|
(21), (22) Заявка: 2005141723/06, 30.12.2005
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
30.12.2005
(46) Опубликовано: 10.10.2007
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2244161 C2, 10.01.2005. SU 523190 A, 05.08.1976. SU 315791 А, 01.11.1971. SU 1495501 A1, 23.07.1989. ЕР 1643125 А, 05.04.2006.
Адрес для переписки:
644050, г.Омск, пр. Мира, 11, ГОУ ВПО ОмГТУ, информационно-патентный отдел, О.И. Бабенко
|
(72) Автор(ы):
Юша Владимир Леонидович (RU), Бусаров Сергей Сергеевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Омский государственный технический университет” (RU)
|
(54) ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР
(57) Реферат:
Изобретение относится к поршневым компрессорам с охлаждением, работающим без смазки рабочей полости и предназначенным для сжатия и перемещения газов. Поршневой компрессор содержит цилиндр с всасывающими и нагнетательными клапанами. Крышка цилиндра и поршень размещены в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения. Корпус цилиндра выполнен с внутренними и наружными ребрами, которые образуются группой пластин N, причем каждая из групп состоит из пластин N1, N2, N3, N4, количество пластин в которой может быть различным, кроме того пластины N1 выполнены внутренним диаметром d1=dц и наружным диаметром D1=Dp, пластины N2 выполнены внутренним диаметром d2=dц+2hp и наружным диаметром D2=Dp-2Hp, пластины N3 выполнены внутренним диаметром d3=dц и наружным диаметром D3=Dp-2Нр, а пластины N4 выполнены внутренним диаметром d4=dц+2hp и наружным диаметром D4=Dp, где N1, N2, N3, N4 – одна из групп пластин, d1 – внутренний диаметр пластины N1, d2 – внутренний диаметр пластины N2, d3 – внутренний диаметр пластины N3, d4 – внутренний диаметр пластины N4, dц – внутренний диаметр цилиндра, hp – высота внутренних ребер цилиндра, Нр – высота внешних ребер цилиндра, D1 – наружный диаметр пластины N1, D2 – наружный диаметр пластины N2, D4 – наружный диаметр пластины N4, Dp – внешний диаметр цилиндра по высоте внешних ребер Нр. Нижняя часть цилиндра на расстоянии L может быть выполнена без ребер таким образом, что d1=d2=d3=d4=dц. Увеличивается коэффициент внутреннего оребрения при малой высоте ребра за счет уменьшения расстояния между ребрами, позволяющего в значительной степени охлаждать сжимаемый газ без существенного увеличения мертвого объема. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к поршневым компрессорам с охлаждением, работающим без смазки рабочей полости и предназначенным для сжатия и перемещения газов.
Известен поршневой компрессор с воздушным охлаждением, содержащий оребренный цилиндр, головку со всасывающим и нагнетательным клапанами, в котором для интенсификации процесса теплоотвода внешняя поверхность цилиндра оребрена [Авторское свидетельство СССР №1229181, 27.03.68, F04В 39/06].
Такая конструкция позволяет охлаждать цилиндр, но не позволяет в достаточной мере охлаждать сжимаемый газ, т.к. внутренняя поверхность цилиндра гладкая, а следовательно, мала и площадь внутреннего теплообмена, что не дает возможности передавать достаточное количество тепла от сжимаемого газа к охлаждающей среде. Известен поршневой компрессор, содержащий цилиндр с всасывающими и нагнетательными клапанами, крышку цилиндра и поршень, размещенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, уплотнение между цилиндром и поршнем в которых осуществлено с помощью лабиринтного уплотнения [Френкель М.И. Поршневые компрессоры, Л.: Машиностроение, 1969, с.744].
В данной конструкции значение коэффициента оребрения, получающегося за счет лабиринта, не позволяет в достаточной степени охлаждать сжимаемый газ.
Наиболее близким техническим решением является поршневой компрессор, содержащий цилиндр с всасывающими и нагнетательными клапанами, крышку цилиндра и поршень, размещенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения [Патент на изобретение №2244161 от 01.10.2005, F04В 39/00].
