RU2603498C1 - Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением - Google Patents
Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603498C1 RU2603498C1 RU2015134572/06A RU2015134572A RU2603498C1 RU 2603498 C1 RU2603498 C1 RU 2603498C1 RU 2015134572/06 A RU2015134572/06 A RU 2015134572/06A RU 2015134572 A RU2015134572 A RU 2015134572A RU 2603498 C1 RU2603498 C1 RU 2603498C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suction
- jacket
- piston
- gas
- cylinder
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в поршневых компрессорах с автономным охлаждением цилиндропоршневой группы. Компрессор содержит цилиндр 1 с дифференциальным поршнем 2 и двумя рабочими объемами 4 и 5. Полости всасывания 6 и 7 соединены с источником газа и с рабочими объемами 4 и 5 через всасывающие клапаны 8 и 9. Полости нагнетания 10 и 11 соединены с потребителем газа и с рабочими объемами 4 и 5 через нагнетательные клапаны 12 и 13. Вокруг цилиндра 1 имеется жидкостная рубашка охлаждения 14. Полости всасывания 6 и 7 соединены с жидкостной рубашкой 14 через теплообменники 15 и 16, часть рабочего объема которых, подключенная к полостям всасывания, находится выше уровня охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения. Теплообменники 15 и 16 являются сообщающимися через рубашку 14 сосудами. Постоянно движущаяся по теплообменникам 15 и 16 и в рубашке 14 жидкость отводит теплоту сжатия от цилиндра 1. Достигается уменьшение габаритов при использовании жидкостного охлаждения, упрощается его схема, снижаются удельные затраты на сжатие газа. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных энергетических машин объемного действия - поршневых компрессоров с автономным жидкостным охлаждением цилиндропоршневой группы.
Известен поршневой компрессор, содержащий цилиндр с размещенным в нем поршнем с механизмом привода с образованием рабочего объема, полость всасывания, соединенную с источником газа и с рабочим объемом через всасывающий клапан, и полость нагнетания, соединенную с потребителем газа и рабочим объемом через нагнетательный клапан (см., например, книгу Б.С. Фотин, И.Б. Пирумов, И.К. Прилуцкий, П.И. Пластинин «Поршневые компрессоры», - Л.: Машиностроение, 1987, стр. 5, рис. В1).
Известен также поршневой компрессор, содержащий общий цилиндр с размещенным в нем дифференциальным поршнем с механизмом привода с образованием двух рабочих объемов, полостей всасывания, соединенных с источником газа и с рабочими объемами через всасывающие клапаны, и полости нагнетания, соединенные с потребителем газа и с рабочими объемами через нагнетательные клапаны, причем вокруг общего цилиндра размещена жидкостная рубашка охлаждения (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).
К недостатку первого варианта относится невозможность экономичного получения в одной ступени высокой степени повышения давления т.к. при использовании воздушного охлаждения невозможно отвести от сжимаемого газа достаточно большое количество теплоты. Во втором случае, когда рабочая полость омывается охлаждающей жидкостью и имеется возможность увеличения степени повышения давления, конструкция компрессора становится громоздкой из-за необходимости иметь дополнительно механизм подачи охлаждающей жидкости, что увеличивает массу компрессора, усложняет его конструкцию, увеличивает его стоимость и увеличивает общие затраты мощности на сжатие газа. Все это вместе взятое увеличивает приведенную стоимость сжатого газа и снижает общую эффективность компрессора.
Технической задачей изобретения является снижение приведенной стоимости сжатого газа и увеличение общей эффективности компрессора.
Указанная задача решается тем, что в поршневом компрессоре, содержащем общий цилиндр с размещенным в нем дифференциальным поршнем с механизмом привода с образованием двух рабочих объемов, полости всасывания, соединенные с источником газа и с рабочими объемами через всасывающие клапаны, и полости нагнетания, соединенные с потребителем газа и с рабочими объемами через нагнетательные клапаны, причем вокруг общего цилиндра размещена жидкостная рубашка охлаждения, заполненная охлаждающей жидкостью, согласно предлагаемому изобретению полости всасывания соединены с жидкостной рубашкой через теплообменники, часть рабочего объема которых, подключенная к полостям всасывания, находится выше уровня охлаждающей жидкости. При этом место соединения теплообменников с рубашкой охлаждения может находиться в зоне нагнетательных клапанов компрессора.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично изображено продольное (вдоль оси цилиндра) сечение цилиндропоршневой группы компрессора.
