Поршневой насос-компрессор

 

Полезная модель относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использована при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подаче потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов. Насос-компрессор состоит из цилиндра (1), в котором с уплотняющим зазором (2) размещен дифференциальный поршень (3), который делит цилиндр (1) на две полости - компрессорную (5) и насосную (6). Компрессорная полость (5) соединена с источником газа через клапан (7) и с потребителем газа - через клапан (8). Насосная полость (6) соединена с источником жидкости через клапан (9) и с потребителем жидкости - через клапан (10). В теле поршня (3) выполнена отделительная канавка (11), которая соединена с насосной полостью (6) через обратный клапан (12). При возвратно-поступательном движении поршня (3) объемы насосной (6) и компрессорной (5) полостей изменяются, что приводит к всасыванию и нагнетанию соответственно жидкости и газа. При нагнетании жидкости она через зазор (2) попадает в отделительную канавку (11) и скапливается там, не проникая в компрессорную полость (5). При сжатии-нагнетании газа в полости (5) с одновременным всасыванием жидкости в полость (6) обратный клапан (12) открывается, и происходит сброс жидкости из отделительной канавки (11) в насосную полость (6). Наличие отделительной канавки (11), соединенной через обратный клапан (12) с насосной полостью (6), позволяет избежать попадания жидкости в компрессорную полость (5), предотвратить возможность появления гидроудара и повысить работоспособность насос-компрессора. 3 ил.

Полезная модель относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использована при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.

Известен поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, причем нижняя часть цилиндра заполнена жидкостью, а верхняя - газом (см., например, АС СССР 1078126 по заявке 3513877/25-06, кл. F04B 39/06, опубл. 07.03.84, Бюл. 9).

Известен также поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, разделяющий цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, причем между боковой поверхностью поршня и цилиндром имеется уплотняющий зазор в виде протяженной щели, а компрессорная и насосная полости соединены с источником и потребителем соответственно газа и жидкости с помощью обратных самодействующих клапанов (см. Виниченко B.C. «Конструкция и расчет поршневого насос-компрессора», автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Омск, 2011, стр.7, рис.1, стр.13, рис.4).

Недостатком известных конструкций является их низкая работоспособность при работе насосной полости с высоким давлением жидкости, т.к. эта жидкость при высоком давлении нагнетания в насосной полости попадает в большом количестве через протяженную щель уплотнения в компрессорную полость, что чревато гидроударом, полностью выводящим из строя насос-компрессор.

Техническим результатом полезной модели является повышение работоспособности насос-компрессора.

Указанный технический результат достигается тем, что в теле поршня размещена отделительная канавка, соединенная с насосной полостью через обратный самодействующий клапан.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема насос-компрессора.

На фиг.2 изображена схема насос-компрессора при ходе поршня вниз (ход нагнетания в насосной полости и ход всасывания в компрессорной полости).

На фиг.3 изображена схема насос-компрессора в конце хода поршня вверх (осуществляется нагнетание газа из компрессорной полости и нагнетание жидкости из насосной полости).

Насос-компрессор состоит (см. фиг.1) из цилиндра 1, в котором с уплотняющим зазором 2, выполненном в виде протяженной щели, размещен дифференциальный поршень 3 со штоком 4. Поршень 3 делит цилиндр 1 на две полости - компрессорную 5 и насосную 6, заполненную жидкостью. Компрессорная полость 5 соединена с источником газа через обратный самодействующий всасывающий клапан 7 и с потребителем газа - через обратный самодействующий нагнетательный клапан 8. Насосная полость 6 соединена с источником жидкости через обратный самодействующий всасывающий клапан 9 и с потребителем жидкости - через обратный самодействующий нагнетательный клапан 10. В теле поршня 3 выполнена отделительная канавка 11, которая соединена с насосной полостью 6 через обратный самодействующий клапан 12 и канал 13. Уплотнения 14 предотвращают утечки жидкости в картер (условно не показан) насос-компрессора.

Насос-компрессор работает следующим образом.

При ходе поршня 3 вниз (см. фиг.2) увеличивается объем компрессорной полости 5, давление в ней падает, всасывающий клапан 7 открывается, нагнетательный клапан 8 закрывается, и газ от источника попадает в компрессорную полость 5, происходит процесс всасывания (направление движения газа показано стрелками).

В это же время объем насосной полости 6 уменьшается, давление находящейся в ней жидкости в связи с малой сжимаемостью жидкости резко увеличивается, что приводит к закрытию всасывающего клапана 9 и открытию нагнетательного клапана 10, жидкость из насосной полости 6 течет потребителю, происходит процесс нагнетания (направление движения жидкости показано стрелками).

