RU108505U1

RU108505U1 - PISTON COMPRESSOR WITH UNLOCKED MECHANISM

Info

Publication number: RU108505U1
Application number: RU2011123106/06U
Authority: RU
Inventors: Альбина Фаридовна Сарманаева; Геннадий Никитович Чекушкин; Ибрагим Габдулхакович Хисамеев
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2011-09-20

Abstract

1. Поршневой компрессор с бесшатунным механизмом, содержащий эксцентриковый вал с установленным на нем ротором, по меньшей мере, две пары оппозитных цилиндров, оси которых перпендикулярны оси эксцентрикового вала и внутри каждого из которых размещен с возможностью возвратно-поступательного движения поршень, взаимодействующий с ротором, отличающийся тем, что поршни каждой пары оппозитных цилиндров соединены между собой, по меньшей мере, одним соединительным элементом. ! 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждый поршень имеет выступ, продолговатый в направлении, перпендикулярном оси ротора и оси соответствующего цилиндра, при этом поверхность выступа взаимодействует с поверхностью ротора, а компрессор включает два соединительных элемента, выполненных каждый в виде стяжки, охватывающей соответствующие концы выступов соответствующей пары поршней и ротор. ! 3. Компрессор по п.2, отличающийся тем, что взаимодействующие с ротором поверхности выступов поршней каждой пары оппозитных цилиндров выполнены плоскими и параллельными друг другу. ! 4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что каждый поршень размещен в соответствующем цилиндре на направляющих. 1. A piston compressor with a rodless mechanism, comprising an eccentric shaft with a rotor mounted on it, at least two pairs of opposed cylinders whose axes are perpendicular to the axis of the eccentric shaft and inside each of which a piston interacting with the rotor is arranged with reciprocating motion, characterized in that the pistons of each pair of opposed cylinders are interconnected by at least one connecting element. ! 2. The compressor according to claim 1, characterized in that each piston has a protrusion, oblong in the direction perpendicular to the axis of the rotor and the axis of the corresponding cylinder, while the surface of the protrusion interacts with the surface of the rotor, and the compressor includes two connecting elements, each made in the form of a coupler covering the corresponding ends of the protrusions of the corresponding pair of pistons and the rotor. ! 3. The compressor according to claim 2, characterized in that the surfaces of the piston protrusions of each pair of opposed cylinders interacting with the rotor are made flat and parallel to each other. ! 4. The compressor according to claim 1, characterized in that each piston is placed in a corresponding cylinder on the rails.

Description

Полезная модель относится к области компрессоростроения, а именно к поршневым многоцилиндровым компрессорам возвратно-поступательного конструктивного исполнения с бесшатунным механизмом.The utility model relates to the field of compressor engineering, namely to reciprocating multi-cylinder reciprocating compressors with rodless mechanism.

Известны быстроходные компрессоры серии TORNADO с цилиндрами компрессорного блока, оппозитно расположенными в горизонтальной плоскости. В механизме движения компрессоров содержится шатунная группа (см., например, Компресс, техн. и пневмат.2008, №5, с.21-22, 48, 3 ил. Рус; рез. англ.).Known high-speed compressors of the TORNADO series with compressor block cylinders opposite in the horizontal plane. The compressor movement mechanism contains a connecting rod group (see, for example, Compress, tech. And pneumatics. 2008, No. 5, pp. 21-22, 48, 3 ill. Rus; rez. Eng.).

Недостатками известного компрессора являются: неуравновешенность сил инерции, низкий механический К.П.Д., неравномерный износ стенок цилиндропоршневой группы из-за возникающих боковых усилий на поршень машины. Наряду с этим для быстроходных компрессоров характерен высокий уровень газодинамических потерь и ограниченная работоспособность самодействующих клапанов.The disadvantages of the known compressor are: imbalance of inertia, low mechanical KPD, uneven wear of the walls of the cylinder-piston group due to lateral forces on the piston of the machine. Along with this, high-speed compressors are characterized by a high level of gas-dynamic losses and the limited operability of self-acting valves.

