RU2215186C1

RU2215186C1 - Compressor with hydraulic drive

Info

Publication number: RU2215186C1
Application number: RU2002110749A
Authority: RU
Inventors: М.З. Валитов; А.С. Федоров; Е.В. Рунов; В.А. Моисеев; Е.А. Майданов
Original assignee: Государственное унитарное предприятие ПО "Баррикады"; Закрытое акционерное общество "КОМПОМАШ-ТЭК"
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: compressor is designed for delivery of gas under high pressure. Proposed compressor contains rigidly interconnected opposite cylinders with pistons secured on common rod to form gas and hydraulic spaces. Pump is connected through distributor with hydraulic spaces. Limit switches are coupled with pistons in their extreme positions. Each hydraulic space is furnished with telescopic bushings, inner and outer ones, spring-loaded relative to end face of cylinder and installed for limited axial displacement. End face of piston is provided with ring step engaging with end face of inner bushing to form variable-volume chamber. Outer bushing is installed for engagement through end face with limit switch. Inner bush8ing is spring-loaded relative to outer bushing. Outer bushings are provided with radial holes, and cylinders have channels to communicate hydraulic space with variable-volume chamber. Radial holes are made for partial overlapping with channels. EFFECT: reduced time taken for changing-over distributor, thus preventing pulsation at outlet and cavitation at pump inlet. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к компрессорной технике, и может быть использовано для нагнетания газа под высоким давлением. The invention relates to the field of engineering, namely to compressor technology, and can be used for injection of gas under high pressure.

Известен компрессор с гидравлическим приводом, взятый за прототип, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры с поршнями, закрепленными на общем штоке с образованием газовых и гидравлических полостей, насос, соединенный через распределитель с гидравлическими полостями, конечные выключатели, связанные с поршнями в крайнем их положении (см. Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции. Обзорная информация. Серия ХМ-5, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, -М., 1986). A known compressor with a hydraulic drive, taken as a prototype, containing opposite mounted and rigidly interconnected cylinders with pistons mounted on a common rod with the formation of gas and hydraulic cavities, a pump connected through a distributor with hydraulic cavities, end switches connected to the pistons in the extreme their position (see. Automobile gas-filling compressor stations. Overview. XM-5 series, TSINTIHIMNEFTEMASH, -M., 1986).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, вследствие использования электрогидравлической системы управления распределителем и с подводом дополнительной энергии для управления, что снижает надежность работы устройства и увеличивает время переключения распределителя. A disadvantage of the known device is the design complexity due to the use of an electro-hydraulic control system for the distributor and with the supply of additional energy for control, which reduces the reliability of the device and increases the switching time of the distributor.

Предлагаемым изобретением решается задача сокращения времени переключения распределителя, а также упрощения конструкции и повышения надежности работы устройства. The present invention solves the problem of reducing the switching time of the distributor, as well as simplifying the design and improving the reliability of the device.

Для достижения этого технического результата в компрессоре с гидроприводом, содержащем оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры с поршнями, закрепленными на общем штоке с образованием газовых и гидравлических полостей, насос, соединенный через распределитель с гидравлическими полостями, конечные выключатели, связанные с поршнями в крайнем их положении, согласно изобретению каждая из гидравлических полостей снабжена телескопическими втулками (наружной и внутренней), подпружиненными относительно торца цилиндра и установленными с возможностью ограниченного осевого перемещения, торец поршня выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с торцом внутренней втулки с образованием камеры переменного объема, а наружная втулка установлена с возможностью взаимодействия одним торцом с конечным выключателем, при этом другой торец расположен в камере высокого давления. To achieve this technical result, in a compressor with a hydraulic actuator containing opposite mounted and rigidly interconnected cylinders with pistons mounted on a common rod with the formation of gas and hydraulic cavities, a pump connected through a distributor with hydraulic cavities, limit switches connected to the pistons in the extreme their position, according to the invention, each of the hydraulic cavities is equipped with telescopic sleeves (external and internal), spring-loaded relative to the end face of the qilin pa and mounted for limited axial movement, the end of the piston is formed with an annular projection cooperating with the end of the inner sleeve to form a variable volume chamber, and the outer sleeve is installed to interact with one end with a limit switch, while the other end is located in the high pressure chamber.

Внутренняя втулка подпружинена относительно наружной втулки. The inner sleeve is spring loaded relative to the outer sleeve.

Наружные втулки снабжены радиальными отверстиями, а цилиндры - каналами. The outer bushings are provided with radial holes, and the cylinders with channels.

Радиальные отверстия выполнены с возможностью частичного перекрытия с каналами. Radial holes are made with the possibility of partial overlap with channels.

Предлагаемое изобретение позволяет резко снизить время переключения распределителя, предотвращая тем самым возникновение пульсации на выходе и кавитации на входе насоса. The present invention can drastically reduce the switching time of the distributor, thereby preventing the occurrence of ripple at the outlet and cavitation at the pump inlet.

В предлагаемом устройстве для управления распределителем используют усилие рабочего цилиндра, в устройстве отсутствует электрическая система управления, что повышает надежность работы компрессора. In the proposed device for controlling the distributor, the force of the working cylinder is used, the device does not have an electrical control system, which increases the reliability of the compressor.

