Компрессор Советский патент 1981 года по МПК F04B37/12 

(5) КОМПРЕССОР

Изобретемте относится к техник, сжатия газов, в частности к безмасляным поршневым компрессорам сверхвысокого давления, и может найти применение в качестве источника давления чистого газа для газодинамических установок, для установок газовой экструзии различных материалов, а так 1ке в порошковой металлургии и научноисследовательских работах для получения новых материалов. Известен компрессор, содержащий корпус и размещенный в нем многослойный цилиндр с внутренней втулкой, снабженной кольцевым опорно-центрирую щим выступом, ступенчатый плунжер, поршневой гидрозатвор, образующий с цилиндром и втулкой нагнетательную полость, ресивер и сбросовый клапан 1 Недостатком известного компрессора является наличие высоких ударных многоцикличных нагрузок от соударения плунжера со стенкой ресивера, неэкономичный расход сжатого воздуха в ресивере, так как регулировка давления в нем производится периодическим сбросом давления при нерегулируемой подпитке и наличие высоких напряжений в зоне перехода втулки в опорно-центрирующий выступ, что ограничивает величину давления сжатия газа и снижает усталостную прочность втулки. Цель изобретения - повышение ресурса путем снижения циклических напряжений в элементах конструкции. Поставленная цель достигается тем, что компрессор снабжен устройством для регулирования подпитки ресивера,, а сбросовый клапан установлен в корпусе и сообщен с ресивером и через обратный клапан с устройством для регулирования подпитки. Опорно-центрирующий выступ втулки выполнен.многослойным. Сбросовый клапан имеет корпус с входным, выходным и сливным отверстиями, установленные в корпусе под лружиненные ступенчатый запорный ор ган со сквозным осевым каналом и боек, расположенный относительно за порного органа с зазором и снабженный упором, введенным через входное верстие в ресивер, причем высота уч ка упораj расположенного в ресивере, меньше зазора. Устройство для регулирования под питки ресивера имеет корпус, расположенный в нем трехсекционный плунжер с подпружиненными друг к другу секциями, торцовым упором и сквозны осевым каналом, причем средняя секц снабжена поршнем, образующим с корп сом надпоршневую и подпоршневую по лости, первая из которых сообщена со сбросовым клапаном и через дроссельный клапан с атмосферой, а ко второй подключен источник сжатого воздуха, и в корпусе в зоне соединения секций плунжера выполнены дренажная и запиточная камеры. На фиг. 1 изображен компрессор (привод не показан}, общий вид; на фиг. 2 - сбросовый клапан; на фиг.З сечение А-А на фиг.2; на фиг. устройство для регулирования подпит ки . Компрессор содержит корпус 1 и размещенный в нем многослойный цилиндр 2 с внутренней втулкой 3, снабженной кольцевым опорйо-центрирующим выступом , выполненным многослойным, ступенчатый плунжер 5 поршневой гидрозатвор 6, образующий с цилиндром 2 и втулкой 3 нагне тательную полость 7, ресивер 8 и сбросовый клапан 9 устройство 10 для регулирования подпитки ресивера. Сбросовый клапан 9 установлен в корпусе 1 и сообщен с ресивером 8 и через обратный клапан П с устрой ством 10 для регулирования подпитки Сбросовый клапан 9 имеет,корпус 12с входным, выходным и сливным о верстиями 13-15, установленные в корпусе подпружиненные при помощи пружин 16 и 17 ступенчатый запорны орган 18 со сквозным осевым каналом 19 и боек 20, расположенный относительно запорного органа 18 с зазором m и снабженный упором 21 введенным через входное отверстие 13 в ресивер 8, причем высота h участка упора, расположенного в ре сивере В, меньше зазора т. 4 Устройство 10 для регулирования подпитки ресивера 8 имеет корпус 22 расположенный в нем трехсекционный плунжер с секциями 23-25, подпружиненными при помощи пружин 26 и 27 друг к другу торцовыми упорами 28 и 29 и сквозным осевым каналом 30, причем средняя секция 2k снабжена поршнем 31, образующим с корпусом 22 надпоршневую и подпоршневую полости 32 и 33 первая из которых сообщена со сбросовым клапаном 9 и через дроссельный клапан 3 с атмосферой (сброс), а ко второй подключен источник (не показан) сжатого воздуха Р, и в корпусе 22 в зоне соединения секций плунжера выполнены дренажная и запиточная камеры 35 и 36. В корпусе 1 может быть установлено несколько сбросовых клапанов 9. Корпус 22 устройства 10 над секцией 23 плунжера имеет канал 37, соединенный с ресивером 8, канал 38, соединяющий камеру 35 с атмосферой, и канал 39, соединяющий камеру Зб с источником (не показан воздуха низкого давления Pgy. Сторона поршня 31, обращенная к надпоршневой полости 32, дополнительно нагружена пружиной «О. В корпусе 1 выполнен канал 1 Для подачи воздуха в камеру k2 сжатия, которая отсече.на от полости 7 нагнетательным клапаном 43. В корпусе 12 сбросового клапана 9 выполнено дроссельное отверстие 4, соединяющее полости выходного и сливного отверстий 1А и 15с Компрессор работает следующим образом. Ресивер 8 в корпусе 1 запитан от источника воздуха низкого давления Рв) через устройство 10 для регулирования подпитки. Kawepa 2 сжатия постоянно подключена к источнику (не показан) рабочего воздуха через канал k. При взводе плунжера приводом (не показан компремируемый газ заполняет камеру 42 сжатия. Затем плунжер 5 освобождается от взаимодействия с приводом и под действием сжатого воздуха в ресивере 8 плунжер получает энергию на компремированиё газа. Плунжер 5 вытесняет газ в нагнетательную полость 7 через клапан 43, при этом с ростом давления многослойный цилиндр 2 расширяется, снижая непосредственное контактное усилие (от натяга взаимодействия с втулкой 3. Втулка с выетупом 4 одновременно пропорционально нагружается давлением газа. 8 результате при увеличении давления в камере сжатия, что находится в полости втулки 3, зазор между ней и плунжером сохраняется в допустимых преде лах.

