RU2584965C1

RU2584965C1 - Piston compressor

Info

Publication number: RU2584965C1
Application number: RU2016105173/93A
Authority: RU
Inventors: Иван Михайлович Христенко; Александр Иванович Христенко
Original assignee: Иван Михайлович Христенко
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2016-05-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention can be used for production of compressed gas or air. Peculiar feature consists in that piston compressor comprises extra balancing ejectors and balancing valves, wherein pistons are driven by Jared mechanical energy, and pressure line is container of compressed gas or air, wherein above-piston chamber of first cylinder through its outlet valve and balancing ejector is connected to rod chamber of second cylinder, and rod of first cylinder chamber through outlet valve and balancing ejector is connected to above-piston chamber of the second cylinder. Besides, balancing ejectors through balancing valves are connected with compressed gas or air container, wherein inlet and outlet valves of above-piston and rod chambers of first cylinder are self-acting, and balancing and outlet valves of second cylinder are made as forced-type action ones.

EFFECT: piston compressor with balanced counter pressure acting on pressure piston, enables its use in any branches of national economy, where there is need to use of compressed gas or air at minimum power consumption.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для получения сжатого газа или воздуха.The invention relates to compressor engineering and can be used to produce compressed gas or air.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является поршневой компрессор, содержащий два цилиндра и установленные в нем поршни, имеющие общий шток и разделяющие цилиндры на надпоршневые и штоковые камеры, подключенные к впускной и нагнетательной магистралям с установленными на них клапанами [дв. авт. свидетельство СССР № 1280187, кл. F04В31/00, 1985 г.] Принят за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a reciprocating compressor containing two cylinders and installed pistons in it, having a common rod and dividing the cylinders into the piston and rod chambers connected to the inlet and discharge lines with valves installed on them [dv . author USSR certificate No. 1280187, cl. F04B31 / 00, 1985] Adopted for the prototype.

Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного компрессора, принятого за прототип, является то, что он имеет промышленное применение и может быть использован только в местах, где есть месторождения газа с различным пластовым давлением.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using a known compressor adopted as a prototype is that it has industrial applications and can only be used in places where there are gas fields with different reservoir pressures.

В основу изобретения поставлена задача создания поршневого компрессора с уравновешенным давлением на нагнетательный поршень, что позволяет повысить производительность компрессора при минимальном расходе потребляемой энергии.The basis of the invention is the task of creating a reciprocating compressor with a balanced pressure on the discharge piston, which allows to increase the productivity of the compressor with a minimum consumption of energy.

Поставленная задача достигается тем, что в поршневом компрессоре, который имеет два цилиндра с общей перегородкой и установленные в них поршни, имеющие общий шток и разделяющие цилиндры на надпоршневые и штоковые камеры, подключены к впускной и нагнетательной магистралям с установленными на них впускными и выпускными клапанами, особенность заключается в том, что он дополнительно содержит уравновешивающие эжекторы и уравновешивающие клапаны, что дает возможность уравновесить встречное давление действующего на нагнетательный поршень, причем поршни приводят в движение с помощью источника механической энергии, а нагнетательная магистраль представляет собой емкость сжатого газа или воздуха, при этом надпоршневая камера первого цилиндра через ее выпускные клапаны и уравновешивающие эжекторы подключена к штоковой камере второго цилиндра, а штоковая камера первого цилиндра через выпускные клапаны и уравновешивающие эжекторы подключена к надпоршневой камере второго цилиндра, кроме того, уравновешивающие эжекторы через уравновешивающие клапаны соединены с емкостью сжатого газа или воздуха, причем впускные и выпускные клапаны надпоршневой и штоковой камер первого цилиндра выполнены самодействующими, а уравновешивающие и выпускные клапаны второго цилиндра выполнены принудительного типа действия.The problem is achieved in that in a reciprocating compressor, which has two cylinders with a common baffle and pistons installed in them, having a common rod and dividing the cylinders into the piston and rod chambers, are connected to the inlet and discharge lines with inlet and outlet valves installed on them, the peculiarity lies in the fact that it additionally contains balancing ejectors and balancing valves, which makes it possible to balance the counter pressure acting on the discharge piston, moreover, the pistons are driven by a mechanical energy source, and the discharge line is a container of compressed gas or air, while the supra-piston chamber of the first cylinder through its exhaust valves and balancing ejectors is connected to the rod chamber of the second cylinder, and the rod chamber of the first cylinder through the exhaust valves and balancing ejectors connected to the nadporshnevoy chamber of the second cylinder, in addition, balancing ejectors through balancing valves connected to the capacity of the compression of gas or air, the intake and exhaust valves above the piston and rod chambers of the first cylinder formed selfinteraction and counterbalancing and exhaust valves of the second cylinder performed forced action type.

Между совокупностью существенных признаков, перечисленных в формуле изобретения, и вышеизложенным техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь:Between the totality of the essential features listed in the claims, and the above technical result, there is the following cause-effect relationship:

Предлагаемая конструкция позволяет уравновесить встречное давление на нагнетательный поршень. ( На чертеже показано однократное соединение цилиндров).The proposed design allows you to balance the counter pressure on the discharge piston. (The drawing shows a single connection of the cylinders).

