ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР

ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР


RU (11) 2296241 (13) C1

(51) МПК
F04B 25/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005129839/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.09.26 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.09.26 
(45) Опубликовано: 2007.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2098662 C1, 10.12.1997. SU 1384825 A1, 30.03.1988. SU 1073491 А, 15.02.1984. DE 1974972 А, 12.05.1999. 
(72) Автор(ы): Болштянский Александр Павлович (RU); Щерба Виктор Евгеньевич (RU); Лысенко Евгений Алексеевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" (RU) 
Адрес для переписки: 644050, г.Омск, пр. Мира, 11, ГОУ ВПО ОмГТУ, информационно-патентный отдел, О.И. Бабенко 

(54) ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР

Устройство предназначено для использования в области компрессоростроения. Поршневой компрессор содержит, по крайней мере, один цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами. Поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом имеет пластину с двумя параллельными пазами, в каждом из которых установлены приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга и соединенные с приводными валами. Продольные оси обоих параллельных пазов находятся на одной линии, перпендикулярной оси цилиндра. Линия, соединяющая оси приводных валов и перпендикулярная этим осям, параллельна продольным осям пазов. Пластина приводного кривошипно-шатунного механизма может быть выполнена составной, причем одна ее часть соединена с поршнем, а другая отстоит от первой вдоль оси цилиндра на расстоянии, равном ширине параллельных пазов, и соединена с ней через вставки, толщина которых равна этой же ширине параллельных пазов. Повышается ресурс работы компрессора, снижаются вибрационные нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано при создании поршневых компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по чистоте сжимаемого газа, ресурсу работы и отсутствию вибрации.

Известны компрессоры, содержащие, по крайней мере, один цилиндр с установленным в нем поршнем, имеющим направляющую часть (SU, авторское свидетельство №1682624, М. Кл6 F 04 В 25/00, 1991).

Известен также компрессор, содержащий, по крайней мере, один цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, имеющим пластину с двумя параллельными пазами, в каждом из которых установлены приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе друг относительно друга (RU №2098662, М. кл. 6 F 04 В 25/00, 35/00. 1997, фиг.4).

Недостатком известных конструкций является принципиальная невозможность полного устранения износа поверхностей цилиндропоршневой пары из-за боковых усилий, действующих на поршень. Данное обстоятельство возникает в связи с тем, что при работе приводного механизма возникает пара сил, перемещающих поршень вдоль цилиндра и опрокидывающих поршень в связи с наличием расстояния между точками приложения этих сил в направлении оси цилиндра и наличием сил трения между ведущими пальцами и поверхностью пазов, через которые эти пальцы передают усилие на поршень. Направление этих сил трения при контакте каждого ведущего пальца с поверхностью паза, в котором он движется, перпендикулярно оси цилиндра, а точки приложения сил не лежат на одной прямой, в связи с чем и возникает крутящий момент, опрокидывающий поршень. При этом возникают как силы трения поршня о цилиндр, так и колебания, т.к. упомянутая пара сил имеет переменное значение.

Задачей изобретения является повышение ресурса работы компрессора и снижение действующих в нем вибрационных нагрузок.

Указанный технический результат достигается тем, что в поршневом компрессоре продольные оси обоих параллельных пазов находятся на одной линии, перпендикулярной оси цилиндра, а линия, соединяющая оси приводных валов и перпендикулярная этим осям, параллельна продольным осям пазов, при этом пластина приводного кривошипно-шатунного механизма может быть выполнена составной, причем одна ее часть соединена с поршнем, а другая отстоит от первой вдоль оси цилиндра на расстоянии, равном ширине параллельных пазов, и соединена с ней через вставки, толщина которых равна этой же ширине параллельных пазов.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1, 2 показана схема компрессора, в котором привод движения поршня осуществляется от двух электродвигателей, вращающихся с одинаковой частотой и в противоположных направлениях, причем приводные валы обоих электродвигателей закреплены консольно, т.е. имеют опору только с одной стороны. На фиг.3, 4 показана схема компрессора, аналогичная изображенному на фиг.1 и 2, но с приводными валами на двух опорах, причем противовесы обоих валов расположены по обе стороны от механизма привода, а пазы последнего образованы двумя пластинами, разделенными дистанционными вставками. На фиг.5 показана конструкция с приводными валами, закрепленными консольно, и с противовесами, размещенными по обе стороны от поршня. В этом случае ведущие пальцы кривошипов запрессованы в противовесы, которые являются частью кривошипов. На фиг.6 показана конструкция компрессора, приводные валы которого вращаются одним электродвигателем, который вращает только один из валов, причем на обоих валах посажены синхронизирующие шестерни, находящиеся в зацеплении, что обеспечивает одновременное, синхронное и противоположное по направлению вращение обоих приводных валов одним электродвигателем.