Внутренняя поверхность крышки оребрена, что позволяет увеличить интенсивность отвода тепла от сжимаемого газа к охлаждаемому воздуху. Однако в данной конструкции при механической обработке невозможно получить значительный коэффициент внутреннего оребрения, позволяющего в достаточной степени охлаждать сжимаемый газ, т.к. высота ребер, получаемых при такой технологии, мала, при этом расстояние между ребрами – большое.
Задачей изобретения является увеличение коэффициента внутреннего оребрения при малой высоте ребра за счет уменьшения расстояния между ребрами, позволяющего в значительной степени охлаждать сжимаемый газ без существенного увеличения мертвого объема.
Указанный технический результат достигается тем, что в поршневом компрессоре, содержащем цилиндр с всасывающими и нагнетательными клапанами, крышку цилиндра и поршень, размещенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, корпус цилиндра выполнен с внутренними и наружными ребрами, которые образуются группой пластин N, причем каждая из групп состоит из пластин N1, N2, N3, N4, количество пластин в которой может быть различным, кроме того пластины N1 выполнены внутренним диаметром d1=dц и наружным диаметром D1=Dp, пластины N2 выполнены внутренним диаметром d2=dц+2hp и наружным диаметром D2=Dp-2Нр, пластины N3 выполнены внутренним диаметром d3=dц и наружным диаметром D3=Dp-2Нр, а пластины N4 выполнены внутренним диаметром d4=dц+2hp и наружным диаметром D4=Dp, где
N1, N2, N3, N4 – одна из групп пластин,
d1 – внутренний диаметр пластины N1,
d2 – внутренний диаметр пластины N2,
d3 – внутренний диаметр пластины N3,
d4 – внутренний диаметр пластины N4,
dц – внутренний диаметр цилиндра,
hp – высота внутренних ребер цилиндра,
Нр – высота внешних ребер цилиндра,
D1 – наружный диаметр пластины N1,
D2 – наружный диаметр пластины N2,
D4 – наружный диаметр пластины N4,
Dp – внешний диаметр цилиндра по высоте внешних ребер Нр,
кроме того, нижняя часть цилиндра на расстоянии L может быть выполнена без ребер таким образом, что d1=d2=d3=d4=dц.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен предложенный поршневой компрессор, на фиг.2 – группа оребренных пластин, на фиг.3 – группа не оребренных пластин.
Поршневой компрессор (фиг.1) состоит из крышки 1, нагнетательных 2 и всасывающих 3 клапанов, поршня 4 и цилиндра 5, выполненного с внутренними и наружными ребрами, которые образуются группой пластин N, причем каждая из групп состоит из пластин 6 (N1), 7 (N2), 8 (N3), 9 (N4) (фиг.2), количество пластин в которой может быть различным, кроме того пластины 6 (N1) выполнены внутренним диаметром d1=dц и наружным диаметром D1=Dp, пластины 7 (N2) выполнены внутренним диаметром d2=dц+2hp и наружным диаметром D2=Dp-2Нр, пластины 8 (N3) выполнены внутренним диаметром d3=dц и наружным диаметром D3=Dp-2Нр, а пластины 9 (N4) выполнены внутренним диаметром d4=dц+2hp и наружным диаметром D4=Dp, где
N1, N2, N3, N4 – одна из групп пластин,
d1 – внутренний диаметр пластины N1,
d2 – внутренний диаметр пластины N2,
d3 – внутренний диаметр пластины N3,
d4 – внутренний диаметр пластины N4,
dц – внутренний диаметр цилиндра,
hp – высота внутренних ребер цилиндра,
Нр – высота внешних ребер цилиндра,
D1 – наружный диаметр пластины N1,
D2 – наружный диаметр пластины N2,
D3 – наружный диаметр пластины N3,
Dp – внешний диаметр цилиндра по высоте внешних ребер Нр,
кроме того, нижняя часть цилиндра 5 на расстоянии L может быть выполнена без ребер таким образом, что d1=d2=d3=d4=dц (фиг.3).
