступательным движением поршней, как это осуществляют в дизель-компрессорах со свободными порщнями, при любой неразрывной кинематической связи не может дать должного результата по той причине, что при ходе вперед, повторяющем в обратной последовательности движение хода назад, паровпускной клапан закроется в том положении, в котх)ром при ходе назад произощло его открытие. Нормальный паровой цикл при этом будет недостижим. Применение разрывных механических (связей с различными защелкивающими устройствами, в виду вытекающей из сути этих машин высокой их быстроходности,, вряд ли может быть мыслимо.
В настоящем парокомпрессоре со свободными поршнями нормальный паровой цикл осуществляется путем применения особых порщневых сервомоторов, поршень /5 которых управляет движением паровпускного клапана 11 н связан с хвостовиком его, а свое движение получает от возвратнопоступательно движущихся золотников 14, 15 (фиг. 5 и 6).
Управление может осуществляться гидравлически, посредством находящегося под давлением в поршневом сервомоторе масла. Возможно также применение для этой или сжатого газа. Действие сервомотора основано на том, что при подходе поршней двигателя к внутренней мертвой точке золотник 14 сервомотора открывает впускной канал и дает давление под поршень /5 cepBOMOToipa паровпускного клапана П. Последний открывается и производит впуск пара в цилиндрпаровой машинЫ. После перехода через мертвую точку, когда поршни начинают ход обратно, золотник 14 тоже прихо1дит в обра-иное движение ив точке, соответствующей началу предварения впуска, разобщает паровпускной клапан с подводом .шысокого давления. KлaJпaн при этом, благодаря лер&крыше на золотнике, остается еще под давлением и продолжает быть открытым до тех пор, пока золотник 14 открытием выпускного канала не осуществит спуск давления. Паровой .клапан 11 может иметь двоякое устройство - открываться он может давлением и закрываться силой пружины 12, либо же открытие и закрытие могут производиться давлением-, действующим поочередно по обе сторо1ны поршня 13 сервомотора. Первое выполнение in оказано «а фиг. 5 и второе на фиг. 6. Там же показаны также устройства золотников 14 и 15, управляющих движением клапаиа.
Кромки золотника, управляющего движением клапана, могут быть виятовьши. Поворотом: золотника можно тогда регулировать наполнение, влияя этим на величину хода поршней, а вместе с тем и «а производительность.
В случае беспружииного выполнения, когда давление действует по обе стороны поршня 13, важным является то, чтобы остановки движения клапана в крайних точках его пути осуществлялись плавно, без ударов.
Это может быть достигнуто показанныМ яа фиг. 6 размещением каналов, которые располагаются таким образом, что окна масловпускных каналов 16 расположены на боковой поверхности цилиндра сервомотора у днищ его, . а окна масловыпускных каналов 17 расположены ближе друг к другу .на расстоя1нии от днищ, ближе к среднему положению поршня 13, и размещены так, что при своем ходе масловыпускные каналы постепенно перекрываются поршнем 13.
Сужение проходного сечения создает дросселирование вытекающего масляного потока и дает при этом требуемое снижение скорости посадки и обеспечивает безударную посадку клапана.
Предмет изобретения.
1.Парокомйрессор со свободными поршнями, образующими между собою камеру паровой мащиньг в средней части цилиндра, отличающийся применением паровых буферов, образуемых внешними полостями парового цилиндра.
2.В парокомпрессоре по п. 1 приме.нение, с целью управления паровпускными кла1панами, поршневых сервомоторов, у которых поршень жестко связан с хвостовиком с оответствующего клапана, а окна маслоспускных каналов 17 расположены на боковой - поверхности цилиндра сервомотора ближе к среднему положению поршня, чем окна масловпускных каналов 16 с тем, чтобы при перекрывании маслоспускных каналов порщнем и дросселировании масляного потока обеспечить безударную посадку клапана.
Е авторскому свидетельству М. И. Френкель
2 57721