Известен компрессор с эксцентриковым ротором, содержащий корпус с размещенной в его пазу лопастью, установленный в корпусе эксцентриковый вал с ротором, взаимодействующим в режиме качения с лопастью. Контакт лопасти с ротором осуществляется с помощью пружины и давления нагнетаемого газа, действующего на торец лопасти, противоположный торцу взаимодействия с ротором. В этой конструкции лопасть разделяет рабочую полость на две камеры. Компрессор работает без всасывающего клапана, а камера сжатия и нагнетания содержит самодействующий клапан (см. Холодильные компрессоры/ А.В.Быков, Э.М.Бежанишвили, И.М.Калнинь и др.; под ред. А.В.Быкова. -2-е изд., перераб. и доп.-М.: Колос, 1992.-304 с.).A compressor with an eccentric rotor is known, comprising a housing with a blade located in its groove, an eccentric shaft mounted in the housing with a rotor interacting in the rolling mode with the blade. The contact of the blade with the rotor is carried out using a spring and the pressure of the injected gas acting on the end face of the blade, opposite the end face of interaction with the rotor. In this design, the blade divides the working cavity into two chambers. The compressor operates without a suction valve, and the compression and discharge chamber contains a self-acting valve (see Refrigeration compressors / A.V. Bykov, E.M. Bezhanishvili, I.M.Kalnin, etc.; edited by A.V. Bykov. -2nd ed., Revised and revised-M .: Kolos, 1992.-304 p.).

Недостатками данного типа компрессора является наличие в динамике неуравновешенной силы инерции поступательного движения, неудовлетворительная герметизация рабочих камер разного давления, что влечет к уменьшению производительности, а также увеличенное сравнительно с поршневыми компрессорами содержание масла в сжимаемом газе. Пружина и давление газа вызывают появление дополнительных контактных напряжений в зоне взаимодействия пластины с ротором, что снижает надежность работы компрессора. Кроме того, ограниченная толщина пластины для уменьшения ее массы приводит к малым значениям эксцентриситета и снижению производительности компрессора.The disadvantages of this type of compressor are the presence in the dynamics of an unbalanced inertia of inertia, poor sealing of the working chambers of different pressures, which leads to a decrease in productivity, as well as an increased oil content in the compressible gas compared with piston compressors. The spring and gas pressure cause the appearance of additional contact stresses in the area of interaction of the plate with the rotor, which reduces the reliability of the compressor. In addition, the limited thickness of the plate to reduce its mass leads to low eccentricity and lower compressor performance.

Также известен многоцилиндровый поршневой бесшатунный компрессор, содержащий корпус, впускные и выпускные клапаны и поршни. Механизм привода компрессора состоит из ведущего колеса, выполненного в виде двух цилиндров аксиального типа, большее из которых имеет обод трапецеидальной формы. Ведущее колесо соединено с поршнями при помощи направляющих, имеющих со стороны поршней головки, а со стороны ведущего колеса направляющий паз (см. Патент RU 2290535, опубликован 27.12.2006).Also known is a multi-cylinder reciprocating piston compressor comprising a housing, intake and exhaust valves and pistons. The compressor drive mechanism consists of a drive wheel made in the form of two axial cylinders, the larger of which has a trapezoidal rim. The drive wheel is connected to the pistons by means of guides having a head on the piston side and a guide groove on the side of the drive wheel (see Patent RU 2290535, published December 27, 2006).

