CS215353B1

CS215353B1 - Four-stage compressor

Info

Publication number: CS215353B1
Application number: CS20881A
Authority: CS
Inventors: Richard Schifauer
Original assignee: Richard Schifauer
Priority date: 1981-01-09
Filing date: 1981-01-09
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Účelem vynálezu je zmenšení velikosti a hmotnosti čtyřstupňového čtyřválcového kompresoru, jehož dva a dva válce jsou protilehlé, při zachování výkonových parametrů. Uvedeného účelu se dosáhne propojením čepu klikové hřídele (1) s tělesem (2), které je suvne uloženo kolmo k ose otáčení umístěném čepu (3) pístu prvního stupně (4). Na tělese (2) jsou vytvořeny kluzné plochy, na které dosedají opěrné plochy volnoběžných pístů (5) ostatních válců dalších stupňů. Volnoběžné písty (5) jsou posouvány do pracovního zdvihu tělesem (2) a jsou vraceny stlačeným médiem předešlých stupňů. Vynálezu lze využít tam, kde je potřeba zdroje vysokého tlaku vzduchu, snadného přenášení a zejména umístění kompresoru v malých prostorách. Jedná se o využití v následujících oborech: potápěčství, letectví, záchranářství, vojenská technika, požárnictví.The purpose of the invention is to reduce the size and weight of a four-stage four-cylinder compressor, two of which are opposed, while maintaining the performance parameters. The stated purpose is achieved by connecting the crankshaft pin (1) with the body (2), which is slidably mounted perpendicular to the axis of rotation of the pin (3) of the first stage piston (4). Sliding surfaces are formed on the body (2), on which the support surfaces of the free-running pistons (5) of the other cylinders of the next stages rest. The free-running pistons (5) are moved into the working stroke by the body (2) and are returned by the compressed medium of the previous stages. The invention can be used where a source of high air pressure, easy transport and, in particular, the placement of the compressor in small spaces is needed. This applies to the following fields: diving, aviation, rescue, military technology, firefighting.

Description

Vynález se týká vysokotlakého čtyřválcového, čtyřstupňového kompresoru, jehož dva a dva válce jsou protilehlé, u něhož se řeší způsob převodu otáčivého pohybu klikové hřídele na pohyb vratný, při podstatném snížení velikosti a hmotnosti stroje a při zachování parametrů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a high-pressure, four-cylinder, four-stage compressor whose two and two cylinders are opposed and which provides a method for converting the rotary motion of the crankshaft into reciprocating motion while substantially reducing the size and weight of the machine.

U známých víceválcových kompresorů je otáčivý pohyb klikového nebo zalomeného hřídele převáděn na vratný pohyb zpravidla pomocí ojnic. U dvouválcových kompresorů potom pomocí ojnic, křižáků, kulis a pístnic, popř. ojnic a pístů, které zároveň plní funkci křižáků. Klikový mechanismus pístového kompresoru bývá, mimo sil vznikajících stlačováním plynů v pracovních válcích, zatěžován setrvačnými a odstředivými silami a jejich momenty, které se obvykle přenášejí na základ, popř. na uložení kompresoru, a které je nutno z tohoto důvodu vyvažovat. U vertikálního provedení kompresoru se lépe dosáhne zvládnutí dynamických sil hmot zvratným pohybem, např. provedením hmotnějšího základu, odpružením nebo volbou vhodného počtu pracovních válců. U horizontálního provedení kompresoru se dynamické síly snadno přenášejí do okolí a mohou působit značně rušivě.In the known multi-cylinder compressors, the rotational movement of the crankshaft or crankshaft is converted into a reciprocating movement as a rule by means of connecting rods. In the case of twin-cylinder compressors, then by means of connecting rods, crossheads, wings and piston rods, respectively. connecting rods and pistons, which also serve as crusaders. The crank mechanism of the piston compressor is, besides the forces resulting from the compression of gases in the working cylinders, subjected to inertial and centrifugal forces and their moments, which are usually transmitted to the foundation or to the torque. on the compressor mount and must be balanced for this reason. In the vertical design of the compressor, the dynamic forces of the masses can be better controlled by reciprocating movement, for example by making a more massive foundation, by suspension or by selecting the appropriate number of working rolls. With the horizontal version of the compressor, dynamic forces are easily transmitted to the environment and can cause considerable disturbance.

Je známo, že základním parametrem kompresoru je počet otáček, který při nasátém objemu stanoví rozměry a počet válců a závisí na něm jak výrobní náklady, tak mechanická a dopravní účinnost, průběh stlačování a expanze, způsob vyvažování a uložení stroje a mnoho dalších konstrukčních a provozních faktorů.It is known that the basic parameter of the compressor is the speed, which determines the dimensions and number of cylinders at sucked volume and depends on both production costs and mechanical and transport efficiency, compression and expansion process, machine balancing and positioning and many other design and operation. factors.

