RU2538371C1 - Operation of pump-compressor and device to this end - Google Patents
Operation of pump-compressor and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538371C1 RU2538371C1 RU2013138950/06A RU2013138950A RU2538371C1 RU 2538371 C1 RU2538371 C1 RU 2538371C1 RU 2013138950/06 A RU2013138950/06 A RU 2013138950/06A RU 2013138950 A RU2013138950 A RU 2013138950A RU 2538371 C1 RU2538371 C1 RU 2538371C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- piston
- cavity
- pump
- compressor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использовано при создании машин, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.The invention relates to the field of pump and compressor engineering and can be used to create machines designed to compress and supply to the consumer simultaneously or alternately liquids and gases.
Известен способ работы насоса-компрессора, заключающийся в одновременном или попеременном сжатии газа в надпоршневой компрессорной полости и жидкости в подпоршневой насосной полости и нагнетании потребителям жидкости и/или газа (см., например, АС СССР №1078126, МКИ F04B 39/06, 07.03.84, патент РФ №118371, МКИ F04B 19/06 от 20.07.2012).There is a known method of operation of a compressor pump, which consists in simultaneous or alternating compression of gas in a supra-piston compressor cavity and liquid in a sub-piston pump cavity and forcing liquid and / or gas to consumers (see, for example, USSR AS No. 1078126, MKI F04B 39/06, 07.03 .84, RF patent No. 118371, MKI F04B 19/06 from 07/20/2012).
Известен также способ работы насоса-компрессора, заключающийся в одновременном или попеременном сжатии газа в надпоршневой компрессорной полости и жидкости с находящимся над ней слоем газа в подпоршневой насосной полости при возвратно-поступательном перемещении поршня, и нагнетании потребителям жидкости и/или газа (см., например, патент РФ №125635 на полезную модель, МКИ F04B 19/06, 10.03.2013).There is also a known method of operation of a compressor pump, which consists in simultaneous or alternating compression of gas in an over-piston compressor cavity and a liquid with a layer of gas located above it in a under-piston pump cavity during reciprocating movement of the piston, and forcing liquid and / or gas to consumers (see, for example, RF patent No. 125635 for utility model, MKI F04B 19/06, 03/10/2013).
Недостатком известных способов является невозможность гарантированного обеспечения присутствия слоя газа над жидкостью, находящейся в подпоршневом пространстве, т.к. из-за явления растворения газа в жидкости он постепенно исчезает в подпоршневом пространстве, полностью перейдя в перекачиваемую жидкость.A disadvantage of the known methods is the impossibility of guaranteed ensuring the presence of a gas layer above the liquid located in the under-piston space, because due to the phenomenon of gas dissolving in a liquid, it gradually disappears in the sub-piston space, completely passing into the pumped liquid.
Устройство для осуществления известного способа содержит цилиндр с обратными газовыми и жидкостными клапанами и поршень, разделяющий цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, причем поршень выполнен П-образным.A device for implementing the known method comprises a cylinder with gas and liquid check valves and a piston dividing the cylinder into the upper compressor and lower pump cavities, the piston being U-shaped.
Задачей изобретения является гарантированное обеспечение наличия слоя газа над жидкостью в подпоршневом пространстве.The objective of the invention is to ensure the presence of a layer of gas above the liquid in the under-piston space.
Данный технический результат достигается тем, что при уменьшении слоя газа над жидкостью в подпоршневой полости эту полость «временно» подсоединяют к надпоршневой полости, причем это подсоединение могут производить в течение одного возвратно-поступательного перемещения поршня.This technical result is achieved by the fact that with a decrease in the gas layer above the liquid in the subpiston cavity, this cavity is “temporarily” connected to the supra-piston cavity, and this connection can be made during one reciprocating movement of the piston.
Насос-компрессор для осуществления предлагаемого способа содержит размещенный в насосной полости поплавок, делящий эту полость на газовый слой и жидкостную полость, в теле поршня установлен клапан с проходным каналом, который в открытом состоянии соединяет компрессорную полость с насосной полостью, и устройство для фиксации клапана в положении «открыт» и «закрыт», причем клапан содержит элемент, контактирующий с поплавком в вертикальном направлении.The compressor pump for implementing the proposed method comprises a float located in the pump cavity dividing this cavity into a gas layer and a liquid cavity, a valve with a passage channel is installed in the piston body, which in the open state connects the compressor cavity to the pump cavity, and a device for fixing the valve to open and closed positions, the valve comprising an element in contact with the float in the vertical direction.
