RO132876B1 - Compresor de gaze, orizontal, cu piston cu autoridicare - Google Patents

Description

Invenția se referă la un compresor de gaze orizontal cu piston cu auto-ridicare echipat cu cilindri și pistoane cu capete drepte și camere de comprimare înclinate, cu auto-ridicare, utilizatîn aplicații industriale de comprimare a gazului din rafinărie, petrochimie, industria chimică, înmagazinare, comprimare și transport gaz metan sau comprimare aer.

Sunt cunoscute soluții de fabricație a compresoarelor de gaze orizontale, cu piston, făcându-se referire la următoarele brevete.

Documentul FR 2627236 (A1), considerat ca fiind documentul cel mai apropiat față de invenția revendicată, se referă la un compresor orizontal cu piston prevăzut cu mijloace coaxiale de susținere care are tija pistonului realizată dintr-un material feromagnetic și este amplasată opus unui rulment magnetic radial fixat în interiorul cilindrului. Din interacțiunea celor două elemente rezultă o mișcare de alunecare cu auto-ridicare a greutății tijei și pistonului ce are ca efect reducerea forțelor de frecare.

Documentul US 6016738 (A) se referă la un compresor orizontal cu piston prevăzut cu mijloace de susținere ce cuprind o sursă care furnizează, în mod continuu, un gaz sub presiune printr-un orificiu amplasat între elementul inelar și cilindru. Gazul evacuat cu presiune exercită în mod constant o forță care ridică pistonul, având ca efect reducerea forțelor de frecare dintre piston și cămașa cilindrului.

Dezavantajele soluțiilor prezentate sunt următoarele:

- gazul utilizat ca pernă de gaz provine din gazul cald rezultat din camera de comprimare, care va parcurge golul pistonului, fără răcire și va ajunge în cealaltă cameră de comprimare, amestecându-se cu gazul aspirat rece, la care va apărea o creștere a temperaturii de aspirație din cauza amestecului de gaz rece aspirat cu gaz cald din perna de gaz;

- gazul cald din perna de gaz va aduce un aport suplimentar de căldură în zona benzilor portante, la evacuarea prin orificiile pernei de gaz, împiedicând cedarea căldurii pe ciclul de aspirație cu gaz rece, către gazul aspirat; creșterea temperaturii la nivelul benzilor portante din teflon grafiat sau alt material, crește viteza de uzură a acestora;

- orificiile de evacuare a gazului din partea inferioară a pistonului traversează benzile portante care pot realiza condiția de pernă de gaz numai dacă sunt executate dintr-o singură bucată, cu fretaj pe piston, soluție complicată din punct de vedere constructiv;

- orificiul de aspirație, cu sau fără supapă și orificiul sau orificiile de refulare, cu sau fără supapă, din partea inferioară a pistonului, pentru realizarea pernei de gaz, se pot înfunda foarte ușor cu contaminantul din gaz, condiție în care realizarea pernei de gaz nu mai este posibilă;

- contaminantul care pătrunde în interiorul pistonului nu poate fi curățat numai după oprirea compresorului și demontarea completă a subansamblului pistonului;

- condiția de laminare a gazului cu realizarea unei perne de gaz presupune îndeplinirea condițiilor reciproce ale suprafețelor aflate în contact, cu abateri de formă de ordinul micronilor, condiție imposibil de realizat în practică pentru compresoarele de proces de dimensiuni medii și mari la care face referire invenția;

- pierderea de gaz din debitul compresorului, pentru realizarea pernei de gaz, este considerabilă și în cazul în care există câte un orificiu prevăzut la fiecare bandă portantă, în cazul în care 2 orificii nu pot satisface, din punct de vedere al portanței, orice dimensiune de piston din cauza suprafeței mici a pernelor de gaz, realizată de cele două orificii este consemnată și varianta de realizare a pernei de gaz cu mai multe orificii la fiecare bandă portantă, care va avea ca efect pierderi de debit mai mari;

