RU2640658C1 - Piston two-stage machine with internal liquid cooling system - Google Patents
Piston two-stage machine with internal liquid cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640658C1 RU2640658C1 RU2016134560A RU2016134560A RU2640658C1 RU 2640658 C1 RU2640658 C1 RU 2640658C1 RU 2016134560 A RU2016134560 A RU 2016134560A RU 2016134560 A RU2016134560 A RU 2016134560A RU 2640658 C1 RU2640658 C1 RU 2640658C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- piston
- machine
- stages
- gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическим машинам и может быть использовано при создании высокоэкономичных автономно работающих двухступенчатых компрессоров и гибридных машин - насос-компрессоров с жидкостным охлаждением компрессорных полостей первой и второй ступени.The invention relates to power machines and can be used to create highly economical autonomous working two-stage compressors and hybrid machines - pump-compressors with liquid cooling of the compressor cavities of the first and second stage.
Известны поршневые двухступенчатые машины, в которых поршень выполнен дифференциальным с большим диаметром в первой и меньшим диаметров во второй ступени (см., например, книгу «Поршневые компрессоры», авторы С.Е. Захаренко и др. - под ред. С.Е. Захаренко. М.-Л.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, стр. 128, фиг. 53а).Known piston two-stage machines in which the piston is made differential with a large diameter in the first and smaller diameters in the second stage (see, for example, the book "Reciprocating compressors", authors S.E. Zakharenko and others - edited by S.E. Zakharenko, M.-L .: State Scientific and Technical Publishing House of Engineering Literature, p. 128, Fig. 53a).
Известна также поршневая двухступенчатая машина с дифференциальным поршнем, имеющим больший диаметр в первой и меньший диаметр во второй ступени, а цилиндры обеих ступеней имеют рубашки охлаждения (см. книгу «Судовые компрессорные машины», авторы А.П. Гофлин, В.Д. Шилов. - Л.: Судостроение, 1977, стр. 256, рис. 121).A two-stage piston machine with a differential piston having a larger diameter in the first and a smaller diameter in the second stage is also known, and the cylinders of both stages have cooling jackets (see the book “Ship Compressor Machines”, authors A. P. Goflin, V. D. Shilov . - L.: Shipbuilding, 1977, p. 256, Fig. 121).
К недостатку известных конструкций является невозможность их автономной работы из-за необходимости иметь дополнительно внешний источник охлаждающей жидкости под давлением.A disadvantage of the known structures is the impossibility of their autonomous operation due to the need to have an additional external source of coolant under pressure.
Кроме того, как правило, обе ступени машины имеют контактные уплотнения (особенно это касается второй ступени), которые отбирают до 6% мощности, подводимой к коленчатому валу машины от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания.In addition, as a rule, both stages of the machine have contact seals (especially the second stage), which take up to 6% of the power supplied to the crankshaft of the machine from an electric motor or internal combustion engine.
Технической задачей изобретения является обеспечение работы системы охлаждения без дополнительных внешних устройств и повышение экономичности за счет исключения контактных уплотнений поршней.An object of the invention is to ensure the operation of the cooling system without additional external devices and increase efficiency by eliminating the contact seals of the pistons.
Указанная задача решается тем, что в поршневой двухступенчатой машине с дифференциальным поршнем, имеющим больший диаметр в первой и меньший диаметр во второй ступени, а цилиндры обеих ступеней имеют рубашки охлаждения, согласно изобретению между первой и второй ступенями размещена дополнительная поршневая ступень объемного действия, имеющая всасывающие и нагнетательные клапаны, соединенные соответственно с источником жидкости и с рубашками охлаждения цилиндров, причем поршень этой дополнительной ступени является частью дифференциального поршня машины.This problem is solved in that in a piston two-stage machine with a differential piston having a larger diameter in the first and a smaller diameter in the second stage, and the cylinders of both stages have cooling jackets, according to the invention, an additional volumetric piston stage with suction is placed between the first and second stages and pressure valves, respectively connected to the fluid source and to the cooling jackets of the cylinders, the piston of this additional stage being part of the differential the piston of the machine.
Всасывающие клапаны дополнительной ступени могут быть соединены с рубашкой охлаждения второй ступени машины, и эта рубашка может являться частью объема дополнительной ступени.The suction valves of the additional stage can be connected to the cooling jacket of the second stage of the machine, and this jacket can be part of the volume of the additional stage.