Недостатками такого устройства являются: наличие в механизме многочисленных передаточных звеньев, конструктивно нетехнологичных, имеющих опасное с точки зрения жесткости и прочности сечение в районе головки; возможность заклинивания вследствие перекосов при работе в паре направляющая-поршень, элементы которой контактируют по поверхности, имеющей клиновидную форму; повышенное трение в вышеупомянутых звеньях, повышенная вибрация и уровень шума.The disadvantages of such a device are: the presence in the mechanism of numerous transmission links, structurally low-tech, having a section dangerous in terms of rigidity and strength in the region of the head; the possibility of jamming due to distortions when working in a pair of guide-piston, the elements of which are in contact on a wedge-shaped surface; increased friction at the above links, increased vibration and noise level.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение динамической уравновешенности движущихся частей, уменьшение числа передаточных звеньев, обеспечение компактности устройства, снижение потерь мощности на механическое трение, уменьшение металлоемкости конструкции, повышение надежности и долговечности, упрощение процесса сборки, а также снижение уровня вибрации и шума.The technical result of the utility model is to ensure the dynamic balance of moving parts, reduce the number of transmission links, ensure the compactness of the device, reduce power losses due to mechanical friction, reduce the metal consumption of the structure, increase reliability and durability, simplify the assembly process, and reduce vibration and noise.

Технический результат полезной модели достигается за счет того, что поршневой компрессор с бесшатунным механизмом содержит эксцентриковый вал с установленным на нем ротором, по меньшей мере две пары оппозитных цилиндров, оси которых перпендикулярны оси эксцентрикового вала и внутри каждого из которых размещен с возможностью возвратно-поступательного движения поршень, взаимодействующий с ротором, при этом поршни каждой пары оппозитных цилиндров соединены между собой по меньшей мере одним соединительным элементом.The technical result of the utility model is achieved due to the fact that the reciprocating compressor with a rodless mechanism comprises an eccentric shaft with a rotor mounted on it, at least two pairs of opposed cylinders, the axes of which are perpendicular to the axis of the eccentric shaft and inside each of which is arranged with reciprocating motion a piston interacting with the rotor, while the pistons of each pair of opposed cylinders are interconnected by at least one connecting element.

Кроме того, каждый поршень имеет выступ, продолговатый в направлении перпендикулярном оси ротора и оси соответствующего цилиндра, при этом поверхность выступа взаимодействует с поверхностью ротора, а компрессор включает два соединительных элемента, выполненных каждый в виде стяжки, охватывающей соответствующие концы выступов соответствующей пары поршней и ротор.In addition, each piston has a protrusion, oblong in the direction perpendicular to the axis of the rotor and the axis of the corresponding cylinder, while the surface of the protrusion interacts with the surface of the rotor, and the compressor includes two connecting elements, each made in the form of a coupler, covering the respective ends of the protrusions of the corresponding pair of pistons and the rotor .

Кроме того, взаимодействующие с ротором поверхности выступов поршней каждой пары оппозитных цилиндров выполнены, преимущественно, плоскими и параллельными друг другу.In addition, the surfaces of the piston protrusions interacting with the rotor of each pair of opposed cylinders are made predominantly flat and parallel to each other.

Кроме того, каждый поршень может быть размещен в соответствующем цилиндре на направляющих.In addition, each piston can be placed in the corresponding cylinder on the rails.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан поперечный разрез компрессора; на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 показан вид Б на фиг.1; на фиг4 - вид В на фиг.1.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a cross section of a compressor; figure 2 shows a section aa in figure 1; figure 3 shows a view of B in figure 1; figure 4 is a view In figure 1.