RO 132876 Β1

- variația presiunii gazului pe lungimea cursei în timpul comprimării și a creșterii 1 presiunii de la valoarea presiunii de aspirație până la valoarea presiunii de refulare, va realiza o pulsație și o variație a presiunii gazului din interiorul pistonului, implicit a presiunii 3 gazului la evacuarea acestuia prin partea inferioară a pistonului pentru realizarea pernei de gaz, cu discontinuitate în păstrarea condițiilor de laminare a gazului, cu realizarea pulsatorie 5 a pernei de gaz între piston și cămașa cilindrului pe lungimea cursei și cu diminuarea pulsatorie a efectului de auto-ridicare. 7

Problema tehnică obiectivă pe care o rezolvă invenția constă în creșterea eficienței de comprimare a gazelor prin reducerea forțelor de frecare care apar între piston și cămașa 9 cilindrului unui compresor de gaze orizontal.

Compresorul de gaze orizontal cu piston cu auto-ridicare, conform invenției, înlătură 11 dezavantajele de mai sus prin aceea că pistonul este prevăzut cu niște capete drepte și niște camere de comprimare înclinate care formează, împreună cu o zonă de la un cap de 13 chiulasă înclinat și o zonă de la un al doilea cap de chiulasă înclinat, două camere de comprimare a gazului, câte una la fiecare capăt al unui cilindru pentru comprimarea gazului 15 și auto-ridicarea pistonului care are o mișcare alternativă și este prevăzut cu niște magneți permanenți dispuși, la partea inferioară a pistonului, pe două sau mai multe rânduri, cu alți 17 magneți permanenți fixați în cilindru sub cămașă, care formează un câmp magnetic opus față de magneții permanenți menționați anterior și creează efecte concomitente de auto-ridicare 19 și alunecare, pentru ghidarea suplimentară a pistonului pe lungimea cursei, în interiorul cilindrului, pe perna magnetică pentru reducerea acțiunii greutății și a forțelor de frecare, 21 inclusiv a uzurilor.

Compresorul de gaze orizontal, cu piston cu auto-ridicare, are următoarele avantaje: 23

- soluția constructivă a compresorului cu piston cu cap drept și cu camere de comprimare înclinate și pernă magnetică reduce greutatea pistonului, forța de frecare și 25 uzura, în condiții simplificate, indiferent de aplicație și mărimea compresorului, păstrând forma pistonului cu cap drept; 27

- auto-ridicarea pistonului și a tijei în compresor nu este influențată de contaminatul din gaz în condiții normale și care se regăsește în modul curent de funcționare;29

- auto-ridicarea pistonului și a tijei în compresor nu se produce cu pierdere de debit din refulare către aspirație;31

- auto-ridicarea pistonului în compresor se realizează prin acțiunea directă a presiunii pe suprafața înclinată a capului pistonului și prin alunecarea pe perna magnetică;33

- nu este necesară presurizarea pistonului pentru auto-ridicarea acestuia;

- nu se realizează o încălzire a gazul din aspirație cu gazul din refulare;35

- auto-ridicarea pistonului în compresor se poate dimensiona în funcție de condițiile tehnice de operare și dimensionale ale compresorului existent sau ale unui proiect de 37 compresor nou cu posibilitatea de a utiliza, împreună sau separat, soluțiile de auto-ridicare cu piston cu cameră de comprimare înclinată și/sau cu pernă magnetică;39

- se păstrează în totalitate lungimea efectivă a pistonului, iar poziționarea și dimensionarea existentă a canalelor pentru benzi portante și segmenți, inclusiv restricțiile 41 impuse de poziția relativă a pistonului în cilindru și a ferestrelor supapelor, are loc fără necesitatea modificării poziției relative a acestora, cu menținerea disponibilității de realizare 43 a camerei de comprimare înclinate în capul pistonului;