Диаметр поршня дополнительной ступени может быть равен диаметру поршня второй ступени, и его наружная поверхность может быть снабжена кольцевым выступом, сопрягающимся с цилиндром дополнительной ступени и делящим этот цилиндр на две части, каждая из которых имеет всасывающие и нагнетательные клапаны, соединенные соответственно с источником жидкости и с рубашками цилиндров первой и второй ступени.The piston diameter of the additional stage may be equal to the diameter of the piston of the second stage, and its outer surface may be provided with an annular protrusion mating with the cylinder of the additional stage and dividing this cylinder into two parts, each of which has suction and discharge valves connected respectively to a fluid source and with cylinder shirts of the first and second stage.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 в упрощенном виде изображено продольное (вдоль оси цилиндра) сечение машины, на фиг. 2 - продольное сечение машины с поршнем дополнительной ступени, имеющим кольцевой выступ, на фиг. 3 - пример одной из возможных схем включения машины в общую пневмогидравлическую систему.In FIG. 1 a simplified view shows a longitudinal (along the axis of the cylinder) section of the machine, FIG. 2 is a longitudinal section of a machine with an additional stage piston having an annular protrusion, in FIG. 3 is an example of one of the possible schemes for incorporating a machine into a common pneumohydraulic system.
Поршневая двухступенчатая машина (фиг. 1) состоит из картера 1 с механизмом привода (на чертеже условно не показан), соединенного через шатун 2 и поршневой палец 3 с дифференциальным поршнем 4, имеющим больший диаметр в первой 5 и меньший диаметр во второй 6 ступени, а цилиндры 7 и 8 обеих ступеней имеют рубашки охлаждения 9 и 10.A two-stage piston machine (Fig. 1) consists of a
Между первой 5 и второй 6 ступенями размещена дополнительная поршневая ступень 11 объемного действия, имеющая всасывающие 12 и нагнетательные 13 клапаны, соединенные каналами соответственно с источником жидкости и с рубашкой охлаждения 9 цилиндра 7 через теплообменник 14, причем поршень 15 этой дополнительной ступени является частью дифференциального поршня 4 машины.Between the first 5 and second 6 stages there is an
Всасывающие клапаны 12 дополнительной ступени 11 соединены с рубашкой охлаждения 10 второй ступени 6 машины, и эта рубашка 10 является частью объема дополнительной ступени 11.The
Первая ступень 5 соединена всасывающим клапаном 16 с источником газа и через нагнетательный клапан 17, теплообменник 18 и всасывающий клапан 19 - со второй ступенью 6, которая через нагнетательный клапан 20 сообщается с потребителем газа.The
Поршень 4 центрируется в машине с помощью антифрикционной направляющей втулки 21, запрессованной в цилиндре 22 дополнительной ступени 11.The
В конструкции машины, изображенной на фиг. 2, диаметр поршня 15 дополнительной ступени равен диаметру поршня второй ступени 6 и его наружная поверхность снабжена кольцевым выступом 23, сопрягающимся с цилиндром 22 дополнительной ступени и делящим этот цилиндр на две части - полости 24 и 25, каждая из которых имеет всасывающие (12 и 26) и нагнетательные (13 и 27) клапаны, соединенные каналами соответственно с источником жидкости и с рубашками 9 и 10 цилиндров первой 5 и второй 6 ступени.In the design of the machine shown in FIG. 2, the diameter of the
На фиг. 3 показано два варианта включения машины, изображенной на фиг. 1, в пневмогидравлическую сеть. Здесь позициями обозначены только основные элементы машины.In FIG. 3 shows two options for turning on the machine of FIG. 1, into the pneumohydraulic network. Here, the positions indicate only the basic elements of the machine.
В качестве источника газа в этой схеме служит окружающая атмосфера, и воздух попадает на всасывание первой ступени 5 через всасывающий фильтр 28, а после сжатия в обеих ступенях (5 и 6) проходит через фильтр-масловлагоотделитель 29, концевой теплообменник 30, и направляется потребителю.The ambient atmosphere serves as a gas source in this circuit, and air enters the
Жидкость на всасывание дополнительной ступени попадает из гидробака 31 через фильтр 32.The suction fluid of the additional stage flows from the
В том случае, если машина работает не только с внутренним охлаждением, а еще и снабжает потребителя жидкостью под давлением, последняя из рубашки 9 первой ступени 5 направляется непосредственно потребителю жидкости по линии нагнетания 33, после чего возвращается в гидробак 31 по линии возврата 34.In the event that the machine operates not only with internal cooling, but also supplies the consumer with liquid under pressure, the last of the
В том случае, если машина используется только как двухступенчатый компрессор с внутренним охлаждением, жидкость из рубашки 9 направляется по оборотному трубопроводу 35 (показан штриховой линией) сначала в теплообменник 36, после чего возвращается в гидробак 31.In the event that the machine is used only as a two-stage compressor with internal cooling, the liquid from the
Машина работает следующим образом (фиг. 1).The machine operates as follows (Fig. 1).