S ohledem na zmenšení rozměrů stroje a hmotnosti kompresoru a i na možnost přímého spojení kompresoru s pohonným motorem jeví se všeobecně snaha počet otáček neustále zvyšovat. Překážkou stupňování otáček jsou zejména setrvačné síly klikového mechanismu. Za účelem zmenšování rozměrů kompresoru se běžně používá kratších ojnic. Krátká ojnice však způsobuje zvýšenou asymetrii pohybu pístu se všemi nepříznivými důsledky. Je to zhoršení podmínek vyvažování a hlavně zvýšení složky tlaku pístu na stěnu válce. Tím ovšem dochází ke zhoršování mechanické účinnosti a rychlejšímu opotřebení válce a pístu, takže životnost takových kompresorů je poměrně nízká.In view of the reduction of the machine dimensions and the weight of the compressor and the possibility of directly connecting the compressor to the drive motor, there is generally an attempt to constantly increase the rotational speed. In particular, the inertia forces of the crank mechanism are an obstacle to the speed increase. Shorter connecting rods are commonly used to reduce the compressor size. However, the short connecting rod causes increased asymmetries in the piston movement with all adverse consequences. It is a deterioration of the balancing conditions and mainly an increase of the piston pressure component on the cylinder wall. However, this results in a deterioration of the mechanical efficiency and faster wear of the cylinder and the piston, so that the life of such compressors is relatively low.

Uvedené nedostatky odstraňuje čtyřstupňový kompresor se dvěma a dvěma protilehlými válci, jehož čep klikové hřídele je propojen s pístem prvního stupně pomocí tělesa a čepu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že čep pístu je kolmo k ose otáčení klikové hřídele. Těleso se po tomto čepu posouvá, a tím ovládá píst prvního stupně. Na tělese jsou vytvořeny kluzné plochy, na které dosedají opěrné plochy zbývajících tří volnoběžných pístů dalších stupňů. Tyto jsou posouvány do pracovního zdvihu tělesem a vraceny zpět stlačeným médiem předešlého stupně.These drawbacks are overcome by a four-stage compressor with two and two opposing cylinders whose crankshaft journal is connected to the first stage piston by means of a housing and a journal. The essence of the invention is that the piston pin is perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft. The body moves along this pin, thereby actuating the first stage piston. Sliding surfaces are formed on the body on which the abutment surfaces of the remaining three idle pistons of the next stages rest. These are moved into the working stroke by the body and returned by the compressed medium of the previous stage.

Kompresory podle vynálezu jsou podstatně rozměrově menší než dosud užívané a přitom zachovávají stejné výkonové parametry. Dále je u nich možno zvýšit podstatně otáčky, protože jsou snadno vyvažitelné. Kompresory je možno s výhodou použít jako přenosné i tam, kde je omezený prostor pro zabudování (v letectví, v tancích apod.).The compressors according to the invention are considerably smaller in size than hitherto used, while maintaining the same performance parameters. Furthermore, they can be substantially increased in speed because they are easily balanced. Compressors can also be used as portable even where space for installation is limited (in aviation, tanks, etc.).

Základní účinek vynálezu spočívá v tom, že pouze jeden prvek umožňuje převedení otáčivého pohybu klikové hřídele na pohyb přímočarý u všech válců bez použití ojnic.The basic effect of the invention is that only one element allows the crankshaft to rotate to a straightforward motion on all cylinders without connecting rods.

Vynález je dále popsán podle připojeného výkresu, na němž je vyznačen řez čtyřválcovým čtyřstupňovým kompresorem v nárysu.The invention is further described with reference to the accompanying drawing, in which a cross-section of a four-cylinder four-stage compressor is shown in front view.

Z výkresu vyplývá sestava kompresoru, v níž je použita kliková hřídel 1, na jejímž čepu je uchyceno těleso 2, které je posuvně propojeno čepem 3 s pístem prvního stupně 4, který pracuje ve válci 7. Čep 3 je umístěn kolmo k ose klikového hřídele 1. Na tělese 2 jsou vytvořeny kluzné plochy, na které dosedají opěrné plochy volnoběžných pístů 5 ostatních válců dalších stupňů 6.The drawing shows a compressor assembly in which a crankshaft 1 is used, on which a body 2 is mounted, which is slidably connected by a pin 3 to a first stage piston 4 operating in a cylinder 7. The pin 3 is perpendicular to the crankshaft axis 1. Sliding surfaces are formed on the body 2 on which the abutment surfaces of the idle pistons 5 of the other cylinders of the next stages 6 abut.

Volnoběžné písty 5 jsou posouvány do pracovního zdvihu tělesem 2 a jsou vraceny zpět stlačeným médiem předešlých stupňů.The idle pistons 5 are moved into the working stroke by the body 2 and are returned by the compressed medium of the preceding stages.

Claims

a four-stage compressor with four cylinders mounted on the crankcase, the two and two cylinders of which are opposed, the crankshaft controlling the housing, which is slidably connected by the pin to the first stage piston, characterized in that the pin (3) is located

BACKGROUND OF THE INVENTION perpendicular to the axis of rotation of the crankshaft (1), with sliding surfaces formed on the body (2) on which the idle piston support surfaces (5) of the other cylinders of the next stages (6) abut.