RU2600212C1 - Ступень поршневой гибридной машины - Google Patents
Ступень поршневой гибридной машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600212C1 RU2600212C1 RU2015116962/06A RU2015116962A RU2600212C1 RU 2600212 C1 RU2600212 C1 RU 2600212C1 RU 2015116962/06 A RU2015116962/06 A RU 2015116962/06A RU 2015116962 A RU2015116962 A RU 2015116962A RU 2600212 C1 RU2600212 C1 RU 2600212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- narrowing
- stage
- jacket
- gas
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
- F04B39/064—Cooling by a cooling jacket in the pump casing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Compressor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных поршневых машин для сжатия газа с независимым активным жидкостным охлаждением. Устройство содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и рабочей полостью 3, имеющей всасывающий 4 и нагнетательный 5 клапаны, соединенные со всасывающей 6 и нагнетательной 7 линией, соединенной с газовым ресивером 8. На линии нагнетания 7 имеются участки сужения 9 и расширения 10. Зона перехода 11 соединена каналом 12 с выходом жидкости из рубашки охлаждения 13. Канал входа 14 соединен с рубашкой охлаждения 13 через бачок 15, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода 11, и канал 16. Ресивер 8 соединен с бачком 15 через канал 17. При работе машины газ попадает в участок сужения 9, где, в соответствии с уравнением Бернулли, его скорость возрастает, а давление падает. Под действием перепада давления жидкость поднимается из рубашки 13 по каналу 12, потоком газа перемещается к входу в канал 14 и стекает в него под действием гравитационных сил, возвращаясь в бачок 15. Охлаждение цилиндра производится без дополнительных устройств, снижается масса и габариты машины при сохранении высокого КПД. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики и компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных поршневых машин для сжатия газа с независимым активным жидкостным охлаждением цилиндропоршневой группы.
Известна ступень поршневой машины, содержащей цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером (см., например, книгу Б.С. Фотин, И.Б. Пирумов, И.К. Прилуцкий, П.И. Пластинин «Поршневые компрессоры». - Л.: Машиностроение, 1987, стр. 5, рис. B1).
Известна также ступень поршневой машины, содержащей цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером, причем цилиндр имеет жидкостную рубашку, соединенную каналами входа и выхода с устройством для прокачки жидкости (см., например, книгу Б.С. Фотин, И.Б. Пирумов, И.К. Прилуцкий, П.И. Пластинин «Поршневые компрессоры». - Л.: Машиностроение, 1987, стр. 185-185, рис. 6.32). Данное устройство является наиболее близким к заявляемому по конструкции и принципу работы.
В этой ступени рабочая полость омывается охлаждающей жидкостью, и имеется возможность получения сравнительно высокой степени повышения давления при удовлетворительном КПД. Однако конструкция ступени весьма громоздка из-за необходимости иметь дополнительно приводной механизм подачи охлаждающей жидкости и сам механизм в виде жидкостного насоса, что увеличивает массу машины, усложняет ее конструкцию, увеличивает стоимость и общие затраты мощности на сжатие газа. Все это вместе взятое увеличивает приведенную стоимость сжатого газа и снижает общую эффективность ступени поршневой машины.
Задачей изобретения является снижение приведенной стоимости сжатого газа и увеличение общей эффективности работы ступени поршневой машины.
Указанная задача решается тем, что в ступени поршневой машины, содержащей цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером, причем цилиндр имеет жидкостную рубашку, соединенную каналами входа и выхода с устройством для прокачки жидкости, согласно заявляемому изобретению устройство для прокачки жидкости выполнено в виде части линии нагнетания, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения и соединенной в зоне перехода от сужения к расширению каналом выхода жидкости из рубашки охлаждения.
Часть линии нагнетания, содержащая последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, в зоне перехода от сужения к расширению может содержать пластину, перекрывающую с зазором сечение канала выхода жидкости из рубашки охлаждения, причем эта пластина имеет протяженность вдоль потока газа по направлению к каналу входа в рубашку охлаждения. Эта пластина также может иметь рифленую поверхность, обращенную в сторону упомянутого канала.