Компрессор (фиг.1 и 2) состоит из цилиндра 1, в котором установлены поршень 2 и самодействующие клапаны 3 (всасывающий) и 4 (нагнетательный). Шток 5 поршня 2 жестко соединен с пластиной 6, в которой выполнен паз 7 с установленным в нем приводным пальцем кривошипа 8 и паз 9 с приводным пальцем кривошипа 10. Продольные оси пазов 7 и 9 находятся на одной линии, перпендикулярной оси цилиндра 1. На кривошипах 10 и 8 установлены противовесы соответственно 11 и 12. Кривошип 10 приводится во вращение двигателем 13 через приводной вал 14, а кривошип 8 - двигателем 15 через приводной вал 16. Приводные валы 14 и 16 расположены таким образом, что линия, соединяющая их оси и перпендикулярная этим осям, направлена параллельно продольной оси пазов 7 и 9. Кривошипы 8 и 10 со своими приводными валами 16 и 14 имеют в данном случае консольное исполнение.

Кривошипы 8 и 10 могут иметь по две опоры (фиг.3), при этом пластина 6 выполнена составной (фиг.4), исходя из условий сборки. Здесь к штоку 5 жестко присоединена верхняя планка 17 (на фиг.4 она является частью штока 5), а нижняя планка 18 прикреплена к верхней планке 17 с помощью болтов 19 и 20 через вставки 21, 22 и 23, имеющие высоту, равную необходимому сечению пазов 7 и 9, т.е. фактически - образуя эти пазы. Вставка 23 зафиксирована болтом 24. В этом случае противовесы 11 и 12 размещены по обеим сторонам от поршня 2.

При синхронном и противоположно направленном вращении приводных валов 14 и 16, которое обеспечивается одним электродвигателем (фиг.6), на этих валах установлены синхронизирующие шестерни 25 и 26, находящиеся в постоянном зацеплении, а двигатель вращает только один из валов 14 или 16.

Компрессор работает следующим образом (фиг.1 и 2). При синхронном и противоположно направленном вращении двигателей 13 и 15 соответствующее вращение передается через приводные валы 14 и 16 на кривошипы 10 и 8, которые своими ведущими пальцами, входящими в пазы 7 и 9, перемещают пластину 6, придавая ей возвратно-поступательное движение вдоль оси цилиндра 1. Вместе с пластиной 6, соединенной штоком 5 с поршнем 1, последний также совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего газ всасывается через клапан 3, сжимается и вытесняется через клапан 4.

В общем случае на пластину 6 действуют следующие силы (см. фиг.1-6):

- F П=FГ+FИ - сила со стороны поршня FП, состоящая из суммы двух сил - сил со стороны сжимаемого газа FГ и сил инерции FИ от возвратно-поступательно движущихся частей, присоединенных к поршню (шток 5 и пластина 6);

- 2FК - сила со стороны кривошипов, которая уравновешивает силу FГ, действующую на поршень со стороны сжимаемого газа;

- F ИН - сумма сил инерции противовесов (сумма центробежных сил), которая уравновешивает силы инерции FИ со стороны возвратно-поступательно движущихся частей;

- Пара сил трения FТ, которые возникают при трении ведущих пальцев о поверхности пазов 7 и 9, причем эти силы равны, противоположно направлены и лежат на одной линии, т.е. они взаимно уничтожаются и не оказывают на положение поршня никакого влияния, а также не создают неуравновешенных сил и моментов.

Таким образом, в предложенной конструкции сумма всех сил, действующих в компрессоре, равна нулю.

Сумма действующих моментов от сил не равна нулю в конструкциях, изображенных на фиг.1 и 2 и фиг.6. В этих конструкциях возникает момент от пары сил FИН/2, т.к. противовесы 11 и 12 находятся на некотором расстоянии друг от друга. Однако эти колебания находятся в плоскости, которая проходит через оси приводных двигателей, т.е. жесткость и момент инерции конструкции компрессора в этой плоскости очень велики, и амплитуда колебаний компрессора не может быть значительной.

В том случае, когда вибрация компрессора вообще недопустима, возможно использование конструкций, изображенных на фиг 3 и 5, в которых масса каждого из противовесов 11 и 12 разнесена по обе стороны от оси цилиндра, а сами противовесы 11 и 12 (т.е. их «половинки») находятся на одной линии. В этом случае силы инерции противовесов симметричны относительно оси цилиндра и момента от пары сил не возникает. Т.е. в данном случае компрессор полностью уравновешен.

Таким образом, в предложенной конструкции нет условий для возникновения как боковых усилий, действующих на поршень и вызывающих износ цилиндропоршневой пары, так и для сил инерции, которые могли бы вызвать вибрацию компрессора, что позволяет увеличить ресурс его работы и общие потребительские свойства.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Поршневой компрессор, содержащий, по крайней мере, один цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами, поршень с направляющим приводным кривошипно-ползунным механизмом, имеющим шток в виде пластины с двумя параллельными пазами, в каждом из которых установлены приводные эксцентрики с противовесами и ведущими пальцами, находящиеся в противофазе относительно друг друга и соединенные с приводными валами, отличающийся тем, что продольные оси обоих параллельных пазов находятся на одной линии, перпендикулярной оси цилиндра, а линия, соединяющая оси приводных валов и перпендикулярная этим осям, параллельна продольным осям упомянутых пазов.

2. Поршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что пластина приводного кривошипно-шатунного механизма выполнена составной, причем одна ее часть соединена с поршнем, а другая отстоит от первой вдоль оси цилиндра на расстоянии, равном ширине параллельных пазов, и соединена с ней через вставки, толщина которых равна этой же ширине параллельных пазов.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru