RU102068U1

RU102068U1 - COMPRESSOR WITH STABILIZED DRIVE MECHANISM

Info

Publication number: RU102068U1
Application number: RU2010131208/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба; Евгений Алексеевич Лысенко; Евгений Александрович Павлюченко; Евгений Юрьевич Носов
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2011-02-10

Abstract

Компрессор с уравновешенным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, имеющим пластину с двумя параллельными пазами, в каждом из которых установлены приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе относительно друг друга, причем продольные оси обоих параллельных пазов находятся на одной линии, перпендикулярной оси цилиндра, а линия, соединяющая оси приводных валов и перпендикулярная этим осям, параллельна продольным осям пазов, отличающийся тем, что пластина с двумя параллельными пазами выполнена в виде кулисы с разомкнутыми по краям плечами, причем плечи кулисы выполнены упругими. A compressor with a balanced drive mechanism, containing at least one cylinder with discharge and suction valves, a piston with a guide drive crank-slide mechanism having a plate with two parallel grooves, each of which is equipped with drive eccentrics with counterweights and leading fingers located in antiphase relative to each other, and the longitudinal axis of both parallel grooves are on the same line perpendicular to the axis of the cylinder, and the line connecting the axis of the drive shafts and perpendicular to these axes, parallel to the longitudinal axes of the grooves, characterized in that the plate with two parallel grooves is made in the form of a wings with shoulders open at the edges, and the shoulders of the wings are made elastic.

Description

Известен компрессор с уравновешенным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, имеющим пластину с двумя параллельными пазами, в каждом из которых установлены, приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга (RU №2098662, М. кл.⁶ F04В 25/00, 35/00. 1997, фиг.4).A known compressor with a balanced drive mechanism, comprising at least one cylinder with discharge and suction valves, a piston with a guide drive crank-slide mechanism having a plate with two parallel grooves, each of which is installed, drive eccentrics with counterweights and leading fingers located in antiphase relative to each other (RU No. 2098662, M. CL ⁶ F04B 25/00, 35/00. 1997, figure 4).

Известен также компрессор с уравновешенным механизмом привода, содержащий, по крайней мере, один цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, имеющим пластину с двумя параллельными пазами, в каждом из которых установлены, приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга, причем продольные оси обоих параллельных пазов находятся на одной линии, перпендикулярной оси цилиндра, а линия, соединяющая оси приводных валов и перпендикулярная этим осям, параллельна продольным осям пазов (RU №2296241,. М. кл.⁶ F04В 25/00, 35/00, 2007).Also known is a compressor with a balanced drive mechanism, comprising at least one cylinder with discharge and suction valves, a piston with a guide drive crank-slide mechanism having a plate with two parallel grooves, each of which is equipped with drive eccentrics with counterweights and leading fingers that are in antiphase relative to each other, and the longitudinal axis of both parallel grooves are on the same line perpendicular to the axis of the cylinder, and the line connecting the axis of the drive bottom shafts and perpendicular to these axes, parallel to the longitudinal axis of the grooves (RU No. 2296241, M. Cl. ⁶ F04V 25/00, 35/00, 2007).

Недостатком известных конструкций является наличие существенных боковых сил на поршне при реальных технологических отклонениях, возникающих при изготовлении и сборке механизма привода компрессора. Эти боковые силы приводят к отклонению поршня от концентричного положения в цилиндре и вибрациям, что повышает утечки, ухудшает экономичность и экологические свойства компрессора.A disadvantage of the known designs is the presence of significant lateral forces on the piston with real technological deviations arising from the manufacture and assembly of the compressor drive mechanism. These lateral forces lead to the deviation of the piston from the concentric position in the cylinder and vibrations, which increases leakage, degrades the efficiency and environmental properties of the compressor.

Задачей изобретения является повышение экономичности компрессора и снижение его вибрации.The objective of the invention is to increase the efficiency of the compressor and reduce its vibration.

Указанная задача решается тем, что в известном компрессоре пластина с двумя параллельными пазами выполнена в виде кулисы с разомкнутыми по краям плечами, причем плечи кулисы выполнены упругими.This problem is solved by the fact that in the known compressor the plate with two parallel grooves is made in the form of a wings with shoulders open at the edges, and the shoulders of the wings are made elastic.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема двухцилиндрового оппозитного компрессора, на фиг.2 - схема такого же компрессора с действующими усилиями и упругими прогибами концов кулисы, на фиг.3 - схема компрессора с жесткой кулисой, имеющей замкнутые плечи и неравные по длине кривошипы, и действующие силы.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of a two-cylinder opposed compressor, figure 2 is a diagram of the same compressor with acting forces and elastic deflections of the ends of the wings, figure 3 is a diagram of a compressor with a rigid link having closed shoulders and uneven length cranks, and acting strength.

Компрессор (фиг.1) состоит из цилиндров 1, в которых размещены поршни 2, соединенные штоками 3 с кулисой 4, имеющей пазы 5, контактирующие с эксцентричными ведущими пальцами 6 приводных валов 7. В клапанной плите 8 расположены всасывающие 9 и нагнетательные 10 самодействующие клапаны. Тело поршней 2 снабжено газостатическим подвесом (на рисунке условно не показан), в результате чего при нормальной работе компрессора поршни 2 не касаются стенок цилиндров 1.The compressor (Fig. 1) consists of cylinders 1, in which pistons 2 are placed, connected by rods 3 to a link 4, having grooves 5 in contact with eccentric driving fingers 6 of the drive shafts 7. Suction 9 and pressure 10 self-acting valves are located in the valve plate 8 . The body of the pistons 2 is equipped with a gas-static suspension (conventionally not shown in the figure), as a result of which, during normal operation of the compressor, the pistons 2 do not touch the walls of the cylinders 1.

Кулиса 4 с пазами 5 и эксцентричные ведущие пальцы приводных валов 7 в совокупности образуют кривошипно-ползунный механизм, преобразующий вращательное движение приводных валов 7 в возвратно-поступательное движение поршней 2.The drawstring 4 with grooves 5 and the eccentric driving fingers of the drive shafts 7 together form a crank-slide mechanism that converts the rotational movement of the drive shafts 7 into the reciprocating motion of the pistons 2.

Компрессор работает следующим образом. При вращении приводных валов 7 вращение ведущих пальцев 6 через пазы 5 кулисы 4 воздействуют на кулису 4 и заставляют ее совершать возвратно-поступательное движение, которое передается через штоки 3 поршням 2. Поршни 2 при этом также двигаются возвратно-поступательно, изменяя при этом объем цилиндров 2, заключенный между торцами поршней и клапанной плитой 8. При увеличении этого объема происходит всасывание газа через клапаны 9, а при уменьшении - сжатие газа и нагнетание его потребителю через клапаны 10. Силы инерции от неравномерного возвратно-поступательного движения блока поршней 2 со штоками 3 и кулисой 4 гасятся установленными на приводных валах 7 противовесами (на рисунке условно не показаны).The compressor operates as follows. During the rotation of the drive shafts 7, the rotation of the driving fingers 6 through the grooves 5 of the link 4 acts on the link 4 and makes it reciprocate, which is transmitted through the rods 3 to the pistons 2. The pistons 2 also move back and forth, changing the volume of the cylinders 2, enclosed between the ends of the pistons and the valve plate 8. With an increase in this volume, gas is sucked through the valves 9, and with a decrease, the gas is compressed and pumped to the consumer through the valves 10. The inertia forces from uneven back - the progressive movement of the piston block 2 with rods 3 and the link 4 is suppressed by the counterweights installed on the drive shafts 7 (not shown conditionally in the figure).