Между каналом входа в рубашку охлаждения и самой рубашкой может быть установлен резервный бачок, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода от сужения к расширению участка линии нагнетания, а между нагнетательным клапаном и участком сужения и расширения линии нагнетания может быть установлен дополнительный ресивер, который может иметь рубашку охлаждения, вход которой подсоединен к выходу рубашки цилиндра, а выход - к зоне перехода от сужения к расширению линии нагнетания.
Часть линии нагнетания, содержащая последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, может быть соединена с нагнетательным клапаном через ресивер.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично изображено продольное сечение ступени поршневой машины.
На фиг. 2 показан участок сужения и расширения нагнетательного трубопровода с пластиной, перекрывающей с зазором сечение канала выхода жидкости из рубашки охлаждения.
На фиг. 3 показан фрагмент ступени машины, в которой для сглаживания пульсации нагнетаемого потока сжатого газа и его охлаждения между нагнетательным клапаном и участком сужения и расширения линии нагнетания установлен дополнительный ресивер.
На фиг. 4 показано сечение ступени, в которой часть линии нагнетания, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, соединена с нагнетательным клапаном через ресивер.
Ступень гибридной поршневой машины (фиг. 1) содержит цилиндр 1 и размещенный в нем поршень 2 с образованием рабочей полости 3, имеющей всасывающий 4 и нагнетательный 5 клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей 6 и нагнетательной 7 линией, которая соединена с газовым ресивером 8 через устройство для прокачки жидкости, которое выполнено в виде части линии нагнетания 7, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения 9 и расширения 10 и соединенной в зоне перехода 11 от сужения к расширению каналом 12 выхода жидкости из рубашки охлаждения 13 цилиндра 1. Канал входа 14 соединен с рубашкой охлаждения 13 через резервный бачок 15, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода 11, и канал 16.
Ресивер 8 соединен с резервным бачком 15 через канал 17, поршень 2 приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом 18, размещенным в картере 19 ступени машины, который частично заполнен смазочным маслом.
В зоне 11 перехода от сужения 9 к расширению 10 (фиг. 2) установлена пластина 20, перекрывающая с зазором A сечение канала 12 выхода жидкости из рубашки 13 охлаждения, причем эта пластина имеет протяженность вдоль потока газа по направлению к каналу 14 входа в рубашку 13 охлаждения и имеет рифленую поверхность, обращенную в сторону канала 12.
На фиг. 3 показан вариант ступени машины, в котором между нагнетательным клапаном 5 и участком сужения 9 и расширения 10 линии нагнетания 7 установлен дополнительный ресивер 21, который имеет рубашку охлаждения 22, вход 23 которой подсоединен к выходу рубашки 13 цилиндра 1 каналом 24, а выход 25′ - к зоне перехода 11 линии нагнетания 7 через канал 12. Дополнительный ресивер 21 снабжен перегородками 25 для удлинения пути нагнетаемого газа с целью его лучшего охлаждения и снижения пульсаций за счет трения о стенки ресивера и перегородки 25. Отверстие 26 служит для пропуска конденсата к вентилю слива.
На фиг. 4 показана конструктивная схема ступени поршневой машины, в которой для гашения пульсаций в нагнетательной линии 7 перед входом в участок сужения 9 и расширения 10 используется ресивер 8.
Все жидкостные каналы (12, 14, 24) снабжены теплообменными поверхностями (показаны, как утолщенные поперечные линии). В конструкции на фиг. 4 аналогичными поверхностями снабжена и нагнетательная линия 7.
На чертежах также обозначены давление нагнетания PН и давление PЭ в зоне 11.
Ступень поршневой машины (фиг. 1) работает следующим образом.
При вращении вала кривошипно-шатунного механизма 18 поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1, в результате чего изменяется объем рабочей полости 3, газ всасывается через клапан 4 из линии всасывания 6, сжимается в полости 3 и нагнетается через клапан 5 в линию нагнетания 7 под давлением нагнетания PН. Двигаясь в процессе нагнетания по этой линии, газ попадает в участок сужения 9, где, в соответствии с уравнением Бернулли, его скорость возрастает, а давление падает до величины PЭ, которая определяется отношением сечения линии нагнетания 7 к сечению зоны 11 (чем больше это отношение, тем ниже величина PЭ).