- se extinde posibilitatea de alunecare a pistonului în cămașă, cu frecare redusă pe 45 toată lungimea cursei prin introducerea pernei magnetice, având posibilitatea realizării, simultan sau separat, a efectului de auto-ridicare în oricare configurație aleasă și în funcție 47 de necesități și/sau de condițiile tehnice disponibile pentru care soluția adoptată este mai simplu de aplicat. 49

RO 132876 Β1

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig. 1...3, care reprezintă:

- fig. 1, o secțiune prin compresorul de gaze orizontal cu piston cu auto-ridicare;

- fig. 2, un detaliu în secțiune realizat prin cilindrul compresorului de gaze, orizontal, cu piston cu auto-ridicare, cu capete înclinate și camere de comprimare înclinate, echipat cu magneți permanenți;

- fig. 3, o secțiune transversală prin piston și cămașa cilindrului, echipate cu magneți permanenți.

Compresorul de gaze orizontal, cu piston cu auto-ridicare, este compus dintr-un piston 11 prevăzut cu niște segmenți 9 de etanșare, iar pentru ghidare are montate niște benzi portante 10 și este fixat pe o tijă 7 care trece prin două piese de distanță 21 și 23, o casetă raclor ulei 24, o casetă auxiliară pe gaz 20 și o casetă principală pe gaz 1, iar pistonul 11 este prevăzut cu două bucșe de ghidare cu fețe înclinate 5 și 12, și acționează asupra unui cilindru 8 prevăzut cu o cămașă 6 și cu niște supape de aspirație 14 și refulare 18, iar pentru comprimarea gazului, pistonul 11 este prevăzut cu niște capete drepte și niște camere de comprimare înclinate m și k, care formează, împreună cu o zonă n de la un cap înclinat de chiulasă 32 și cu o zonă p de la cel de-al doilea cap înclinat de chiulasă 33, cele două camere de comprimare a gazului, câte una amplasată la fiecare capăt al cilindrului 8, iar pentru auto-ridicare, pistonul 11 este prevăzut cu niște magneți permanenți 30, dispuși în partea inferioară, pe mai multe rânduri, și care formează un câmp magnetic opus față de alți magneți permanenți 31, care sunt fixați sub cămașa 6 a cilindrului 8, care, prin interacțiune, produc concomitent un efect de auto-ridicare a pistonului 11 în limita jocului la cap de cursă, față de zonele n și p prevăzute la capetele celor două chiulase 17, respectiv 2, și un efect de alunecare a pistonului 11 aflat în mișcare rectilinie alternativă.

Cilindrul 8 conține la capete două camere de comprimare înclinate m, respectiv k, care sunt amplasate pe capetele pistonului 11 și sunt delimitate de capul înclinat de chiulasă 32 fixat pe chiulasa 17, respectiv de capul înclinat de chiulasă 33 fixat pe chiulasa 2, ce corespund unei zone n, respectiv altei zone p.

Pistonul 11 este echipat cu două bucșe de ghidare cu fețe înclinate 5 și 12, montate pe tijă 7, astfel încât, împreună cu fețele înclinate n și p, ale capetelor de chiulase 32 și 33 ce corespund chiulaselor 17 și 2, formează cele două camere înclinate m și k pentru comprimarea gazului.

în vederea suplimentării efectului de auto-ridicare și alunecare cu frecare redusă, se folosesc magneții 30 fixați pe un piston 11 și magneții 31 fixați în cilindrul 8, pe exteriorul și la partea inferioară a cămășii 6 acestuia.

Aspirația gazului se face prin niște supape 14 pe lungimea cursei de deplasare a pistonului 11 al cilindrului 8 și cu comprimarea gazului pe cursa de întoarcere a pistonului 11, cu auto-ridicarea acestuia realizată de acțiunea presiunii gazului într-o cameră înclinată, până la capătul cursei, când se deschid alte supape de refulare 18, acțiunea de auto-ridicare este concomitentă și opusă ca eveniment pe cursa dublă a pistonului 11, cu efect imediat și, alternativ, la fiecare secvență de comprimare pe deplasarea alternativă a pistonului 11, când se realizează aspirația în capul cilindrului 8 dinspre o chiulasă 17, concomitent cu comprimarea gazului între pistonul 11, o chiulasă 2 și un cap chiulasă 33, respectiv, aspirația gazului pe cursa de întoarcere a unui piston 11 prin niște supape de aspirație 14 și comprimare a gazului între piston 11, o chiulasă 17 și un cap de chiulasă 32.