На фиг. 2 изображено это же сечение при ходе поршня вверх в процессе сжатия-нагнетания газа в верхней части цилиндра и всасывания в нижней части цилиндра.
На фиг. 3 показано это же сечение при ходе поршня вниз, когда над ним в полости цилиндра происходит процесс всасывания, а под ним - сжатия-нагнетания.
На фиг. 4 показан конструктивный вариант цилиндропоршневой группы компрессора, в котором обе полости всасывания подключены к рубашке охлаждения в зоне действия нагнетательных клапанов.
Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением (фиг. 1) содержит общий цилиндр 1 с размещенным в нем дифференциальным поршнем 2, соединенным через шток 3 с механизмом привода (на чертеже условно не показан) с образованием двух рабочих объемов - надпоршневым 4 и подпоршневым 5, полости всасывания которых соответственно 6 и 7 соединены с источником газа и с рабочими объемами 4 и 5 через всасывающие клапаны 8 и 9. Полости нагнетания 10 и 11 соединены с потребителем газа и с рабочими объемами 4 и 5 через нагнетательные клапаны 12 и 13. Вокруг общего цилиндра 1 размещена жидкостная рубашка охлаждения 14, заполненная охлаждающей жидкостью, и полости всасывания 6 и 7 соединены с жидкостной рубашкой 14 через теплообменники 15 и 16, часть рабочего объема которых 17 и 18, подключенная к полостям всасывания 6 и 7, находится выше уровня А-А охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения 14. В данном варианте место соединения теплообменников 15 и 16 с рубашкой охлаждения 14 находится примерно по центру длины рубашки вдоль оси цилиндра 1. Всасывание газа от источника происходит через всасывающие трубопроводы 19 и 20, а нагнетание потребителю - через нагнетательные трубопроводы 21 и 22.
В компрессоре, изображенном на фиг. 4, место соединения теплообменников 15 и 16 с рубашкой охлаждения 14 находится в зоне нагнетательных клапанов 12 и 13 компрессора.
На чертежах введены также следующие обозначения: р - давление, рн - давление нагнетания газа, рв - давление всасывания газа, h - высота подъема или опускания жидкости в теплообменниках 15 и 16.
Компрессор работает следующим образом (фиг. 1).
При возвратно-поступательном движении поршня 2 рабочий объем 4 увеличивается (поршень 2 идет вниз), газ всасывается в него от источника через трубопровод 19, полость 6, открытый клапан 8 (клапан 12 при этом закрыт). Затем поршень 2 достигает нижней мертвой точки и начинает движение вверх. При этом клапан 8 закрывается, и при закрытых клапанах 8 и 12 происходит уменьшение объема 4, сжатие газа в этом объеме до достижения им давления нагнетания, после чего клапан 12 открывается (клапан 8 закрыт) и через него происходит нагнетание газа потребителю через полсть 10 и трубопровод 21.
Аналогично происходит работа компрессора в рабочем объеме 5, в котором при возвратно-поступательном движении поршня 2 газ всасывается через трубопровод 20, полость 7, клапан 9, сжимается и нагнетается потребителю через клапан 13, полость 11 и трубопровод 22.
При ходе поршня 2 вверх (фиг. 2) происходит сжатие газа в рабочем объеме 4 и его нагнетание потребителю через открытый клапан 12 и нагнетательный трубопровод 21. При этом в рабочем объеме 4 сначала газ достигает давления нагнетания, затем несколько превышает его (в связи с силами инерции, действующими на запорный элемент клапана, и силой упругости пружины, которая его прижимает, - на чертеже условно не показана), и далее после открытия клапана нагнетания 12 газ из рабочего объема 4 истекает через полость 10, клапан 12 и нагнетательный трубопровод 21 потребителю под давлением нагнетания. При этом всасывающий клапан 8 закрыт под действием перепада давления, а в полости 6, в части 17 теплообменника и в самом теплообменнике 15 в связи с отсутствием в них движения газа действует давление всасывания.
В это же время рабочий объем 5 увеличивается, в нем происходит процесс расширения объема и процесс всасывания газа, при котором давление в этом объеме падает ниже давления всасывания рв - давления источника газа. В связи с сопротивлением всасывающего трубопровода 20 и, как правило, сопротивлением установленного на нем фильтра (на чертеже условно не показан), давление в полости всасывания 7 становится также меньше давления всасывания. Такое же давление устанавливается в соединенном с полостью 7 теплообменнике 16 и, соответственно, в его верхней части 18. При этом нагнетательный клапан 13 закрыт под действием перепада давления.
