Компрессор поршневой угловой сухой

Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Достигается увеличение ресурса работы цилиндро-поршневой группы компрессора без смазки цилиндров. Компрессор поршневой угловой без смазки цилиндров содержит базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны, при этом компрессор выполнен многоступенчатым, отличающийся тем, что

- поршни (9, 11, 12) и штоки (10) поршней (9, 11, 12) выполнены из антикоррозионного материала;

- на каждом из поршней (9, 11, 12) установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта. 13 з. п., 3 илл.

Область техники.

Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно компрессоростроению. Заявляемый компрессор поршневой угловой сухой предназначен для сжатия газов, предпочтительно двуокиси углерода, в которых нежелательно присутствие масляных загрязнений.

Предшествующий уровень техники.

Среди поршневых компрессоров без смазки цилиндров, известен, например, компрессор поршневой оппозитный без смазки цилиндров и сальников 2ГМ2,5-5/200С, производства ОАО «Краснодарский компрессорный завод», содержащий базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны (интернет-ресурс ?

option=com_content&task=view&id=76&ltemid=60 [1]).

Первым недостатком аналога [1] является то, что при выполнении поршней и штоков из материалов с низкой коррозионной стойкостью происходит разрушение металлических поверхностей поршней и штоков. Причиной разрушения является коррозия, так как поршни и штоки в рабочем состоянии не покрыты пленкой масла, а в сжимаемом газе может присутствовать влага. Вторым недостатком аналога [1] является то, что при выполнении уплотнительных поршневых колец из материалов с высоким коэффициентом трения рабочие поверхности цилиндров изнашиваются. Износ рабочих поверхностей цилиндров является следствием того, что во время работы поршневые кольца трутся о рабочую поверхность цилиндра. Третьим недостатком аналога [1] является то, что при возвратно-поступательном движении поршня, между его металлической поверхностью и рабочей металлической поверхностью неподвижного цилиндра возникает нежелательный контакт, который приводит к возникновению задиров на рабочей поверхности цилиндра. Все вышеперечисленные недостатки сокращают ресурс работы цилиндро-поршевой группы компрессора.

Раскрытие полезной модели.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью является увеличение ресурса работы цилиндро-поршневой группы компрессора без смазки цилиндров.

Сущность полезной модели состоит в том, что компрессор поршневой угловой без смазки цилиндров, содержащий базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны, при этом компрессор выполнен многоступенчатым, отличающийся тем, что

- поршни и штоки поршней выполнены из антикоррозионного материала;

- на каждом из поршней установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.

В корпусах цилиндров предпочтительно установлены гильзы, выполненные из антифрикционного материала. При этом гильзы выполнены из чугуна с шаровидным графитом и их рабочие поверхности обработаны хонингованием.

Поршень первой ступени, и каждый из поршней промежуточных ступеней предпочтительно выполнены из цветных антикоррозионных материалов.

Поршень первой ступени, и каждый из поршней промежуточных ступеней могут быть выполнены из алюминиевого сплава АК5М7.

Поршень первой ступени, и каждый из поршней промежуточных ступеней могут быть выполнены из сплава металлов на основе магния или титана.

Поршень последней ступени предпочтительно выполнен из бронзы БрАМц или легированной стали.

Самосмазывающийся материал на основе фторопласта может содержать углеродные волокна или сухие твердые смазки.

Уплотнительные поршневые кольца могут быть выполнены составными, и состоят при этом из по меньшей мере двух сегментов.

Компрессор предпочтительно выполнен трехступенчатым, при этом в вертикальном ряду размещен цилиндр первой ступени, а в горизонтальном ряду размещен блок цилиндров второй и третьей ступеней.

Цилиндр первой ступени предпочтительно выполнен двойного действия, а цилиндр второй ступени и цилиндр третьей ступени выполнены одинарного действия.

Между станиной базы и цилиндрами могут быть размещены дистанционные фонари, в которых размещены уплотнительные устройства, маслоотражатели и маслосниматели.

Компрессор преимущественно содержит систему смазки механизма движения.

Компрессор преимущественно содержит промежуточные холодильники и концевой холодильник.

Компрессор предпочтительно содержит силовой привод, выполненный в виде электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал компрессора.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показана схема компрессора поршневого углового сухого; на фиг.2 - схема размещения опорных и уплотнительных колец на поршне первой ступени; на фиг.3 - поршневое уплотнительное кольцо по примеру 6.

Осуществление полезной модели.

Компрессор поршневой угловой без смазки цилиндров предпочтительно выполнен трехступенчатым и содержит силовой привод (не показано), базу, цилиндровую группу, поршневую группу, рабочие клапаны, промежуточные холодильники (15), концевой холодильник (16) и систему смазки механизма движения.

Силовой привод предназначен для привода компрессора и выполнен в виде электродвигателя, ротор которого насажен на вал компрессора.