Поршневой компрессор с бесшатунным механизмом содержит две пары оппозитно расположенных цилиндров 1 с размещенными в них с возможностью возвратно-поступательного движения поршнями 2, причем угол между осями соответствующих оппозитных пар цилиндров 1 составляет 90 градусов. Поршневой компрессор содержит механизм преобразования движения, выполненный в виде эксцентрикового вала 3, на эксцентрике которого с возможностью вращения установлен ротор 4. Ротор 4 взаимодействует своей внешней рабочей поверхностью с плоскими поверхностями выступов 10 поршней 2, выполненных продолговатыми в направлении перпендикулярном оси ротора 4 и оси соответствующего цилиндра 1, при этом плоская поверхность выступа 10 каждого поршня 2 представляет собой рабочую площадку. Оси оппозитных цилиндров 1 перпендикулярны оси эксцентрикового вала 3. Взаимодействие ротора 4 с плоскими площадками выступов 10 поршней 2 осуществляется путем качения ротора 4 по данным площадкам, обеспечивая, тем самым, возвратно-поступательное движение поршней 2.A piston compressor with a rodless mechanism comprises two pairs of opposed cylinders 1 with reciprocating pistons 2 housed therein, and the angle between the axes of the corresponding opposed opposed cylinder pairs 1 is 90 degrees. The piston compressor comprises a motion conversion mechanism made in the form of an eccentric shaft 3, on the eccentric of which a rotor 4 is mounted for rotation. The rotor 4 interacts with its outer working surface with the flat surfaces of the protrusions 10 of the pistons 2, made oblong in the direction perpendicular to the axis of the rotor 4 and the axis of the corresponding cylinder 1, while the flat surface of the protrusion 10 of each piston 2 is a working platform. The axes of the opposed cylinders 1 are perpendicular to the axis of the eccentric shaft 3. The interaction of the rotor 4 with the flat areas of the protrusions 10 of the pistons 2 is carried out by rolling the rotor 4 along these platforms, thereby providing reciprocating movement of the pistons 2.

Ширина ротора 4 соответствует ширине эксцентриковой части вала 3.The width of the rotor 4 corresponds to the width of the eccentric part of the shaft 3.

Возвратно-поступательное движение поршней 2 осуществляется по установленным в цилиндрах 1 направляющим 5, обеспечивающим прямое перемещение поршней 2, а также предотвращающим поворот поршней 2 относительно осей цилиндров 1.The reciprocating movement of the pistons 2 is carried out along the guides 5 installed in the cylinders 1, providing direct movement of the pistons 2, and also preventing the rotation of the pistons 2 relative to the axes of the cylinders 1.

Противолежащие поршни 2 каждой пары оппозитных цилиндров 1 соединены между собой посредством двух соединительных элементов, выполненных в виде стяжек 6, охватывающих соответствующие концы выступов 10 соответствующей пары поршней 2 и ротор 4, обеспечивая его свободный проход через стяжки 6. Каждая стяжка 6 представляет собой цепь, при этом ее формы и размеры для соседних оппозитных пар цилиндров 1 обеспечивают их взаимное перемещение. Кроме того, стяжки 6 обеспечивают параллельность плоских площадок соответствующих выступов 10 поршней 2 соответствующей пары оппозитных цилиндров 1, а также необходимое расстояние между ними, равное диаметру ротора 4, благодаря чему происходит непрерывное возвратно-поступательное движение поршней 2 при вращении эксцентрикового вала 3 с ротором 4.Opposite pistons 2 of each pair of opposed cylinders 1 are interconnected by means of two connecting elements made in the form of couplers 6, covering the respective ends of the protrusions 10 of the corresponding pair of pistons 2 and the rotor 4, ensuring its free passage through the couplers 6. Each coupler 6 is a chain, while its shapes and sizes for adjacent opposed pairs of cylinders 1 provide their mutual movement. In addition, the couplers 6 ensure the parallelism of the flat platforms of the corresponding protrusions 10 of the pistons 2 of the corresponding pair of opposed cylinders 1, as well as the necessary distance between them, equal to the diameter of the rotor 4, due to which there is a continuous reciprocating movement of the pistons 2 during rotation of the eccentric shaft 3 with the rotor 4 .

Каждый цилиндр 1 оснащен кольцевым самодействующим комбинированным клапаном 7, пропускающим газ из полости всасывания в полость нагнетания.Each cylinder 1 is equipped with an annular self-acting combined valve 7, which passes gas from the suction cavity to the discharge cavity.

Эксцентриковый вал 3 размещен на опорах 8 скольжения и имеет симметрично расположенные противовесы 9.The eccentric shaft 3 is placed on the sliding supports 8 and has symmetrically located counterweights 9.