Сущность изобретения поясняется на примере работы поршневого насоса-компрессора, схематично изображенного на чертежах.The invention is illustrated by the example of the piston pump-compressor, schematically shown in the drawings.
На фиг.1 схематично показано продольное сечение цилиндропоршневой группы насоса-компрессора в обычном рабочем положении.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a cylinder-piston group of the pump-compressor in the normal operating position.
На фиг.2 показано положение элементов цилиндропоршневой группы при излишне малом объеме газа над жидкостью в насосной полости, когда поплавок взаимодействует с клапаном и открывает его.Figure 2 shows the position of the elements of the cylinder-piston group with an excessively small volume of gas above the liquid in the pump cavity, when the float interacts with the valve and opens it.
На фиг.3 показано положение элементов цилиндропоршневой группы в процессе сжатия в компрессорной полости и заполнения насосной полости сжатым газом.Figure 3 shows the position of the elements of the cylinder-piston group during compression in the compressor cavity and filling the pump cavity with compressed gas.
На фиг.4 показано положение элементов цилиндропоршневой группы, при котором происходит процесс окончания заполнения верхней газовой части насосной полости сжатым газом и закрытие клапана.Figure 4 shows the position of the elements of the cylinder-piston group, in which there is a process of completing the filling of the upper gas part of the pump cavity with compressed gas and closing the valve.
Насос-компрессор (фиг.1-4) состоит из цилиндра 1 с обратными газовыми (2 - всасывающий, 3 - нагнетательный) и жидкостными клапанами (4 - всасывающий, 5 - нагнетательный), в котором размещен П-образный поршень 6, разделяющий цилиндр 1 на две части - верхнюю компрессорную 7 и нижнюю насосную 8 полости. Свободно перемещающийся в вертикальной плоскости относительно поршня 6 поплавок 9 находится в насосной полости 8 в П-образном углублении поршня 6 и делит это углубление на две части - газовый слой 10 и жидкостную полость 11. Поплавок 9 имеет выступ 12, который при поднятии уровня жидкости в полости 11 контактирует с поджатым слабой пружиной 13 элементом 14, выполненным в виде штифта, установленного в теле клапана 15 и проходящего через паз 16 в теле поршня 6. Клапан 15 перекрывает проходной канал 17, выполненный в виде отверстий и соединяющий при открытии (подъеме) клапана 15 компрессорную полость 7 с газовым слоем 10. Устройство для фиксации клапана 15 в положении «открыт» (клапан поднят) и «закрыт» (клапан утоплен в теле поршня 6) состоит из подпружиненных шариков 18, находящихся на одной линии, перпендикулярной линии движения клапана 15, и двух выточек 19 в теле клапана 15. Между поршнем 6 и стенками цилиндра 1 имеется зазор 20, уплотнение 21 препятствует утечкам жидкости из насосной полости 8 в полость механизма привода (условно не показан). Жидкостная рубашка 22 служит для охлаждения цилиндра 1, отверстие 23 предназначено для направления потока нагнетаемой жидкости через рубашку 22.The compressor pump (Figs. 1-4) consists of a
Предлагаемый способ работы насоса-компрессора осуществляется следующим образом (фиг.1).The proposed method of operation of the pump-compressor is as follows (figure 1).