По существу теплообменники 15 и 16 являются сообщающимися через рубашку 14 сосудами. И при этом давление в левой по рисунку ветви (в теплообменнике 15) становится выше, чем в правой ветви (в теплообменнике 16) этих сосудов. Под действием создавшегося перепада давления жидкость из теплообменника 15 через рубашку 14 перетекает в теплообменник 16.
Это течение сохраняется до тех пор, пока поршень 2 не придет в верхнюю мертвую точку, и движение газа через всасывающий трубопровод 20, полость 7 и клапан 9 не прекратится, клапан 9 не закроется, что приводит к тому, что давление в полости 7 становится равным давлению всасывания.
В конце этого процесса жидкость в правой ветви повысится, а в левой ветви понизится на величину h (при равном диаметре и количестве трубок теплообменников 15 и 16).
При ходе поршня 2 вниз (фиг. 3) происходит уменьшение рабочего объема 5, сжатие в нем газа и затем нагнетание его через открывшийся клапан 13, полость 11 и трубопровод 22 потребителю, всасывающий клапан 9 при этом закрыт, давление в полости 7 равно давлению всасывания.
В это же время рабочий объем 4 увеличивается, давление в нем падает, клапан 12 закрывается, а клапан 8 - открывается, в связи с чем начинается движение газа через всасывающий трубопровод 19, полость 6 и клапан 8 в полость 5 - происходит процесс всасывания газа в полость 4.
Так же как и при всасывании газа в полость 5 (этот процесс описан выше), при всасывании газа в полость 4 возникает перепад давления между полостями 7 (оно выше) и 6 (оно ниже), в результате чего жидкость из теплообменника 16 перетекает через рубашку 14 в теплообменник 15.
Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршня 2 жидкость постоянно совершает колебательное движение в трубках теплообменников 15 и 16 и течет в рубашке 14.
При сжатии газа выделяется теплота сжатия, которая путем конвективного теплообмена передается стенкам цилиндра 1 и далее, за счет передачи теплоты теплопроводностью - в жидкость, находящуюся в рубашке 14. Постоянно движущаяся через рубашку 14 жидкость переносит эту теплоту в зону теплообменников 15 и 16, где теплота сжатия путем конвективного теплообмена передается в окружающую среду.
На фиг. 1-3 изображен вариант компрессора со сравнительно короткоходовым поршнем 2 - ход поршня 2 примерно равен диаметру цилиндра 1. В этом случае длина цилиндра 1 невелика и его теплонапряженность сравнительно равномерна по длине, и движущаяся в рубашке жидкость нормально охлаждает цилиндр и примыкающие к нему детали клапанной крышки, в которой установлены клапаны, будучи подведенной из теплообменников 15 и 16 примерно в центре длины цилиндра 1.
В том случае, если ход поршня 2 сравнительно велик (например, ход поршня 2 равен полутора диаметрам цилиндра 1 и более), необходимо охлаждение наиболее нагретых зон, в которых установлены нагнетательные клапаны 12 и 13. Для этого входы теплообменников 15 и 16 в рубашку 14 сделаны в зоне этих клапанов (фиг. 4). Это позволяет, во-первых: более равномерно охладить цилиндропоршневую группу с целью минимизации искажения формы цилиндра и поршня, что положительно сказывается на работоспособности поршневого уплотнения, а во-вторых: снизить теплонапряженность деталей нагнетательных клапанов, что положительно сказывается на ресурсе их работы и их герметичности.
Работа компрессора, изображенная на фиг. 4, пояснений не требует.
Хорошее охлаждение цилиндропоршневой группы в предложенной конструкции компрессора позволяет ему работать с высокой степенью повышения давления в одной ступени (10-12 и выше) при обеспечении показателей по экономичности (индикаторные КПД), характерных для компрессоров с подводом охлаждающей жидкости от посторонних источников. Однако при этом предложенное техническое решение позволяет обойтись без посторонних источников охлаждающей жидкости, что дает возможность существенно улучшить массогабаритные характеристики компрессора, приблизить эти характеристики к показателям компрессоров с воздушным охлаждением при автономной работе компрессора, снизить его стоимость.
Все это вместе взятое позволяет выполнить поставленную техническую задачу - снизить массу компрессора, упростить его конструкцию, снизить его стоимость и общие затраты мощности на сжатие газа, т.е. в конечном итоге - снизить приведенную стоимость сжатого газа и повысить общую эффективность компрессора.