При возвратно-поступательном движении поршня 4, которое передается ему от механизма движения через шатун 2 и палец 3, изменяются объемы ступеней 5, 6 и 11. При этом газ всасывается в первую ступень 5 через клапан 16, сжимается в ней до низкого давления (например, до 4-6 бар) и нагнетается через клапан 17 в теплообменник 18, который одновременно служит ресивером. Охлажденный в теплообменнике 18 газ через клапан 19 всасывается во вторую ступень 6, дожимается в ней до высокого давления (например, до 20-25 бар) и направляется через клапан 20 потребителю.With the reciprocating movement of the
Одновременно при возвратно-поступательном движении поршня 4 и его части, представляющей собой поршень 15, происходит всасывание жидкости через клапан 12 в рубашку 10 и в полость 11, ее сжатие и нагнетание через клапан 13 в теплообменник 14, где жидкость охлаждается и затем поступает в рубашку 9, откуда она истекает к потребителю жидкости.At the same time, with the reciprocating movement of the
В процессе течения жидкости через рубашки 10 и 9 она отнимает теплоту от стенок цилиндров 7 и 8, которая передается им от газа при его сжатии, и снижает температуру стенок. Это приводит к интенсивному отводу теплоты сжатия от газа, снижению политропы процесса сжатия и повышению КПД рабочих циклов, протекающих в ступенях 5 и 6.In the process of fluid flow through the
Кроме того, при движении поршня 4 вверх, сжатая жидкость попадает в зазор между поршнем ступени 6 и цилиндром 8, создавая в этом зазоре гидравлический затвор, через который невозможны утечки газа из ступени 6 в процессе сжатия-нагнетания. При ходе поршня 4 вниз, в связи с высокой вязкостью и плотностью жидкости, величина разрежения в ступени 11 существенно больше, чем в ступени 6, где происходит всасывание газа, в связи с чем жидкость, поступившая в процессе сжатия-нагнетания в зазор между поршнем ступени 6 и цилиндром 8, истекает назад, в полость ступени 11.In addition, when the
Аналогичные процессы происходят и между полостью ступени 11 и полостью ступени 5 - при сжатии-нагнетании жидкости в ступени 11 она проникает в зазор между поршнем 15 и направляющей втулкой 21 и образует гидрозатвор, а при всасывании жидкости - возвращается в полость ступени 11.Similar processes occur between the cavity of the
Машина, изображенная на фиг. 2, работает аналогично вышеописанной. Разница состоит в том, что дополнительная ступень разбита кольцевым выступом 23 на две полости - 24 и 25, что позволяет более равномерно нагнетать жидкость потребителю (и при ходе поршня 4 вверх, и при его ходе вниз происходит нагнетание жидкости), т.к. в этом случае дополнительная ступень работает как насос двойного действия. Кроме того, охлаждение первой ступени 5 происходит более интенсивно, чем в конструкции, показанной на фиг. 1, что позволяет увеличить в ней степень повышения давления (например, до 10-12), что дает возможность увеличить давление нагнетания газа, развиваемое машиной.The machine shown in FIG. 2, works similarly to the above. The difference is that the additional stage is divided by an
Таким образом, машина, изображенная на фиг. 2 при небольшом усложнении конструкции, может преимущественно использоваться при повышенных требованиях к равномерности подачи жидкости потребителю и необходимости получения повышенного давления газа.Thus, the machine shown in FIG. 2 with a slight complication of the design, it can mainly be used with increased requirements for uniformity of fluid supply to the consumer and the need to obtain increased gas pressure.
На фиг. 3 показаны схемы возможных вариантов включения машины в общую пневмогидравлическую систему - с подачей жидкости под давлением потребителю и при использовании дополнительной ступени только для охлаждения. Данная схема пояснений не требует.In FIG. Figure 3 shows the diagrams of possible options for incorporating the machine into a common pneumohydraulic system - with the supply of liquid under pressure to the consumer and when using an additional stage only for cooling. This diagram does not require explanation.