При возвратно-поступательном движении поршня 6 газ всасывается через клапан 2 в компрессорную полость 7, сжимается в ней и нагнетается потребителю через клапан 3. Одновременно жидкость всасывается в насосную полость 8 через клапан 4, сжимается в ней и нагнетается потребителю через клапан 5. При этом жидкость во время нагнетания протекает через рубашку 22 (через отверстие 23) и охлаждает стенки цилиндра 1, приближая процесс сжатия газа к изотермическому, что повышает КПД компрессорной полости 7.During reciprocating movement of the
В связи с наличием газового слоя 10, отделенного от насосной полости 8 поплавком 9, процесс расширения и сжатия жидкости протекает плавно, т.к. слой газа 10 выполняет функцию демпфера или воздушного колпака и сглаживает резкие изменения давления в насосной полости 8, происходящие при перемене направления движения поршня 6. Это способствует безударной работе клапанов 4 и 5, снижению гидравлических и инерционных потерь и дает возможность довести частоту возвратно-поступательного движения поршня 6 до оптимальной, присущей поршневым компрессорам (от 750 до 1500 мин-1 и выше), что позволяет улучшить экономические показатели компрессорной полости 7 и в целом насоса-компрессора.Due to the presence of the
В процессе сжатия и затем нагнетания жидкости (поршень 6 движется вниз) в насосной полости 8 и ее части полости 11 давление повышается, что приводит к повышению уровня жидкости в полости 11 и уменьшению толщины газового слоя 10 при одновременном повышении в нем давления до давления в полости 8 и перемещению поплавка 9 вверх.In the process of compression and then injection of fluid (the
В процессе расширения и затем всасывания жидкости давление в полости 8 и ее части полости 11 падает, газовый слой 10 расширяется, давление в нем становится равным давлению всасывания жидкости в полости 8, поплавок 9 перемещается вниз.In the process of expansion and then suction of the liquid, the pressure in the
В связи с тем, что имеются перетечки жидкости из полости 11 в газовый слой 10 и наоборот газа из слоя 10 в жидкость полости 11 в связи с негерметичностью сопряжения «внутренние стенки поршня 6 - поверхности поплавка 9», газ из слоя 10 постепенно растворяется в жидкости полости 11 и уносится в процессе нагнетания жидкости. При этом количество газа в слое 10 постепенно уменьшается, в связи с чем растет уровень жидкости в полости 11 и поплавок 9 в процессе нагнетания жидкости поднимается все выше и выше.Due to the fact that there are fluid overflows from the
При определенной потере газа в слое 10 поплавок в процессе сжатия жидкости в полости 8 начинает контактировать выступом 12 с элементом 14, который благодаря пружине 13 и подпружиненным шарикам 18 удерживается в крайнем нижнем положении в пазу 16, в связи с чем клапан 15 остается в закрытом состоянии, показанном на фиг.1.With a certain loss of gas in the
При излишне большой потере газа в полости 10 ее объем становится недопустимо малым для обеспечения нормальной работы насоса-компрессора, уровень жидкости в процессе ее нагнетания в полости 11 поднимается излишне высоко, и поплавок 9, упираясь в элемент 14, начинает утопать в слое жидкости полости 11. Благодаря силе Архимеда образуется достаточно большое выталкивающее поплавок 9 усилие в направлении элемента 14, которое превышает силу пружины 13, и фиксирующее усилие шариков 18, что приводит к расфиксации клапана 15 и его открытию при ходе поршня 6 вниз (фиг.2).With an excessively large loss of gas in the
При этом происходит соединение слоя газа 10 через отверстия 17 с компрессорной полостью 7, в которой при ходе поршня 6 вниз осуществляется процесс всасывания газа, давление в полостях 7 и 10 выравниваются. Такое состояние продолжается до тех пор, пока поршень 6 движется вниз.In this case, the
При последующем ходе поршня 6 вверх в полости 7 происходит последовательно процесс сжатия газа и его нагнетание, а в полости 8 - процесс всасывания с падением давления (фиг.3). В связи с разностью давлений в полостях 7 (оно больше) и 8 (оно ниже) происходит наполнение слоя 10 новой порцией газа, который в связи с тем, что объем уменьшающейся полости 7 больше объема внутреннего пространства П-образного поршня 6, затекает в слой 10 под повышенным давлением. При этом поплавок 9 движется вниз, вытесняя жидкость из полости 11 в расширяющуюся полость 8. Данный процесс заканчивается в момент прихода поршня 6 в верхнюю мертвую точку (фиг.4), когда клапан 15 упирается в клапанную плиту, срывается в фиксирующих шариков 18 и осаживается в первоначальное положение, где снова фиксируется шариками 18. Газовый слой принимает изначальный объем.In the subsequent upward stroke of the
Затем работа конструкции повторяется. Восстановление газового слоя 10 производится за один двойной ход поршня 6.Then the construction work is repeated. The restoration of the
Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют на всем протяжении работы насоса-компрессора постоянно сохранять в заданном объеме газовый слой 10 независимо от содержания газа в перекачиваемой жидкости и способности его растворения в этой жидкости, которое может существенно отличаться как у ее разных сортов и марок, так и в зависимости от условий работы насоса-компрессора (температура, давление всасывания и нагнетания газа и жидкости, частота вращения и т.д.).Thus, the proposed method and device for its implementation allows for the entire duration of the pump-compressor operation to constantly maintain a