Prezenta invenție nu se limitează numai la exemplul de realizare prezentat mai sus, respectiv doar la compresoare orizontale cu un singur cilindru, soluția tehnică putând fi aplicată și la compresoare orizontale cu mai mulți cilindri.

Claims (4)

1. Revendicări 1

   1. Compresor de gaze orizontal, cu piston cu auto-ridicare, compus dintr-un piston 3 (11) prevăzut cu niște segmenți (9) de etanșare, iar pentru ghidare având montate niște benzi portante (10) și fiind fixat pe o tijă (7) care trece prin două piese de distanță (21 și 23), 5 o casetă raclor ulei (24), o casetă auxiliară pe gaz (20) și o casetă principală pe gaz (1), iar pistonul (11) fiind prevăzut cu două bucșe de ghidare cu fețe înclinate (5 și 12) și acționând 7 asupra unui cilindru (8) prevăzut cu o cămașă (6) și cu niște supape de aspirație (14) și refulare (18), caracterizat prin aceea că, pentru auto-ridicare, pistonul (11) este prevăzut 9 cu niște capete drepte și niște camere de comprimare înclinate (m și k), care formează, împreună cu o zonă (n) de la un cap înclinat de chiulasă (32) și cu o zonă (p) de la cel de-al 11 doilea cap înclinat de chiulasă (33), cele două camere de comprimare a gazului, câte una amplasată la fiecare capăt al cilindrului (8), iar pentru suplimentarea efectului de 13 auto-ridicare, pistonul (11) este prevăzut și cu niște magneți permanenți (30) dispuși, în partea inferioară, pe mai multe rânduri și care formează un câmp magnetic opus față de alți 15 magneți permanenți (31) care sunt fixați sub cămașa (6) a cilindrului (8), care, prin interacțiune, produc concomitent un efect suplimentar de auto-ridicare a pistonului (11) în 17 limita jocului la cap de cursă, față de zonele (n și p) prevăzute la capetele celor două chiulase (17, respectiv 2), dar și un efect de alunecare a pistonului (11) aflat în mișcare 19 rectilinie alternativă.
2. 2. Compresor de gaze orizontal, cu piston cu auto-ridicare caracterizat prin aceea 21 că cilindrul (8) conține, la capete, două camere de comprimare înclinate (m, respectiv k), care sunt amplasate pe capetele pistonului (11) și sunt delimitate de capul înclinat de 23 chiulasă (32) fixat pe chiulasă (17), respectiv de capul înclinat de chiulasă (33) fixat pe chiulasă (2), ce corespund unei zone (n), respectiv altei zone (p). 25
3. 3. Compresor de gaze orizontal, cu piston cu auto-ridicare caracterizat prin aceea că pistonul (11) este echipat cu două bucșe de ghidare cu fețe înclinate (5 și 12), montate 27 pe tijă (7), astfel încât, împreună cu fețele înclinate (n și p) ale capetelor de chiulase (32 și 33) ce corespund chiulaselor (17 și 2), formează cele două camere înclinate (m și k) pentru 29 comprimarea gazului.
4. 4. Compresor de gaze orizontal, cu piston cu auto-ridicare caracterizat prin aceea 31 că cilindrul (8) are prevăzut, la fiecare capăt, câte un cap de chiulasă cu suprafață înclinată (n, respectiv p), care are același unghi de înclinare egal cu unghiul de înclinare al camerelor 33 înclinate (m, respectiv k) care sunt amplasate pe capetele pistonului (11), păstrându-și jocul stabilit constructiv între aceste elemente, pentru fiecare capăt de cursă. 35