RU2694104C1

RU2694104C1 - Piston-type compressor

Info

Publication number: RU2694104C1
Application number: RU2018132179A
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Юша; Сергей Сергеевич Бусаров; Алексей Васильевич Недовенчаный; Даниил Сергеевич Титов; Игорь Сергеевич Бусаров
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2019-07-09

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to compressor building and can be used in piston compressors to increase their efficiency and reliability. Compressor contains cylinder fitted therein to form compression chamber, piston, suction and discharge valves. On the piston there is a resilient disk made of a heat-resistant elastomer material and rigidly fixed to the piston end face. On the side of the compression chamber between the external surface of the piston and the inner surface of the cylinder there formed is a cavity designed to prevent the deformable part of the elastic disc from cutting off against the wall of the piston. Rim is rounded by radius R.

EFFECT: higher efficiency of compressor due to use of piston, on end of which there is a resilient disk, which allows full contact of piston and valve plate, completely eliminating linear dead space.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области компрессоростроения и касается повышения производительности и надежности поршневых компрессоров.The invention relates to the field of compressor engineering and relates to improving the performance and reliability of piston compressors.

Известен «Поршневой компрессор» [АС №1134783, опубл. 15.01.85], техническим результатом которого является повышениеKnown "Reciprocating Compressor" [AC No. 1134783, publ. 01/15/85], the technical result of which is to increase

производительности и экономичности компрессора. Предложеная конструкция поршневого компрессора содержит цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, размещенный в цилиндре с образованием камеры сжатия поршень и емкость подпитки, подключаемую к камере сжатия в крайних положениях поршня соответственно при помощи перепускного клапана и выполненного в цилиндре окна. При этом цилиндр снабжен кольцевой проточкой, выполненной на уровне окна, а емкость подпитки имеет объем, составляющий 0,85-0,9 объема цилиндра.performance and efficiency of the compressor. The proposed design of a piston compressor contains a cylinder with suction and discharge valves placed in a cylinder to form a compression chamber piston and a makeup tank connected to the compression chamber in the extreme positions of the piston, respectively, by means of a bypass valve and a window made in the cylinder. When this cylinder is equipped with an annular groove made at the level of the window, and the capacity of the feed has a volume of 0.85-0.9 volume of the cylinder.

Основным недостатком данной конструкции является то, что производительность компрессора останется неизменной, поскольку в случае расширения газа из мертвого объема часть газа не будет поступать к потребителю, а будет "бесполезно" то сжиматься, то расширяться, в предложенном же решении это же количество газа будет бесполезно расширяться в емкости подпитки, а затем возвращаться в рабочую камеру и также не будет поступать потребителю сжатого газа.The main disadvantage of this design is that the compressor capacity will remain unchanged, because in case of gas expansion from a dead volume, some gas will not reach the consumer, but will be “useless” to compress, to expand, in the proposed solution the same amount of gas will be useless expand in the feed tank, and then return to the working chamber and also will not flow to the consumer of compressed gas.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является поршневой компрессор, описанный в [АС №1783155, опубл. 23.12.92] и содержащий цилиндр, установленный в нем с образованием камеры сжатия, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны, подпружиненный обратный клапан со штоком, отделяющий емкость, соединенную с источником жидкости, от камеры сжатия, причем шток взаимодействует с поршнем при его достижении верхней мертвой точки. В конце процесса нагнетания в данной конструкции жидкость из емкости поступает в камеру сжатия, заполняя "мертвое пространство" и вытесняя оставшийся там газ через нагнетательный клапан.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a piston compressor described in [AC No. 1783155, publ. 12.23.92] and containing a cylinder installed in it with the formation of a compression chamber, a piston, suction and discharge valves, a spring-loaded non-return valve with a rod separating the container connected to the source of liquid from the compression chamber, the rod interacting with the piston when it reaches the upper dead center. At the end of the injection process in this design, the liquid from the tank enters the compression chamber, filling the "dead space" and displacing the remaining gas there through the discharge valve.