Поршневой компрессор работает следующим образом. Вращение эксцентрикового вала 3 передается через подшипниковое соединение ротору 4, который катится по плоским площадкам выступов 10 поршней 2 в плоскости, перпендикулярной оси вала.The piston compressor operates as follows. The rotation of the eccentric shaft 3 is transmitted through the bearing connection to the rotor 4, which rolls along the flat areas of the protrusions 10 of the pistons 2 in a plane perpendicular to the axis of the shaft.

При рабочем ходе поршня 2 (сжатие газа с последующим нагнетанием), за счет качения ротора 4 по плоской площадке, соответствующие звенья цепи (стяжки 6) обеспечивают движение оппозитно расположенных поршней 2, преодолевая силы инерции, реализуя в одной полости одного поршня 2 процесс всасывания, а в другой полости другого поршня 2 - процесс нагнетания. Работа второй цилиндропоршневой группы аналогична и смещена по фазе на 90 градусов.During the stroke of the piston 2 (gas compression followed by injection), due to the rotation of the rotor 4 on a flat platform, the corresponding chain links (ties 6) provide the movement of the opposed pistons 2, overcoming the inertia forces, realizing the suction process in one cavity of one piston 2, and in the other cavity of the other piston 2 is the injection process. The work of the second cylinder-piston group is similar and phase shifted by 90 degrees.

Суммарный вектор сил инерции поступательного движения для всех рядов в предлагаемой кинематической схеме постоянен по величине и направлен вдоль межцентровой линии вала 3 и его эксцентрика. С помощью противовесов 9 достигается статическая и динамическая уравновешенность компрессора.The total vector of the inertia forces of the translational motion for all rows in the proposed kinematic scheme is constant in magnitude and directed along the center line of the shaft 3 and its eccentric. Using the balances 9 is achieved static and dynamic balance of the compressor.

Таким образом, принятые конструктивные решения позволяют уменьшить габаритные размеры и удельную массу компрессора, сравнительно с известными схемами шатунно-поршневого типа. Это обеспечивается за счет оппозитного расположения пар цилиндров 1, соединения поршней 2 в них звеньями цепи (стяжками 6). Наличие симметричных противовесов 9 обеспечивает уравновешенность движущихся частей компрессора. При этом повышается скорость вращения вала 3, уменьшается количество узлов трения, сокращаются потери мощности, увеличиваются надежность и долговечность компрессора. Появляется возможность упрощения технологического процесса изготовления и сборки отдельных деталей и узлов, за счет применения простых по форме стяжек 6.Thus, the adopted structural solutions can reduce the overall dimensions and specific gravity of the compressor, compared with the known schemes of the connecting rod and piston type. This is ensured by the opposite arrangement of the pairs of cylinders 1, the connection of the pistons 2 in them by the chain links (couplers 6). The presence of symmetrical balances 9 ensures the balance of the moving parts of the compressor. This increases the speed of rotation of the shaft 3, decreases the number of friction units, reduces power losses, increases the reliability and durability of the compressor. There is an opportunity to simplify the manufacturing process and manufacture of individual parts and assemblies, through the use of simple in shape screeds 6.

Claims

1. A piston compressor with a rodless mechanism, comprising an eccentric shaft with a rotor mounted on it, at least two pairs of opposed cylinders whose axes are perpendicular to the axis of the eccentric shaft and inside each of which a piston interacting with the rotor is arranged with reciprocating motion, characterized in that the pistons of each pair of opposed cylinders are interconnected by at least one connecting element.

2. The compressor according to claim 1, characterized in that each piston has a protrusion, oblong in the direction perpendicular to the axis of the rotor and the axis of the corresponding cylinder, while the surface of the protrusion interacts with the surface of the rotor, and the compressor includes two connecting elements, each made in the form of a coupler covering the corresponding ends of the protrusions of the corresponding pair of pistons and the rotor.

3. The compressor according to claim 2, characterized in that the surfaces of the piston protrusions of each pair of opposed cylinders interacting with the rotor are made flat and parallel to each other.

4. The compressor according to claim 1, characterized in that each piston is placed in a corresponding cylinder on the rails.