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138950/06A RU2538371C1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Operation of pump-compressor and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138950/06A RU2538371C1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Operation of pump-compressor and device to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538371C1 true RU2538371C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53288047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013138950/06A RU2538371C1 (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Operation of pump-compressor and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538371C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614317C1 (en) * | 2015-11-03 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Operation method of piston vertical hybrid machine of dimensional action and method for its implementation |
RU2652470C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-04-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of work of the reciprocating hybrid power machine of volumetric action and the device for its implementation (options) |
RU2683051C1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-03-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of operating piston pump-compressor and device therefor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1078126A1 (en) * | 1982-11-19 | 1984-03-07 | Омский политехнический институт | Piston compressor |
RU47058U1 (en) * | 2004-09-22 | 2005-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная Компания "РАНКО" | MULTI-PHASE MEDIA FOR COMPRESSOR |
WO2012019279A1 (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-16 | Courtemanche, Alain | Piston pump and kit for assembling the same |
RU118371U1 (en) * | 2012-03-01 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
-
2013
- 2013-08-20 RU RU2013138950/06A patent/RU2538371C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1078126A1 (en) * | 1982-11-19 | 1984-03-07 | Омский политехнический институт | Piston compressor |
RU47058U1 (en) * | 2004-09-22 | 2005-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная Компания "РАНКО" | MULTI-PHASE MEDIA FOR COMPRESSOR |
WO2012019279A1 (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-16 | Courtemanche, Alain | Piston pump and kit for assembling the same |
RU118371U1 (en) * | 2012-03-01 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2614317C1 (en) * | 2015-11-03 | 2017-03-24 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Operation method of piston vertical hybrid machine of dimensional action and method for its implementation |
RU2652470C1 (en) * | 2016-11-23 | 2018-04-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of work of the reciprocating hybrid power machine of volumetric action and the device for its implementation (options) |
RU2683051C1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-03-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of operating piston pump-compressor and device therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU125635U1 (en) | PISTON PUMP COMPRESSOR | |
RU118371U1 (en) | PISTON PUMP COMPRESSOR | |
RU2538371C1 (en) | Operation of pump-compressor and device to this end | |
US20230407864A1 (en) | Spring controlling valve | |
CN102422028B (en) | Compressor comprising a piston dummy | |
KR101683515B1 (en) | Variable compression ratio engine | |
RU2014123159A (en) | PISTON COMPRESSORS WITH SYNCHRONIZATION VALVES AND RELATED METHODS | |
RU2369775C1 (en) | Sucker-rod pump of well | |
RU2644424C1 (en) | Hybrid machine with trunk piston | |
RU177393U1 (en) | Outboard compressor driven by rocking machine balancer | |
RU2518796C1 (en) | Machine of positive displacement action | |
RU2578758C1 (en) | Piston pump-compressor | |
RU151393U1 (en) | DUAL ACTION Borehole Pump | |
RU2683051C1 (en) | Method of operating piston pump-compressor and device therefor | |
RU2600215C1 (en) | Piston compressor with independent cooling of cylinder | |
RU2560649C1 (en) | Piston compression pump | |
RU2514453C1 (en) | Piston pump with gas separator | |
RU2588347C2 (en) | Method of operating piston pump-compressor and device therefor | |
RU2565932C1 (en) | Method of operation of piston hydropneumatic unit and device for its implementation | |
RU2565951C1 (en) | Operation of gas-fluid plant and device to this end | |
RU2614317C1 (en) | Operation method of piston vertical hybrid machine of dimensional action and method for its implementation | |
RU2660982C2 (en) | Piston hybrid energy machine with stepped seal | |
RU2605492C2 (en) | Piston hybrid machine | |
JP2015007381A (en) | Hermetic compressor | |
RU2818615C1 (en) | Method of piston compressor operation and device for implementation thereof (embodiments) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170821 |