Поршень первого цилиндра вытесняет газ или воздух из надпоршневой камеры первого цилиндра через самодействующий выходной клапан и уравновешивающие эжекторы в штоковую камеру второго цилиндра. Одновременно сжатый газ или воздух из емкости через уравновешивающие клапаны открывают и уравновешивающие эжекторы поступает в штоковую камеру второго цилиндра. Суммарный газ или воздух, поступающий из надпоршневой камеры первого цилиндра и емкости, уравновесят встречное давление, действующее на поршень второго цилиндра с емкости. Поршень без труда вытесняет газ или воздух из надпоршневой камеры второго цилиндра через выпускной клапан, который открывают, по трубопроводу в емкость. При движении штока в обратном направлении поршня объем надпоршневых камер увеличивают, а штоковых камер уменьшают, при этом встречное давление, действующее из емкости через выходной клапан штоковой камеры второго цилиндра на нагнетательный поршень, уравновесится аналогично. Таким образом, уравновешенное давление отжатого и поступающего газа или воздуха аннулирует встречное давление, действующее на нагнетательный поршень второго цилиндра. Такое конструктивное решение позволяет увеличить рабочую поверхность нагнетательного поршня, что в свою очередь, позволяет делать сжатие на небольшой скорости движения поршня без промежуточного охлаждения.The piston of the first cylinder displaces gas or air from the over-piston chamber of the first cylinder through a self-acting outlet valve and balancing ejectors into the rod chamber of the second cylinder. At the same time, compressed gas or air from the tank through the balancing valves open and balancing ejectors enters the rod chamber of the second cylinder. The total gas or air coming from the above-piston chamber of the first cylinder and the tank will balance the counter pressure acting on the piston of the second cylinder from the tank. The piston easily displaces gas or air from the over-piston chamber of the second cylinder through the exhaust valve, which is opened through a pipeline into the container. When the rod moves in the opposite direction of the piston, the volume of the over-piston chambers is increased, and the rod chambers are reduced, and the counter pressure acting from the tank through the outlet valve of the rod chamber of the second cylinder on the discharge piston will be balanced in the same way. Thus, the balanced pressure of the extracted and incoming gas or air cancels the counter pressure acting on the discharge piston of the second cylinder. Such a constructive solution allows to increase the working surface of the injection piston, which, in turn, allows compression at a low speed of the piston without intermediate cooling.

Каждый из указанных в формуле изобретения признаков влияет на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.Each of the features indicated in the claims affects the technical result, and new values of these features or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.

На чертеже представлена схема поршневого компрессора, состоящего из двух цилиндров 1 и 2 с общей перегородкой 3, поршней 4 и 5 с общим штоком 6 и уплотнительными сальниками 7 и 8. Шток 6 соединен с источником механической энергии (на чертеже не показано). Поршень 4 разделяет цилиндр 1 в штоковую 9 и надпоршневую 10 камеры. Поршень 5 разделяет цилиндр 2 в штоковую 11 и надпоршневую 12 камеры. Камеры 9 и 10 через самодействующие клапаны 13 и 14 через общий трубопровод 15 подключены к источнику газа или воздуха. Камера 9 через выпускной самодействующий клапан 16 и уравновешивающий эжектор 17 подключена к камере 12 цилиндра 2. Камера 10 через выпускной клапан 18 и уравновешивающий эжектор 19 подключена к камере 11. Емкость 20 через трубопровод 21 и уравновешивающие клапаны 22 и 23 подключена к уравновешивающим эжекторам и 17 соответственно. Камеры 11 и 12 через выпускные клапаны 24 и 25 соединены с емкостью 20 для сжатого газа или воздуха через трубопровод 26.The drawing shows a diagram of a piston compressor, consisting of two cylinders 1 and 2 with a common baffle 3, pistons 4 and 5 with a common rod 6 and sealing glands 7 and 8. The rod 6 is connected to a source of mechanical energy (not shown in the drawing). The piston 4 divides the cylinder 1 into the rod 9 and the piston chamber 10. The piston 5 divides the cylinder 2 into the rod 11 and the piston 12 of the chamber. Chambers 9 and 10 through self-acting valves 13 and 14 through a common pipe 15 are connected to a source of gas or air. The chamber 9 through a self-acting exhaust valve 16 and a balancing ejector 17 is connected to the chamber 12 of the cylinder 2. The chamber 10 through the exhaust valve 18 and a balancing ejector 19 is connected to the chamber 11. A tank 20 is connected through the pipe 21 and balancing valves 22 and 23 to the balancing ejectors and 17 respectively. Chambers 11 and 12 are connected through exhaust valves 24 and 25 to a container 20 for compressed gas or air through a pipe 26.

Поршневой компрессор работает следующим образом.The piston compressor operates as follows.