В связи с тем, что на жидкость, находящуюся в рубашке 13, бачке 15 и канале 12, действует давление нагнетания PН, подведенное каналом 17 к свободному объему бачка 15 над жидкостью, а в зоне 11 - давление PЭ<PН, жидкость из рубашки 13 по каналу 12 под действием перепада давления (P-PЭ) поднимается в зону 11 (фиг. 2) в виде струи, которая упирается в пластину 20, а возможные брызги гасятся рифленой поверхностью этой пластины.
Далее эта жидкость сносится потоком газа в виде слоя, ограниченного пластиной 20 и текущего по дну зоны 11 и далее по дну расширения 10. В расширении 10 происходит увеличение давления газа до значения PН, и жидкость приобретает это давление, доходит до отверстия канала 14 и под действием гравитационных сил опускается в этот канал.
Поскольку система «канал 14 - бачок 15» является сообщающимися сосудами, а уровень жидкости в бачке 15 ниже зоны 11, жидкость, попавшая в канал 14 из канала 12, протекает по каналу 14 в бачок 15 и далее по каналу 16 - назад в рубашку 13.
Таким образом, в процессе нагнетания газа из полости 3 в линию нагнетания 7 происходит движение порции жидкости по круговому маршруту «бачок 15-рубашка 13-канал 12-канал 14-бачок 15», который является фактически системой охлаждения цилиндра 1. При этом, проходя через рубашку 13, жидкость отбирает у цилиндра 1 часть теплоты, выделившейся при сжатии газа в полости 3, приближая процесс сжатия к наиболее выгодному, с точки зрения затрат энергии на сжатие газа, - изотермическому. Затем, благодаря наличию теплообменных поверхностей каналов 12 и 14, эта теплота отдается путем естественной (или принудительной при наличии вентилятора) конвекции в окружающую среду.
При наличии дополнительного ресивера 21 происходит гашение пульсации газа, прошедшего через нагнетательный клапан 5, и поток нагнетаемого газа, проходящего через зону 11, становится практически постоянным. Соответственно, постоянным становится и поток жидкости через всю систему охлаждения цилиндра 1, что позволяет повысить эффективность работы системы за счет исключения затрат энергии на преодоление сил инерции, которые имеются при пульсирующем потоке. Кроме того, пропуск жидкости через рубашку 22 дополнительного ресивера 21 способствует интенсификации охлаждения нагнетаемого газа, что также положительно сказывается на КПД ступени.
В конструкции, изображенной на фиг. 4, роль дополнительного ресивера играет основной ресивер 8, пояснений к работе такой конструкции не требуется.
Таким образом в предложенной конструкции ступени поршневой машины охлаждение цилиндра происходит без использования дополнительных устройств в виде, например, насоса или внешнего источника жидкости (например - сетевой напорной магистрали), что снижает материалоемкость конструкции и затраты энергии на охлаждение цилиндропоршневой группы, делает ее абсолютно автономной, что позволяет снизить удельные затраты на получение сжатого газа и повысить общую эффективность ступени.
Claims (7)
1. Ступень поршневой машины, содержащая цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, с всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером, причем цилиндр имеет жидкостную рубашку, соединенную каналами входа и выхода с устройством для прокачки жидкости, отличающаяся тем, что устройство для прокачки жидкости выполнено в виде части линии нагнетания, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения и соединенной в зоне перехода от сужения к расширению каналом выхода жидкости из рубашки охлаждения.
2. Ступень поршневой машины по п. 1, отличающаяся тем, что часть линии нагнетания, содержащая последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, в зоне перехода от сужения к расширению содержит пластину, перекрывающую с зазором сечение канала выхода жидкости из рубашки охлаждения, причем эта пластина имеет протяженность вдоль потока газа по направлению к каналу входа в рубашку охлаждения.
3. Ступень поршневой машины по п. 2, отличающаяся тем, что пластина, перекрывающая с зазором сечение канала подачи жидкости из рубашки охлаждения, имеет рифленую поверхность, обращенную в сторону упомянутого канала.
4. Ступень поршневой машины по п. 1, отличающаяся тем, что между каналом входа в рубашку охлаждения и самой рубашкой установлен резервный бачок, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода от сужения к расширению участка линии нагнетания.
5. Ступень поршневой машины по п. 1, отличающаяся тем, что между нагнетательным клапаном и участком сужения и расширения линии нагнетания установлен дополнительный ресивер.