Основным недостатком прототипа является возможность удаления поступающей жидкости только через нагнетательный клапан компрессора, при этом для дальнейшего очищения газа необходима установка дополнительного устройства для отделения жидкости от нагнетаемого газа после компрессора. При не полном удалении жидкости из "мертвого пространства" часть объема будет занимать не вытесненная жидкость, что приведет к снижению производительности компрессорной установки.The main disadvantage of the prototype is the ability to remove the incoming liquid only through the compressor discharge valve, while further purification of the gas requires the installation of an additional device to separate the liquid from the discharge gas after the compressor. In case of incomplete removal of fluid from the “dead space”, part of the volume will be occupied by the non-displaced fluid, which will lead to a decrease in the productivity of the compressor unit.

Задачей изобретения является повышение производительности компрессора и упрощение конструкции поршневого компрессора позволяющей максимально очищать газ, поступающий потребителю.The objective of the invention is to improve the performance of the compressor and simplify the design of a piston compressor that allows maximum purification of the gas entering the consumer.

Данный технический результат достигается за счет исключения мертвого пространства в поршневом компрессоре и отсутствия жидкости в камере сжатия.This technical result is achieved by eliminating dead space in a piston compressor and the lack of fluid in the compression chamber.

Предложенный поршневой компрессор содержит цилиндр, установленный в нем с образованием камеры сжатия, поршень на торцевой поверхности которого, обращенной к клапанной плите, установлен диск, выполненный из упругого (термостойкого эластомерного материала), например, термостойкой резины и жестко закрепленный, например клеем ВС-10Т (ГОСТ 22345-77) к торцу поршня (далее «упругий диск»). Со стороны камеры сжатия между внешней поверхностью поршня и внутренней поверхностью цилиндра образована полость, предназначенная для предотвращения срезания деформируемой части «упругого диска» о кромку поршня на последнем выполнено скругление радиусом R. Полный контакт поршня и клапанной плиты, полностью, исключая линейное мертвое пространство и нагнетаемый газ, поступает к потребителю чистый без примеси жидкости.The proposed piston compressor includes a cylinder mounted therein with the formation of a compression chamber, a piston on the end surface of which facing the valve plate, a disc is made of elastic (heat-resistant elastomeric material), for example, heat-resistant rubber and rigidly fixed, for example with BC-10T glue (GOST 22345-77) to the end of the piston (hereinafter referred to as "elastic disk"). On the side of the compression chamber, a cavity is formed between the outer surface of the piston and the inner surface of the cylinder. This cavity is designed to prevent the deformable part of the “elastic disk” from being cut off from the edge of the piston. the gas supplied to the consumer is clean without any admixture of liquid.

На Фиг. 1 представлена схема поршневого компрессора в промежуточном положении.FIG. 1 shows a diagram of a piston compressor in an intermediate position.

На Фиг. 2 представлена схема поршневого компрессора в верхней мертвой точке - ВМТ.FIG. 2 shows a diagram of a piston compressor at top dead center - TDC.

Поршневой компрессор содержит цилиндр 1, установленный в нем с образованием камеры сжатия 2, поршень 3 на торцевой поверхности которого, обращенной к клапанной плите 4, установлен диск 5, выполненный из термостойкого эластомерного материала, например, термостойкой резины, с рабочей температурой не менее 454 К [Пластинин, П.И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчет / П.И. Пластинин - 3-е изд., доп. - М.: КолосС, 2006. - 456 с., стр. 27.] жестко закрепленный, например клеем ВС-10Т (ГОСТ 22345-77) к торцу поршня 3 (далее «упругий диск» 5), в клапанной плите 4 установлены всасывающий 6 и нагнетательный 7 клапаны. Со стороны камеры сжатия 2 между внешней поверхностью поршня 3 и внутренней поверхностью цилиндра 1 образована полость 8 для возможности расширения в нее деформируемой части «упругого диска» 5, а для исключения срезания деформируемой части «упругого диска» 5 о стенки поршня 3 на последнем выполнено скругление радиусом R.The piston compressor contains a cylinder 1 installed in it with the formation of a compression chamber 2, a piston 3 on the end surface of which, facing the valve plate 4, is mounted a disk 5 made of heat-resistant elastomeric material, for example, heat-resistant rubber, with an operating temperature of at least 454 K [Plastinin, PI Reciprocating Compressors In 2 t. T. 1. Theory and calculation / PI. Plastinin - 3rd ed., Ext. - M .: KolossS, 2006. - 456 pp., P. 27.] rigidly fixed, for example with BC-10T glue (GOST 22345-77) to the piston end 3 (hereinafter referred to as the "elastic disc" 5), are installed in the valve plate 4 suction 6 and injection valves 7. On the side of the compression chamber 2, a cavity 8 is formed between the outer surface of the piston 3 and the inner surface of cylinder 1, so that the deformable part of the elastic disk 5 can expand into it, and to prevent the deformable part of the elastic disk 5 from being cut off from the wall of the piston 3, the latter is rounded radius R.