В предложенной конструкции машины охлаждение ее цилиндров, сжимающих газ, организовано без использования внешних источников давления жидкости, что позволяет использовать ее автономно с основными экономическими и техническими показателями (удельные затраты энергии на сжатие и перемещение газа, общая степень повышения давления), характерными для поршневых машин с рубашечным охлаждением, имеющим внешние источники давления охлаждающей жидкости.In the proposed design of the machine, the cooling of its cylinders compressing gas is organized without the use of external sources of liquid pressure, which allows it to be used autonomously with the main economic and technical indicators (specific energy consumption for compression and movement of gas, the general degree of pressure increase), typical for piston machines jacketed cooling having external sources of coolant pressure.
Кроме того, наличие гидрозатворов в уплотнении поршней первой и второй ступени позволяет отказаться от контактных поршневых уплотнений, на работу которых расходуется до 6% подводимой к машине мощности и которые имеют неизбежный износ, снижающий безостановочный ресурс работы.In addition, the presence of hydraulic locks in the piston seals of the first and second stage eliminates contact piston seals, which consume up to 6% of the power supplied to the machine and which have unavoidable wear, which reduces the uninterrupted service life.
Таким образом, можно констатировать, что техническая задача полностью выполнена.Thus, it can be stated that the technical task is fully completed.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134560A RU2640658C1 (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Piston two-stage machine with internal liquid cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134560A RU2640658C1 (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Piston two-stage machine with internal liquid cooling system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640658C1 true RU2640658C1 (en) | 2018-01-11 |
Family
ID=68235334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016134560A RU2640658C1 (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Piston two-stage machine with internal liquid cooling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640658C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109763955A (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-17 | 北京航空航天大学 | It is a kind of from air-cooled piston compressor |
RU2722588C1 (en) * | 2019-10-21 | 2020-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Piston two-stage compressor |
RU2812878C2 (en) * | 2022-07-29 | 2024-02-05 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Reciprocating compressor stage |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2565134C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический универститет" | Piston-type pump-compressor |
RU2594389C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Piston machine with individual cylinder cooling system |
-
2016
- 2016-08-23 RU RU2016134560A patent/RU2640658C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2565134C1 (en) * | 2014-07-08 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический универститет" | Piston-type pump-compressor |
RU2594389C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Piston machine with individual cylinder cooling system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.П. ГОФЛИН и др. Судовые компрессорные машины, Л., Судостроение, 1977, с.256, р.121. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109763955A (en) * | 2019-03-29 | 2019-05-17 | 北京航空航天大学 | It is a kind of from air-cooled piston compressor |
RU2722588C1 (en) * | 2019-10-21 | 2020-06-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Piston two-stage compressor |
RU2812878C2 (en) * | 2022-07-29 | 2024-02-05 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Reciprocating compressor stage |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016037500A1 (en) | Reciprocating plunger-type gas compressor and method | |
CN102032145B (en) | Differential pressure power pressure booster | |
US8366409B2 (en) | Reciprocating pump | |
RU2640658C1 (en) | Piston two-stage machine with internal liquid cooling system | |
US20100226795A1 (en) | High pressure fuel pump with parallel cooling fuel flow | |
JP6625783B1 (en) | Compressor unit | |
CN102389961B (en) | Injection head of die casting machine and lubrication structure thereof | |
CN204371821U (en) | Double piston-rod double-piston double-acting hydraulic cylinder | |
CN104389845A (en) | Double-piston-rod double-piston double-acting hydraulic cylinder | |
CN101776052A (en) | Hydraulic air compressor | |
CN105386954A (en) | High-pressure liquid nitrogen pump | |
CN112703316B (en) | Compression cylinder | |
RU2525467C2 (en) | Compressor cylinder (versions) | |
RU2518796C1 (en) | Machine of positive displacement action | |
RU2565134C1 (en) | Piston-type pump-compressor | |
JP6996023B1 (en) | Compressor unit and its control method | |
US10808693B2 (en) | Reciprocating pump | |
JP4463159B2 (en) | Reciprocating pump | |
CN220505278U (en) | Piston compressor | |
CN112539154B (en) | Carry on hydrogen compressor of plunger type pressurized cylinder | |
CN218347538U (en) | Two-stage compression cylinder capable of being cooled rapidly | |
CN205172855U (en) | High pressure liquid nitrogen pump | |
CN210977786U (en) | Sealing and lubricating system of multi-cylinder piston type expansion-compressor | |
CN210290066U (en) | Independent circulating cooling system of hydraulic reciprocating natural gas compressor | |
CN218266287U (en) | Reciprocating booster pump for oil field |