Конструкция компрессора с гидроприводом иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - выносной элемент с фиг.1. The design of the hydraulic compressor is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the device; figure 2 - remote element from figure 1.

Компрессор содержит оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры 1 и 2 с поршнями 3 и 4, закрепленными на общем штоке 5 с образованием газовых и гидравлических полостей 6, 7 и 8, 9 соответственно. Компрессор снабжен насосом 10, вход и выход которого соединен через распределитель 11 с гидравлическими полостями 8, 9. The compressor contains oppositely mounted and rigidly interconnected cylinders 1 and 2 with pistons 3 and 4, mounted on a common rod 5 with the formation of gas and hydraulic cavities 6, 7 and 8, 9, respectively. The compressor is equipped with a pump 10, the input and output of which is connected through a distributor 11 with hydraulic cavities 8, 9.

Каждая из гидравлических полостей 8, 9 снабжена телескопическими втулками 12, 13 и 14, 15. Наружные втулки 12 и 14 подпружинены относительно торцов цилиндров пружинами 16, 17, а внутренние втулки 13 и 15, например, относительно втулок 12 и 14 пружинами 18, 19 соответственно. Втулки 12, 13 и 14, 15 установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения соответственно упорами 20 и 21. Each of the hydraulic cavities 8, 9 is equipped with telescopic sleeves 12, 13 and 14, 15. The outer sleeves 12 and 14 are spring-loaded relative to the ends of the cylinders by springs 16, 17, and the inner sleeves 13 and 15, for example, relative to the sleeves 12 and 14 by springs 18, 19 respectively. The bushings 12, 13 and 14, 15 are installed with the possibility of limited axial movement, respectively, by the stops 20 and 21.

Конечные выключатели 22 и 23 выполнены, например, в виде штоков, размещенных в отверстиях корпуса цилиндров 1 и 2 параллельно штоку 5 и взаимодействующих одним концом с втулками 12 и 14, а другим концом с распределителем 11 соответственно. The limit switches 22 and 23 are made, for example, in the form of rods placed in the openings of the cylinder bodies 1 and 2 parallel to the rod 5 and interacting at one end with the bushings 12 and 14, and the other end with the distributor 11, respectively.

Торцы поршней 3 и 4 выполнены с кольцевым выступом 24 и 25 для взаимодействия с торцом втулки 13 и 15 соответственно. Выступы 24 и 25 при взаимодействии с торцами втулками 13 и 15 образуют кольцевые замкнутые камеры 26 и 27 переменного объема, соединяющиеся с гидравлическими полостями 8 и 9 соответственно, например, через каналы 28 или 29 и радиальные отверстия 30 и 31 втулок 12, 14. The ends of the pistons 3 and 4 are made with an annular protrusion 24 and 25 for interaction with the end face of the sleeve 13 and 15, respectively. The protrusions 24 and 25, when interacting with the ends of the bushings 13 and 15, form annular closed chambers 26 and 27 of variable volume, connected to hydraulic cavities 8 and 9, respectively, for example, through channels 28 or 29 and radial holes 30 and 31 of the bushings 12, 14.

Цилиндры 1 и 2 компрессора снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами 32, 33 и 34, 35 соответственно. Cylinders 1 and 2 of the compressor are equipped with suction and discharge valves 32, 33 and 34, 35, respectively.

Радиальные отверстия 30 и 31 могут быть выполнены с возможностью частичного перекрытия с каналами 28 и 29. Radial holes 30 and 31 can be made with the possibility of partial overlap with channels 28 and 29.

Компрессор работает следующим образом. The compressor operates as follows.

При подаче насосом 10 жидкости в гидравлическую полость 8 поршень 3 перемещается влево, перемещая влево и поршень 4, закрепленный на штоке 5. Клапаны 33 и 34 открыты, а клапаны 32 и 35 закрыты. При достижении поршнем 4 крайнего левого положения кольцевой выступ 25 поршня 4 взаимодействует с торцом втулки 15 с образованием камеры 27 переменного объема и перемещает втулку 15 влево, сжимая пружину 17. Жидкость из камеры 27 через каналы 29 и радиальные отверстия 31 наружной втулки 14 перетекает в полость 9 до тех пор, пока внутренняя втулка 15 не перекроет радиальные отверстия 31. При этом давление в камере 27 резко возрастает и втулка 14, торец которой оказывается размещенным в камере 27, резко перебрасывается влево, взаимодействуя с конечным выключателем 23 и переключая распределитель 11 на нагнетание насосом 10 жидкости в полость 9. Часть силы пружины 17 компенсируется возрастающей с перемещением втулки 15 силой пружины 19. Учитывая, что площадь камеры 27 переменного объема намного больше сечения втулки 14, скорость перемещения последней намного превышает скорость поршня 4. When the pump 10 supplies fluid to the hydraulic cavity 8, the piston 3 moves to the left, moving to the left and the piston 4 mounted on the stem 5. Valves 33 and 34 are open, and valves 32 and 35 are closed. When the piston 4 reaches its extreme left position, the annular protrusion 25 of the piston 4 interacts with the end face of the sleeve 15 with the formation of a chamber 27 of variable volume and moves the sleeve 15 to the left, compressing the spring 17. The fluid from the chamber 27 through the channels 29 and the radial holes 31 of the outer sleeve 14 flows into the cavity 9 until the inner sleeve 15 overlaps the radial holes 31. In this case, the pressure in the chamber 27 increases sharply and the sleeve 14, the end of which is placed in the chamber 27, is sharply thrown to the left, interacting with the final switch atelier 23 and switching the distributor 11 to pump liquid 10 into the cavity 9. A part of the spring force 17 is compensated by the spring force 19 increasing with the movement of the sleeve 15. Considering that the area of the chamber 27 of variable volume is much larger than the section of the sleeve 14, the speed of the latter is much higher than the piston speed 4.