Под действием перепада давления между жидкостной 6 и компрессорной 5 полостями обратный клапан 12 закрывается, и жидкость течет вверх через уплотняющий зазор 2 и в канал 13. При этом жидкость заполняет отделительную канавку 11, и ее расхода недостаточно, чтобы и заполнить канавку 11, и преодолеть всю длину уплотняющего зазора 2, что предотвращает, таким образом, попадание жидкости в компрессорную полость 5.

При ходе поршня 3 вверх (см. фиг.3) объем компрессорной полости 5 уменьшается, и давление газа в ней возрастает (происходит процесс сжатия), из-за чего клапан 7 закрывается. После достижения газом давления, равному давлению нагнетания, нагнетательный клапан 8 открывается, и сжатый газ начинает поступать потребителю, происходит процесс нагнетания (направление движения нагнетаемого газа показано стрелками).

В то же время объем насосной полости 6 увеличивается, давление в ней из-за малой сжимаемости жидкости резко падает, что приводит к закрытию нагнетательного клапана 10 и открытию всасывающего клапана 9, через который жидкость от источника поступает в насосную полость 6, происходит процесс всасывания (направление течения жидкости показано стрелками).

Под действием перепада давления между компрессорной 5 и насосной 6 полостями обратный клапан 12 открывается, и жидкость из отделительной канавки 11 через канал 13 начинает свободно сливаться в насосную полость 6, находящуюся под низким давлением (направление движения жидкости показано стрелкой). При этом объем канавки 11 практически полностью освобождается от жидкости.

В дальнейшем цикл работы насос-компрессора повторяется.

Наличие в теле поршня 3 отделительной канавки 11 и обратного клапана 12, соединяющего эту канавку с насосной полостью, позволяет предотвратить попадание сколь-нибудь значительного количества жидкости из насосной полости 6 в компрессорную полость 5 даже при сжатии жидкости до больших (10 МПа и более) давлений при обычном для одноступенчатого компрессора давлении нагнетания в компрессорной полости 5 около 0,6-0,8 МПа. Это обеспечивает полное отсутствие причины, по которой возможно появление гидроудара из-за наличия значительного количества жидкости в компрессорной полости.

Таким образом, в предложенной конструкции насос-компрессора практически полностью исключается явление гидроудара в компрессорной полости даже при работе насос-компрессора с высоким давлением нагнетания жидкости, что повышает работоспособность конструкции.

Поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, разделяющий цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, причем между боковой поверхностью поршня и цилиндром имеется уплотняющий зазор в виде протяженной щели, а компрессорная и насосная полости соединены с источником и потребителем соответственно газа и жидкости с помощью обратных самодействующих клапанов, отличающийся тем, что в теле поршня размещена отделительная канавка, соединенная с насосной полостью через обратный самодействующий клапан.



 

Похожие патенты:

Техническим результатом предлагаемого технического решения является сокращение времени выхода поршневого компрессора на рабочий режим, уменьшение габаритов, повышение технологичности монтажа компрессора на оппозитной базе

Техническим результатом полезной модели является увеличение площади проходного сечения клапанов, уменьшение числа элементов, упрощение технологии изготовления и сборки отдельных деталей, эффективная защита от гидравлического удара, и, как следствие, повышение надежности и долговечности

Техническим результатом полезной модели является увеличение площади проходного сечения клапанов, уменьшение числа элементов, упрощение технологии изготовления и сборки отдельных деталей, эффективная защита от гидравлического удара, и, как следствие, повышение надежности и долговечности

Компрессором является устройство для сжатия газа и его последующей подачи, под давлением. Компрессоры поршневые воздушные разнообразны по компоновке и конструкции.

Буровой насос и пневмокомпенсатор низкого давления с компрессором воздушным поршневым ременным относится к буровому оборудованию, а именно, к буровым насосам, предназначенным для подачи промывочной жидкости на забой при бурении скважин в целях охлаждения долота, выноса разрушенной горной породы и для передачи энергии потока турбобуру и связанному с ним долоту, а также к пневмокомпенсаторам низкого давления, предназначенным для выравнивания пульсаций давления жидкости во всасывающем коллекторе бурового насоса.

Техническим результатом является создание более надежных насосных систем для добычи нефти из скважин в условиях, осложненных присутствием газа и механических примесей, что достигается за счет исключения вредного влияния газа и механических примесей на работу насосного оборудования

Изобретение относится к оптическим системам для измерения полей скорости плоских течений жидкостей или газов, использующим способ визуализации
Наверх