Компрессор работает следующим образом: при движении поршня 3 внутри цилиндра 1 к нижней мертвой точке - НМТ открыт всасывающий клапан 6 и газ поступает в камеру сжатия 2, при достижении НМТ поршень 3 меняет направление движения и начинает двигаться к ВМТ при этом всасывающий клапан 6 закрывается, при достижении заданного давления нагнетания Рн нагнетательный клапан 7 открывается и газ поступает к потребителю, в конце процесса нагнетания, при достижении поршнем 3 ВМТ, поршень 3 упирается в клапанную плиту 4 при этом «упругий диск» 5 деформируется, деформированная часть «упругого диска» 5 имеет возможность расширяться в полость 8 при этом линейное мертвое пространство полностью отсутствует. «Упругий диск» 5, выполненный из термостойкого эластомерного материала позволяет осуществлять контакт поршня и клапанной плиты, полностью исключая линейное мертвое пространство. Для исключения срезания деформируемой части упругого диска 5 на поршне выполнено скругление радиусом R (см. Фиг. 2). После достижения ВМТ поршень 3 меняет направление движения и начинает двигаться к НМТ, «упругий диск» 5 за счет своих упругих свойств принимает первоначальное (недеформированное состояние), всасывающий клапан 6 открывается и процесс повторяется.The compressor works as follows: when piston 3 moves inside cylinder 1 to the bottom dead center - BDC open suction valve 6 and gas enters compression chamber 2, when BWC reaches, piston 3 changes direction and begins to move to TDC while the intake valve 6 closes, when the specified discharge pressure Rn is reached, the injection valve 7 opens and the gas flows to the consumer, at the end of the injection process, when the piston reaches 3 TDC, the piston 3 abuts against the valve plate 4, while the "elastic disk" 5 is deformed , Deformed portion "elastic disc" 5 has the ability to expand in the cavity 8 at the same linear dead space is completely absent. "Elastic disk" 5, made of heat-resistant elastomeric material allows the contact of the piston and the valve plate, completely eliminating the linear dead space. To exclude cutting of the deformable part of the elastic disk 5 on the piston, rounding with a radius R is performed (see Fig. 2). After reaching TDC, piston 3 changes its direction of movement and begins to move toward NMT, the “elastic disk” 5 takes its initial (non-deformed state) due to its elastic properties, the suction valve 6 opens and the process repeats.

Таким образом, преимущество заявляемого технического решения по сравнению с известными конструкциями является увеличение производительности компрессора за счет применения поршня на торце которого закреплен «упругий диск», что позволяет осуществлять полный контакт поршня и клапанной плиты, полностью, исключая линейное мертвое пространство. За счет деформаций «упругого диска» в данной конструкции отсутствуют деформации поршня и клапанной плиты, поскольку последние выполнены из металлических материалов, обладающих на несколько порядков большей твердостью и прочностью. Деформированная часть упругого диска в предложенной конструкции имеет возможность заполнять полость, образованную внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью поршня.Thus, the advantage of the proposed technical solution in comparison with the known constructions is an increase in compressor performance due to the use of a piston at the end of which a “resilient disk” is fixed, which allows full contact of the piston and the valve plate, completely eliminating the linear dead space. Due to the deformations of the “elastic disk” in this construction, there are no deformations of the piston and the valve plate, since the latter are made of metallic materials that possess several orders of magnitude greater hardness and strength. The deformed part of the elastic disk in the proposed design has the ability to fill the cavity formed by the inner surface of the cylinder and the outer surface of the piston.

Claims

A piston compressor containing a cylinder mounted therein to form a compression chamber, a piston, suction and discharge valves, characterized in that the piston is provided with an elastic disk made of heat-resistant elastomeric material and rigidly fixed with glue to the piston end, from the side of the compression chamber between the outer surface the piston and the inner surface of the cylinder is formed a cavity, designed to prevent cutting of the deformable part of the elastic disk from the wall of the piston, while the piston is rounded e.