Claims (2)
1. Поршневой компрессор, содержащий общий цилиндр с размещенным в нем дифференциальным поршнем с механизмом привода с образованием двух рабочих объемов, полости всасывания, соединенные с источником газа и с рабочими объемами через всасывающие клапаны, и полости нагнетания, соединенные с потребителем газа и с рабочими объемами через нагнетательные клапаны, причем вокруг общего цилиндра размещена жидкостная рубашка охлаждения, заполненная охлаждающей жидкостью, отличающийся тем, что полости всасывания соединены с жидкостной рубашкой через теплообменники, часть рабочего объема которых, подключенная к полостям всасывания, находится выше уровня охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения.
2. Поршневой компрессор по п. 1, отличающийся тем, что место соединения теплообменников с рубашкой охлаждения находится в зоне нагнетательных клапанов компрессора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134572/06A RU2603498C1 (ru) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015134572/06A RU2603498C1 (ru) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603498C1 true RU2603498C1 (ru) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015134572/06A RU2603498C1 (ru) | 2015-08-17 | 2015-08-17 | Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603498C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191806U1 (ru) * | 2019-06-06 | 2019-08-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Поршневой компрессор высокого давления |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU628333A1 (ru) * | 1975-04-28 | 1978-10-15 | Предприятие П/Я А-3304 | Поршневой компрессор |
SU1038561A1 (ru) * | 1981-03-02 | 1983-08-30 | Паневежский Завод Автокомпрессоров | Поршневой компрессор |
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 |
RU2534655C1 (ru) * | 2013-05-29 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ работы насос-компрессора и устройство для его осуществления |
-
2015
- 2015-08-17 RU RU2015134572/06A patent/RU2603498C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU628333A1 (ru) * | 1975-04-28 | 1978-10-15 | Предприятие П/Я А-3304 | Поршневой компрессор |
SU1038561A1 (ru) * | 1981-03-02 | 1983-08-30 | Паневежский Завод Автокомпрессоров | Поршневой компрессор |
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 |
RU2534655C1 (ru) * | 2013-05-29 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Способ работы насос-компрессора и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Б.С.ФОТИН и др. Поршневые компрессоры. Л., Машиностроение, 1987, с.185, р.6.32. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU191806U1 (ru) * | 2019-06-06 | 2019-08-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Поршневой компрессор высокого давления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU125635U1 (ru) | Поршневой насос-компрессор | |
WO2016037500A1 (zh) | 一种往复柱塞式气体压缩机及方法 | |
RU2594389C1 (ru) | Поршневая машина с индивидуальной системой охлаждения цилиндра | |
RU2578748C1 (ru) | Поршневой компрессор с автономным жидкостным охлаждением | |
RU2603498C1 (ru) | Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением | |
CN109236773A (zh) | 一种大流量液控单向阀 | |
RU2736555C1 (ru) | Способ работы гидропневматического агрегата и устройство для его осуществления | |
CN104728083B (zh) | 一种压缩机 | |
CN204851842U (zh) | 一种液压缸冷却系统 | |
CN218347538U (zh) | 一种可快速冷却的两级压缩缸 | |
RU2565134C1 (ru) | Поршневой насос-компрессор | |
RU2578758C1 (ru) | Поршневой насос-компрессор | |
RU2644424C1 (ru) | Гибридная машина с тронковым поршнем | |
CN203081706U (zh) | 一种内冷式液压压缩机 | |
CN106481614B (zh) | 气液阻尼缸 | |
KR101248437B1 (ko) | 용적식 압축기 | |
RU2734088C1 (ru) | Ступень поршневого компрессора с жидкостным охлаждением | |
RU2600215C1 (ru) | Поршневой компрессор с автономным охлаждением цилиндра | |
RU146153U1 (ru) | Цилиндр с водяным охлаждением (варианты) | |
CN208503016U (zh) | 双进气结构的摆式空压机 | |
CN205478652U (zh) | 一种液压缸无功腔的冷却装置 | |
CN104949555A (zh) | 三合一气体冷却装置 | |
RU2755967C1 (ru) | Поршневой двухцилиндровый компрессор с автономным жидкостным охлаждением | |
CN205101190U (zh) | 双对式二氧化碳热泵压缩膨胀装置 | |
RU2600212C1 (ru) | Ступень поршневой гибридной машины |