Поршневой гидрозатвор 6 уплотняет полость 7.

Корректировка давления в ресивере 3 производится автоматически посредством сбросовых клапанов 9 и устройства 19 для регулирования подпитки. Устройство 10 подключено к источнику воздуха низкого давления (Рц)и к сбросовым клапанам 9, при этом к с.екции подведено давление Р, обеспечивающее рабочее состояние устройства 10 регулирования подпитки, при котором секция 25 посажена на упор 29 пружиной 27. Между секциями 24 и 25 образован зазор и воздух из канала 39 корпуса 22 проходит в камеру 36, канал 30 и далее через канал 37 в ресивер 8.

В случае избыточного давления в ресивере 8 плунжер 5 соударяется с упором 21 бойка 20 и проходит вместе с ним высоту h до стенки ресивера 8 не касаясь корпуса 12 клапана 9, при этом боек 20 получает энергию, преодолевая усилие пружины 16, проходит зазор m и соударяется с запорным органом 18. Запорный орган 18 сдвигается, преодолевая сопротивление пружины 17 и открывая выход сжатому воздуху из ресивера через отверстие 13 и через дроссельное отверстие k в атмосферу, при этом канал 19 исключает образование газовой подушки.

Путь,пройденный запорным органом 18, а следовательно, и количество пропущенного воздуха из ресивера пропорциональны скорости соударения плунжера с упором 21, т.е. избыточной энергии. Сжатый воздух из клапана 9 поступает также по отверстию It на управление устройством 10 регулиро,вания подпитки, где воздействует на поршень 31 со сторонь его торца, обращенного к надпоршневой полости 32 и сдвигает секцию в сторону секции 25, отсекая канал 30, а следовательно, и ресивер 8 от источника воздуха низкого давления Pj . За некоторое число циклов работы стравливается избыточное давление из ресивера 8 через отверстия 15 сбросовых клапанов Э- Давление на поршень со стйро-.