Чередование пластин 6, 7, 8, 9 позволяет получить внешнее и внутреннее оребрение цилиндра одновременно. Для уменьшения подогрева газа при всасывании нижняя часть цилиндра на расстоянии L может быть выполнена без ребер, таким образом, что d1=d2=d3=d4=dц, теплоотдающая поверхность мала, а основной процесс теплоотдачи происходит в конце процесса сжатия и при нагнетании, в этот момент коэффициент теплоотдачи воздуха из-за большого давления велик, а нижняя часть получается отсеченной от сжимаемого воздуха поршнем 4 и фактически не участвует в теплообмене.
Поршневой компрессор работает следующим образом. Поршень 4 совершает возвратно-поступательные движения, изменяя объем газовой полости цилиндра 5. При увеличении объема рабочий газ с температурой всасывания – Твс и давлением всасывания – Рвс поступает через всасывающий клапан 3 в газовую полость цилиндра 5. При достижении максимального объема газовой полости всасывание прекращается, всасывающий клапан 3 закрывается, поршень меняет направление своего движения и начинается процесс сжатия в газовой полости, давление и температура газа внутри цилиндра 5 повышаются. При достижении давлением газа величины Рн – давление нагнетания, нагнетательный клапан 2 открывается, и дальнейшее уменьшение объема газовой полости в цилиндре 5 сопровождается выталкиванием рабочего газа, которое прекращается при минимальном объеме.
В процессе всасывания температура стенок рабочей камеры Твс>температуры всасываемого газа Тг, что ведет к подогреву газа в компрессоре. Для снижения подогрева нижняя часть цилиндра на расстоянии L может быть выполнена без ребер, что уменьшает площадь внутренней стенки цилиндра 5, а следовательно, и тепловой поток, подводимый к газу, пропорциональный площади этой стенки.
Таким образом, в предложенном поршневом компрессоре процесс сжатия и нагнетания характеризуется по сравнению с процессом всасывания более высокой температурой рабочего газа, которую стремятся снизить, и более высоким давлением. Так как количество тепла, отводимого от горячего газа к стенке рабочей камеры цилиндра 5, прямо пропорционально площади этой стенки и коэффициенту теплоотдачи, который растет с ростом давления, то оребренная поверхность цилиндра позволяет существенно увеличить площадь контакта, особенно в период, когда велико давление газа, а следовательно, увеличить количество тепла, отводимое от сжимаемого и нагнетаемого газа.
Формула изобретения
1. Поршневой компрессор, содержащий цилиндр с всасывающими и нагнетательными клапанами, крышку цилиндра и поршень, размещенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что корпус цилиндра выполнен с внутренними и наружными ребрами, которые образуются группой пластин N, причем каждая из групп состоит из пластин N1, N2, N3, N4, количество пластин в которой может быть различным, кроме того, пластины N1 выполнены внутренним диаметром d1=dц и наружным диаметром D1=Dp, пластины N2 выполнены внутренним диаметром d2=dц+2hp и наружным диаметром D2=Dp-2Hp, пластины N3 выполнены внутренним диаметром d3=dц и наружным диаметром D3=Dp-2Нр, а пластины N4 выполнены внутренним диаметром d4=dц+2hp и наружным диаметром D4=Dp, где N1, N2, N3, N4 – одна из групп пластин,
d1 внутренний диаметр пластины N1;
d2 – внутренний диаметр пластины N2;
d3 – внутренний диаметр пластины N3;
d4 – внутренний диаметр пластины N4;
dц – внутренний диаметр цилиндра;
hp – высота внутренних ребер цилиндра;
Нр – высота внешних ребер цилиндра;
D1 – наружный диаметр пластины N1;
D2 – наружный диаметр пластины N2;
D4 – наружный диаметр пластины N4;
Dp – внешний диаметр цилиндра по высоте внешних ребер Нр.
2. Поршневой компрессор по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть цилиндра на расстоянии L может быть выполнена без ребер таким образом, что d1=d2=d3=d4=dц.
РИСУНКИ
|
|