База компрессора содержит станину (не показано), коленчатый вал (1), шатуны (2) и крейцкопфы (3).

Цилиндровая группа содержит размещенный в вертикальном ряду цилиндр первой ступени (4), и размещенные в горизонтальном ряду цилиндр второй ступени (5) и цилиндр третьей ступени (6). При этом цилиндр второй ступени (5) и цилиндр третьей ступени (6) объединены в один блок. Кроме того цилиндр первой ступени (4) выполнен двойного действия, а цилиндр второй ступени (5) и цилиндр третьей ступени (6) выполнены одинарного действия.

Между станиной базы и цилиндрами (4, 5) размещены дистанционные фонари (8), в которых размещены уплотнительные устройства, маслоотражатели и маслосниматели (не показано).

Поршневая группа содержит поршень первой ступени (9), дифференциальный поршень второй и третьей ступеней и штоки (10). Дифференциальный поршень второй и третьей ступени представляет собой комбинацию поршня второй ступени (11) и поршня третьей ступени (12), объединенных в один сборочный узел. Так как в сжимаемом газе может присутствовать влага, часть которой оседает на поршнях (9, 11, 12) и при отсутствии смазки может вызвать их коррозию, то вышеупомянутые поршни (9, 11, 12) выполнены из антикоррозионного материала. При этом поршень первой ступени (9) и поршень промежуточной второй ступени (11) выполнены из цветных антикоррозионных материалов, например алюминиевых сплавов. Так как поршень последней третьей ступени (12) испытывает наибольшую нагрузку, то он выполнен из антикоррозионного материала с повышенной прочностью, например из бронзы или легированной стали - коррозионно-стойкой хромистой или хромоникелевой. Штоки (10) выполнены из антикоррозионного материала, так как при работе без смазки подвержены коррозии и образованию на их металлических поверхностях ржавчины.

Каждый из поршней (9, 11, 12) снабжен опорными поршневыми кольцами (13), выполненными из самосмазывающихся материалов на основе фторопласта (фиг.2). Эти кольца не допускают касания подвижных поршней (9, 11, 12) с неподвижными рабочими поверхностями цилиндров (4, 5, 6). Зазоры между поршнями (9, 11, 12) и цилиндрами (4, 5, 6) уплотняются уплотнительными поршневыми кольцами (14), которые, так же как и опорные кольца (13), выполнены из самосмазывающегося материала на основе фторопласта. При таком выполнении опорных (13) и уплотнительных (14) поршневых колец исключаются задиры рабочей поверхности цилиндров (4, 5, 6). Преимуществами фторопласта перед другими самосмазывающимися материалами являются высокая эластичность и отсутствие хрупкости. Для повышения коэффициента теплопроводности и снижения коэффициента линейного расширения во фторопласт вводят сухие твердые смазки: графит, кокс, тальк, нитрид бора, дисульфид молибдена. Для повышения прочности и противоэкструзионной стойкости во фторопласт вводят наполнители из углеродных волокон, примером таких материалов являются «Флубон» и «Флувис».

Рабочие клапаны (не показано) предназначены для того, чтобы пропускать газ в рабочие полости цилиндров (4, 5, 6) в одном направлении в определенные периоды времени, и не пропускать его в обратном направлении в течении остального рабочего цикла.

Промежуточные холодильники (15) предназначены для охлаждения газа между ступенями сжатия компрессора.

Концевой холодильник (16) предназначен для охлаждения горячего, сжатого в последней ступени компрессора газа, и выделения из него влаги, которая в противном случае конденсируется в трубопроводах газовых коммуникаций.

Система смазки механизма движения предназначена для смазки трущихся поверхностей механизма движения, а именно коленчатого вала (1), шатунов (2) и крейцкопфов (3).

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Так как ремонт или восстановление изношенных поверхностей цилиндров является трудоемким процессом, то их рабочие поверхности выполнены в гильзах (7). Гильзы (7) установлены в корпусах цилиндров и выполнены из чугуна с шаровидным графитом. При этом рабочие поверхности гильз (7) обработаны хонингованием.

Пример 2. Поршень первой ступени (9) и поршень промежуточной второй ступени (11) выполнены из алюминиевого сплава АК5М7.

Пример 3. Поршень первой ступени (9) и поршень промежуточной второй ступени (11) выполнены из сплава металлов на основе магния или титана.

Пример 4. Поршень третьей ступени (12) выполнен из бронзы БрАМц.

Пример 5. Уплотнительные поршневые кольца (14) выполнены разрезными и могут состоять из двух или более сегментов (фиг.3).