Шток 6, перемещаясь вниз приводит в движение поршни 4 и 5, уменьшая при этом объем надпоршневых камер 10 и 12 и увеличивая объем штоковых камер 9 и 11. По трубопроводу 15 газ или воздух поступает через самодействующий клапан 13 в штоковую камеру 9. Самодействующие клапаны 14 и 16 в это время закрыты. Через открытый самодействующий клапан 18 и уравновешивающий эжектор 19 поршень 4 вытесняет газ или воздух из камеры 10 в штоковую камеру 11. Одновременно сжатый газ или воздух из емкости 20 через уравновешивающий клапан 22, который открывают, и уравновешивающий эжектор 19 поступает в камеру 11. Суммарный газ или воздух, поступающий из камеры 10 и емкости, уравновешивает встречное давление, действующее из емкости 20 по трубопроводу 26 через клапан 25 на поршень 5. Поршень 5 без труда вытесняет из камеры 12 газ или воздух, а через открытый клапан 25 по трубопроводу 26 в емкость 20.The rod 6, moving downward, drives the pistons 4 and 5, while reducing the volume of the over-piston chambers 10 and 12 and increasing the volume of the rod chambers 9 and 11. Through the pipe 15, gas or air enters through the self-acting valve 13 into the rod chamber 9. Self-acting valves 14 and 16 are closed at this time. Through an open self-acting valve 18 and a balancing ejector 19, the piston 4 displaces gas or air from the chamber 10 into the rod chamber 11. At the same time, compressed gas or air from the tank 20 through the balancing valve 22, which is opened, and the balancing ejector 19 enters the chamber 11. The total gas or the air coming from the chamber 10 and the tank balances the counter pressure acting from the tank 20 through the pipeline 26 through the valve 25 to the piston 5. The piston 5 easily displaces gas or air from the chamber 12, and through the open valve 25 through the pipe Gadfly 26 into the container 20.

Двигаясь в обратном направлении, шток 6 перемещает поршни 4 и 5, уменьшая при этом объем камер 9 и 11 и увеличивая объем надпоршневых камер 10 и 12. Самодействующие клапаны 13 и 18 закрываются, а автоматические клапаны 14 и 16 открываются. Газ или воздух через трубопровод 15 и самодействующий клапан 14 поступает в надпоршневую камеру 10. Поршень 4 через самодействующий клапан 16 и уравновешивающий эжектор 17 из штоковой камеры 9 вытесняет газ или воздух в надпоршневую камеру 12. Одновременно из емкости 20 по трубопроводу 21 через клапан 23, который открывают, уравновешивающий эжектор 17 газ или воздух поступает в камеру 12. Суммарный газ или воздух, поступивший из камеры 9 и емкости 20, уравновешивает встречное давление, которое из емкости 20 по трубопроводу 26 через открытый клапан 24 действует на поршень 5. Без особых усилий поршень 5 вытесняет газ или воздух из штоковой камеры 11 через открытый клапан 24 и трубопровод 26 в емкость 20.Moving in the opposite direction, the stem 6 moves the pistons 4 and 5, while reducing the volume of the chambers 9 and 11 and increasing the volume of the over-piston chambers 10 and 12. The self-acting valves 13 and 18 are closed, and the automatic valves 14 and 16 open. Gas or air through the pipeline 15 and the self-acting valve 14 enters the over-piston chamber 10. The piston 4 through the self-acting valve 16 and the balancing ejector 17 from the rod chamber 9 displaces the gas or air into the over-the-piston chamber 12. At the same time from the tank 20 through the pipe 21 through the valve 23, which is opened by balancing the ejector 17, gas or air enters the chamber 12. The total gas or air supplied from the chamber 9 and the tank 20 balances the counter pressure, which from the tank 20 through the pipe 26 through the open valve 24 acts uet the plunger 5. With little effort the piston 5 displaces gas or air from the rod chamber 11 through the open valve 24 and conduit 26 into the tank 20.

Таким образом, заявленный поршневой компрессор, уравновешенный встречным давлением, действующим на нагнетательный поршень второго цилиндра, дает возможность использовать его в различных отраслях народного хозяйства, где есть необходимость использования сжатого газа или воздуха при минимальных затратах потребляемой энергии.Thus, the inventive reciprocating compressor, balanced by counter pressure acting on the discharge piston of the second cylinder, makes it possible to use it in various sectors of the economy, where there is a need to use compressed gas or air with minimal energy consumption.

Claims

A piston compressor containing two cylinders with a common partition with pistons installed in them, having a common rod and separating the cylinders into the piston and rod chambers, while the chambers of the first cylinder are connected through inlet valves for the intake manifold, the chambers of the second cylinder are connected to the discharge manifold through the outlet valves characterized in that the pistons are arranged to be driven by a mechanical energy source, and the discharge line is a compressed air tank gas or air, while the piston chamber of the first cylinder and the rod chamber of the second cylinder, as well as the rod chamber of the first cylinder and the piston chamber of the second cylinder through the exhaust valves of the chambers of the first cylinder and balancing ejectors are interconnected, in addition, balancing ejectors are connected through balancing valves with a capacity of compressed gas or air, the inlet and outlet valves of the first cylinder are self-acting, and the balancing and exhaust valves of the second cylinder are made coercive type of action.