ны надпоршневой полости 32 регулируется клапаном 3, что обеспечивает работоспособность устройства 10 регулирования подпитки в широком

диапазоне давлений в ресивере 8. Давление на поршень 31 постепенно сбрасывается через клапан З, после чего под действием давления газа (Р) в подпоршневой полости 33 секция 2

сдвигается в сторону секции 23. Секция 25 передвигается за секцией 2+ до упора и затем между ними возникает зазор. Сжатый воздух под давлением Pg через канал 30 поступает в ресивер и т.д.

Сообщение устройства регулирования подпитки и сбросового клапана посредством обратного клапана 11 необходимо для сохранения управляющего давления в соответствующей полости устройства 10 после закрытия сбросового клапана 9.

После остановки привода компрессора отключают источник воздуха низкого давления Pg и прекращают подачу газа к поршню. 31. Секция 2 под давлением пружины 0 смещается в сто- рону секции 25. Секция 23 -перемещат ется вместе с секцией 2 под действием пружины 26, после чего садится на упор 29, и между секциями 23 и 2k возникает зазор, через который воздух из ресивера 8 выходит в камеру 35 и по каналу 38 в атмосферу.

При оптимальном давлении в ресивере 8 плунжер 5 всю полученную энергию расходует на сжатие и вытеснение газа из камеры сжатия, и в контакт со стенкой ресивера приходит со скоростью, близкой к нулевой.

Отверстие 15 сбросового клапана 9 служит для того, чтобы уравнять давление на внешней поверхности запорного органа 18 до атмосферного, при этом

дроссельное отверстие t обеспечивает некоторый временный интервал, в течение которого сжатый воздух по отверстию попадает в устройство 10 регулирования подпитки.

Такое выполнение обеспечит повышение ресурса компрессора за счет снижения ударных нагрузок, циклических напряжений в зоне высокого давления , вибрации компрессора, приведет к более экономичному использованию сжатого воздуха .для компрессии газа .

Формула изобретения 1, Компрессор, содержащий корпус и размещенный в нем многослойный цилиндр с внутренней втулкой, снабженной кольцевым опорно-центрирующи выступом, ступенчатый Плунжер, порш невой гидрозатвор, образующий с цилиндром и втулкой нагнетательную полость, ресивер и сбросовый клапан отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса, компрессор снабжен устройством для регулирования подпитки ресивера, а сбросо вый клапан установлен в корпусе и сообщен с ресивером и через обратный клапан с устройством для регули рования подпитки. 2.Компрессор по п.1, о т л и ч ю щ и и с я тем, что, опорно-центрирующий выступ втулки выполнен многослойным. 3.Компрессор поп.1,отлич ю щ и и с я тем, что сбросовый клапан имеет корпус с входным, выхо ным и сливным отверстиями, установленные в корпусе подпружиненные сту пенчатый запорный орган со сквозным осевым каналом и боек, располож ный относительно запорного органа с 8 зазором и снабженный упором, введенным через входное отверстие в ресивер, причем высота участка упора, располо,женного в ресивере, меньше зазора. 4. Компрессор по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что устройство для регулирования подпитки ресивера имеет корпус, расположенный в нем трехсекционный плунжер с подпружиненными друг к другу секциями, торцовыми упорами и сквозным осевым каналом, причем средняя секция снабжена поршнем, образующим с корпусом надпоршневую и подпоршневую полости, первая из которых сообщена со сбросовым клапаном и через Дроссельный клапан с атмосферой , а ко второй подключен источник сжатого воздуха и в корпусе в зоне соединения секций плунжера . выполнены дренажная и запиточная камеры. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке If 2599525/06, F 0 В 37/12, 1967.

21 13

риг.2 А-А