При идеально точном изготовлении и монтаже компрессора радиусы r_K1 и r_K2 ведущих пальцев равны между собой (r_K1=r_K2), и одинаковы расстояния от осей приводных валов 7 до оси блока поршней 2 (B₁=B₂), см. фиг.2. В этом случае силы со стороны привода F_ПР1 и F_ПР2, действующие на блок поршней 2, также равны между собой (F_ПР1=F_ПР2), отсутствуют боковые и перекашивающие усилия со стороны механизма привода на поршни, поршни двигаются в цилиндрах практически концентрично, утечки минимальны, расход газа на центрирование поршней минимален, экономичность максимальна, вибрации отсутствуют.With perfectly accurate manufacture and installation of the compressor, the radii r _K1 and r _{K2 of the} driving fingers are equal to each other (r _K1 = r _K2 ), and the distances from the axes of the drive shafts 7 to the axis of the piston block 2 (B ₁ = B ₂ ) are the same, see FIG. .2. In this case, the forces on the drive side F _PR1 and F _PR2 acting on the piston block 2 are also equal to each other (F _PR1 = F _PR2 ), there are no lateral and skew forces on the side of the drive mechanism on the pistons, the pistons move almost concentrically in the cylinders, leaks are minimal, gas consumption for centering the pistons is minimal, efficiency is maximum, no vibrations.

В реальном компрессоре (фиг.2 и 3) всегда существуют неравенства вида r_K1≠r_K2 и B₁≠B₂, что связано с неточностью изготовления и монтажа. При этом если концы кулисы замкнуты (как это имеет место в известной конструкции, фиг.3), кулиса обладает большой жесткостью, и один из пальцев 6 с большим радиусом (например, верхний, см. фиг.3.) при повороте обоих ведущих валов 7 на один и тот же угол α оказывается в роли ведущего и работает с максимальным усилием F_ПР1, практически преодолевающим полное усилие со стороны поршней, а второй (соответственно, нижний, фиг.3) оказывается в роли ведомого (кулиса опирается на него) и тормозит движение поршней, воздействуя на кулису с силой F_ПР2, направленной противоположно - F_ПР1. В этом случае возникают большие перекашивающие усилия - одна сила F_ПР1, передаваемая более длинным кривошипом, действует в одну сторону, а другая F_ПР2, передаваемая более коротким кривошипом - в другую сторону, из-за чего на кулисе возникает крутящий момент, опрокидывающий блок поршней и вызывающий уравновешивающие боковые реакции поршней (F_БОК) в результате чего поршни с большим усилием прижимаются к зеркалу цилиндра, и для компенсации этого усилия требуется большой расход газа на центрирование поршней, что снижает экономичность компрессора. Но и при достаточном расходе газа на центрирование, под действием значительных боковых сил F_БОК возникает эксцентричное положение поршней в цилиндрах с большим эксцентриситетом, что увеличивает утечки сжимаемого газа и дополнительно снижает экономичность компрессора. Этот крутящий момент на кулисе имеет знакопеременную величину, т.к. в связи с вращением приводных- валов он направлен то в одну, то в другую сторону, в связи с чем возникает неравномерность и пульсация нагрузки, которая вызывает вибрацию компрессора. Аналогично влияние и неравенства B₁≠B₂.In a real compressor (FIGS. 2 and 3), there are always inequalities of the form r _K1 ≠ r _K2 and B ₁ ≠ B ₂ , which is associated with inaccuracy in manufacturing and installation. Moreover, if the ends of the wings are closed (as is the case in the known construction, FIG. 3), the wings have great rigidity, and one of the fingers 6 has a large radius (for example, the upper one, see FIG. 3.) when turning both drive shafts 7 on the same angle α is in the role of the leader and works with a maximum force F _PR1 , practically overcoming the full force from the side of the pistons, and the second (respectively, lower, figure 3) is in the role of the slave (rocker rests on it) and slows down the movement of the pistons, acting on the wings with a force F _PR2 , directed oh the opposite - F _PR1 . In this case, large skew forces arise - one force F _PR1 transmitted by the longer crank acts in one direction, and the other F _PR2 transmitted by the shorter crank in the other direction, which causes a torque to appear on the wings that will overturn the piston block and causing side reactions counterbalancing pistons (F _BOC) whereby the pistons are pressed by a strong force to the cylinder mirror, and the compensation for this effort is required large consumption of gas on the centering pistons, which reduces the efficiency Comp litter. But even with sufficient gas flow for centering, under the influence of significant lateral forces F _BOC , the eccentric position of the pistons in the cylinders with a large eccentricity occurs, which increases the leakage of the compressible gas and further reduces the efficiency of the compressor. This torque on the wings has an alternating value, because in connection with the rotation of the drive shafts, it is directed to one or the other side, in connection with which there is unevenness and ripple of the load, which causes the compressor to vibrate. The influence of the inequalities B ₁ ≠ B _{2 is} similar.