6. Ступень поршневой машины по п. 5, отличающаяся тем, что дополнительный ресивер имеет рубашку охлаждения, вход которой подсоединен к выходу рубашки цилиндра, а выход - к зоне перехода от сужения к расширению линии нагнетания.
7. Ступень поршневой машины по п. 1, отличающаяся тем, что часть линии нагнетания, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, соединена с нагнетательным клапаном через ресивер.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116962/06A RU2600212C1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Ступень поршневой гибридной машины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116962/06A RU2600212C1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Ступень поршневой гибридной машины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2600212C1 true RU2600212C1 (ru) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116962/06A RU2600212C1 (ru) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | Ступень поршневой гибридной машины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2600212C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111292541A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-16 | 王光柱 | 一种车辆超速监测警示设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU922310A1 (ru) * | 1980-03-25 | 1982-04-23 | Омский политехнический институт | Поршневой вертикальный компрессор |
SU1038561A1 (ru) * | 1981-03-02 | 1983-08-30 | Паневежский Завод Автокомпрессоров | Поршневой компрессор |
RU2140016C1 (ru) * | 1998-06-10 | 1999-10-20 | Наумейко Анатолий Васильевич | Компрессорная станция |
US20080298984A1 (en) * | 2005-11-28 | 2008-12-04 | Faiveley Transport Italia S.P.A. | Unit For Generating and Treating Compressed Aeriform Fluids, With an Improved Cooling System |
-
2015
- 2015-05-05 RU RU2015116962/06A patent/RU2600212C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU922310A1 (ru) * | 1980-03-25 | 1982-04-23 | Омский политехнический институт | Поршневой вертикальный компрессор |
SU1038561A1 (ru) * | 1981-03-02 | 1983-08-30 | Паневежский Завод Автокомпрессоров | Поршневой компрессор |
RU2140016C1 (ru) * | 1998-06-10 | 1999-10-20 | Наумейко Анатолий Васильевич | Компрессорная станция |
US20080298984A1 (en) * | 2005-11-28 | 2008-12-04 | Faiveley Transport Italia S.P.A. | Unit For Generating and Treating Compressed Aeriform Fluids, With an Improved Cooling System |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Б.С.ФОТИН и др. Поршневые компрессоры, Л., Машиностроение, 1987, с.185, рис.6.32. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111292541A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-16 | 王光柱 | 一种车辆超速监测警示设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3146940A (en) | Reverse leakage seal for reciprocating parts | |
RU2353786C1 (ru) | Маслосистема газотурбинного двигателя | |
KR20100044575A (ko) | 피스톤 냉각 장치 | |
RU162632U1 (ru) | Подвесной компрессор к станку-качалке нефтяной скважины | |
RU2600212C1 (ru) | Ступень поршневой гибридной машины | |
JP5358455B2 (ja) | 容積式ポンプ装置 | |
RU2578758C1 (ru) | Поршневой насос-компрессор | |
RU2645881C1 (ru) | Мультипликатор двойного действия | |
US2870717A (en) | Pressure generating means for deep well pumps | |
US3229900A (en) | Reverse leakage seal for reciprocating parts | |
RU2391557C1 (ru) | Компрессорный агрегат для сжатия газа или газожидкостной смеси, предназначенный для закачки их в скважину или в трубопровод | |
RU2656511C1 (ru) | Гидроприводная насосная установка | |
CN102465856A (zh) | 一种注气往复泵 | |
RU2282749C2 (ru) | Устройство для нагнетания газов и газожидкостных смесей | |
JP2645033B2 (ja) | スターリングエンジン | |
RU2369776C2 (ru) | Ротационный компрессор | |
RU2603498C1 (ru) | Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением | |
RU2605492C2 (ru) | Поршневая гибридная машина | |
RU2498111C1 (ru) | Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный (варианты) | |
RU2814000C1 (ru) | Плунжерный насос высокого давления для водной гидравлики | |
CN102359444A (zh) | 适用于天然气工业的高速大功率往复活塞式压缩机 | |
RU2565932C1 (ru) | Способ работы поршневого гидропневматического агрегата и устройство для его реализации | |
RU2592955C1 (ru) | Поршневая гибридная машина объемного действия | |
US504094A (en) | schmaltz | |
RU2418941C1 (ru) | Скважинная штанговая насосная установка |