Под давлением жидкости, подаваемой насосом 10 в полость 9, поршень 4 перемещается вправо со штоком 5 и поршнем 3. Пружины 17 и 19 разжимаются. Втулки 14 и 15 под действием усилий пружин 17 и 19 перемещаются в исходное положение до упора 21. В это время жидкость из полости 8 через распределитель 11 перетекает в бак (на фиг. 1 не указан). Клапаны 34 и 33 закрыты, а клапаны 32 и 35 открыты, т.е. полость 6 заполняется газом, а из полости 7 газ нагнетается. Under the pressure of the fluid supplied by the pump 10 to the cavity 9, the piston 4 moves to the right with the rod 5 and the piston 3. The springs 17 and 19 are unclenched. The bushings 14 and 15 under the action of the efforts of the springs 17 and 19 are moved to their original position until they stop 21. At this time, the fluid from the cavity 8 through the distributor 11 flows into the tank (not shown in Fig. 1). Valves 34 and 33 are closed, and valves 32 and 35 are open, i.e. cavity 6 is filled with gas, and gas is pumped from cavity 7.

При подходе поршня 3 к втулке 13 выступ 24 взаимодействует с торцом втулки 13 с образованием камеры 26 переменного объема и перемещает втулку 13, сжимая пружину 18. Жидкость из камеры 26 переменного объема перетекает в полость 8 через каналы 28 и радиальные отверстия 30 втулки 12 до тех пор, пока втулка 13 не перекроет радиальные отверстия 30. При этом давление в камере 26 переменного объема резко возрастает и под действием силы давления втулка 12 перебрасывается вправо, взаимодействуя с конечным выключателем 22 и переключая распределитель 11 на подачу жидкости в полость 8. When the piston 3 approaches the sleeve 13, the protrusion 24 interacts with the end face of the sleeve 13 to form a variable volume chamber 26 and moves the sleeve 13, compressing the spring 18. The fluid from the variable volume chamber 26 flows into the cavity 8 through the channels 28 and the radial holes 30 of the sleeve 12 until until the sleeve 13 blocks the radial holes 30. In this case, the pressure in the chamber 26 of variable volume increases sharply and under the influence of the pressure force the sleeve 12 is transferred to the right, interacting with the limit switch 22 and switching the distributor 11 to the liquid supply awnings into the cavity 8.

Клапаны 33, 34 открыты, а клапаны 32, 35 открыты, т.е. полость 7 заполняется газом, а из полости 6 газ нагнетается. Valves 33, 34 are open, and valves 32, 35 are open, i.e. cavity 7 is filled with gas, and gas is pumped from cavity 6.

Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршней 3 и 4 срабатывают попеременно конечные выключатели 22 и 23 соответственно, переключая распределитель 11 и обеспечивая перекачку газа из магистрали под более высоким давлением. Thus, with the reciprocating movement of the pistons 3 and 4, the end switches 22 and 23 are respectively actuated, switching the distributor 11 and providing gas pumping from the line under higher pressure.

При выполнении радиальных отверстий 30, частично перекрывающих каналы 28, незначительное перемещение втулки 12 или 14 приводит к их разобщению. When making radial holes 30, partially overlapping the channels 28, a slight movement of the sleeve 12 or 14 leads to their separation.

Claims

1. A hydraulic compressor containing opposing cylinders mounted and rigidly interconnected with pistons fixed to a common rod to form gas and hydraulic cavities, a pump connected through a distributor with hydraulic cavities, limit switches connected to the pistons in their extreme position, characterized the fact that each of the hydraulic cavities is equipped with telescopic sleeves, external and internal, spring-loaded relative to the end of the cylinder and installed with the possibility of limited axial displacement, and the end face of the piston is made with an annular protrusion interacting with the end of the inner sleeve with the formation of a chamber of variable volume, and the outer sleeve is installed with the possibility of interaction with the end of the switch.

2. The compressor according to claim 1, characterized in that the inner sleeve is spring loaded relative to the outer sleeve.

3. The compressor according to claim 1, characterized in that the outer bushings are provided with radial holes, and the cylinders are channels for communicating the hydraulic cavity with a chamber of variable volume.

4. The compressor according to claim 1, characterized in that the radial holes are made with the possibility of partial overlap with channels.