В том случае, когда кулиса выполнена разомкнутой, как это и показано на фиг.2, ее концы прогибаются на величины Z₁ и Z₂ под действием нагрузок соответственно F_ПР1 и F_ПР2, что способствует выравниванию этих нагрузок. Так, например, как это показано на фиг.2, палец 6 с большим радиусом (верхний по рисунку) имеет возможность сильнее воздействовать на конец кулисы, и она прогибается до тех пор, пока не вступит в работу более короткий палец 6 (нижний по рисунку), воздействующий на нижний конец кулисы. Таким образом, при разомкнутых гибких концах кулисы в сторону движения поршней одновременно работают оба пальца 6, и, причем в одном направлении, что приводит к выравниванию величины сил F_ПР1 и F_ПР2, в результате чего начинает соблюдаться условие F_ПР1≈F_ПР2, перекашивающие усилия становятся существенно меньше, чем при жесткой кулисе с замкнутыми концами. Аналогичные процессы происходят и в случае существования неравенства B₁≠B₂.In the case when the wings are made open, as shown in figure 2, its ends bend by the values of Z ₁ and Z ₂ under the action of loads, respectively, F _PR1 and F _PR2 , which helps to equalize these loads. So, for example, as shown in figure 2, the finger 6 with a large radius (upper in the figure) has the ability to more strongly affect the end of the wings, and it bends until the shorter finger 6 (lower in the figure ) acting on the lower end of the wings. Thus, with the flexible ends of the wings open, both fingers 6 simultaneously work in the direction of piston movement, and, in one direction, which leads to the alignment of the forces F _PR1 and F _PR2 , as a result of which the condition F _PR1 ≈F _PR2 , which _warp efforts become significantly less than with a rigid wings with closed ends. Similar processes occur in the case of the inequality B ₁ ≠ B ₂ .

Выравнивание нагрузок F_ПР1 и F_ПР2 приводит к существенному снижению перекашивающих нагрузок за счет обеспечения практически одинакового действия обоих пальцев 6 на кулису 4, что обеспечивает снижение расхода газа, необходимого для центрирования поршней,, и более концентричное положение поршней в цилиндрах и соответственно минимальные утечки (максимальную экономичность компрессора), так и отсутствие значительной периодической вынуждающей боковой силы, приводящей к возникновению вибрации компрессора.The equalization of the loads F _PR1 and F _PR2 leads to a significant reduction in the skew load due to the almost identical action of both fingers 6 on the link 4, which ensures a reduction in the gas flow rate necessary for centering the pistons, and a more concentric position of the pistons in the cylinders and, accordingly, minimal leakage ( maximum efficiency of the compressor), as well as the absence of a significant periodic driving lateral force leading to compressor vibration.

Таким образом, выполнение пластины с двумя параллельными пазами в виде кулисы с разомкнутыми по краям упругими плечами позволяет повысить экономичность компрессора и снизить его вибрацию.Thus, the implementation of the plate with two parallel grooves in the form of a wings with elastic shoulders open at the edges allows to increase the compressor's efficiency and reduce its vibration.

Claims

A compressor with a balanced drive mechanism, containing at least one cylinder with discharge and suction valves, a piston with a guide drive crank-slide mechanism having a plate with two parallel grooves, each of which is equipped with drive eccentrics with counterweights and leading fingers located in antiphase relative to each other, and the longitudinal axis of both parallel grooves are on the same line perpendicular to the axis of the cylinder, and the line connecting the axis of the drive shafts and perpendicular to these axes, parallel to the longitudinal axes of the grooves, characterized in that the plate with two parallel grooves is made in the form of a wings with shoulders open at the edges, and the shoulders of the wings are made elastic.