Пример 6. С целью обеспечения производительности компрессора равной 1,85 м³/мин при его работе с начальным атмосферным давлением, основные размеры и параметры компрессора составляют следующие величины (табл.1)

Таблица 1
Основные параметры и характеристики компрессора
Наименование параметра
Диаметр цилиндра первой ступени (4), мм	160
Диаметр цилиндра второй ступени (5), мм	110
Диаметр цилиндра третьей ступени (6), мм	58
Частота вращения коленчатого вала (1), об/мин	735
Давление газа конечное, кгс/см2, не более	75
Потребляемая мощность на валу компрессора,	75
кВт,
Масса, кг, не более:
- компрессора (с электродвигателем)	2500
Габариты (длина × ширина × высота)	2×1,26×1,96
компрессора с электродвигателем, м, не более

Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.

Описание работы.

Газ, преимущественно двуокись углерода, поступает в первую ступень компрессора. Из первой ступени компрессора газ с более высоким давлением и температурой поступает в промежуточный холодильник (15) первой ступени, где происходит охлаждение газа. С выхода промежуточного холодильника (15) первой ступени охлажденный газ поступает во вторую ступень сжатия, после чего охлаждается в промежуточном холодильнике (15) второй ступени. После холодильника (15) второй ступени газ поступает в третью ступень, где сжимается до конечного давления, затем охлаждается в концевом холодильнике (16) и поступает к потребителю. При этом сжатый газ получается повышенной чистоты - без содержания паров масла.

При работе компрессора опорные поршневые кольца (13) поршней (9, 11, 12), выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта, препятствуют контакту между движущимися поршнями (9, 11, 12) и неподвижными гильзами (7). Зазоры между гильзами (7) и поршнями (9, 11, 12) уплотняется уплотнительными поршневыми кольцами (14), которые выполнены самосмазывающегося материала на основе фторопласта. При выполнении опорных (13) и уплотнительных (14) поршневых колец из самосмазывающегося материала исключаются задиры и быстрый износ рабочих поверхностей гильз (7), при выполнении компрессора без смазки цилиндров. В рабочем состоянии поршни (9, 11, 12) и штоки (10), не подвержены коррозии в отсутствие смазки, даже при наличии влаги в сжимаемом газе.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом компрессоре поршневом угловом сухом заявляемый технический результат: «увеличение ресурса работы цилиндро-поршневой группы компрессора без смазки цилиндров» достигается за счет того, что компрессор поршневой угловой без смазки цилиндров содержит базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны, при этом компрессор выполнен многоступенчатым, отличающийся тем, что

- поршни и штоки поршней выполнены из антикоррозионного материала;

- на каждом из поршней установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.

Промышленная применимость.

Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного компрессора поршневого углового сухого, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Заявляемая полезная модель реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлена на машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в химической, угольной и горнодобывающей промышленности, областях добычи, переработки, транспортировки и сбыта нефтяных и газовых продуктов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. Интернет-ресурс ?

option=com_content&task=view&id=76&ltemid=60

1. Компрессор поршневой угловой без смазки цилиндров, содержащий базу, цилиндровую группу, поршневую группу и рабочие клапаны, при этом компрессор выполнен многоступенчатым, отличающийся тем, что поршни и штоки поршней выполнены из антикоррозионного материала;

на каждом из поршней установлены опорные и уплотнительные поршневые кольца, выполненные из самосмазывающегося материала на основе фторопласта.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что в корпусах цилиндров установлены гильзы, выполненные из антифрикционного материала, при этом гильзы выполнены из чугуна с шаровидным графитом и их рабочие поверхности обработаны хонингованием.

3. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что поршень первой ступени и каждый из поршней промежуточных ступеней выполнены из цветных антикоррозионных материалов.

4. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что поршень первой ступени и каждый из поршней промежуточных ступеней выполнены из алюминиевого сплава АК5М7.

5. Компрессор по п.3, отличающийся тем, что поршень первой ступени и каждый из поршней промежуточных ступеней выполнены из сплава металлов на основе магния или титана.

6. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что поршень последней ступени выполнен из бронзы БрАМц или легированной стали.

7. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что самосмазывающийся материал на основе фторопласта содержит углеродные волокна или сухие твердые смазки.

8. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные поршневые кольца выполнены составными и состоят из по меньшей мере двух сегментов.

9. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что он выполнен трехступенчатым, при этом в вертикальном ряду размещен цилиндр первой ступени, а в горизонтальном ряду размещен блок цилиндров второй и третьей ступеней.

10. Компрессор по п.9, отличающийся тем, что цилиндр первой ступени выполнен двойного действия, а цилиндр второй ступени и цилиндр третьей ступени выполнены одинарного действия.

11. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что между станиной базы и цилиндрами размещены дистанционные фонари, в которых размещены уплотнительные устройства, маслоотражатели и маслосниматели.

12. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что содержит систему смазки механизма движения.

13. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что содержит промежуточные холодильники и концевой холодильник.

14. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что содержит силовой привод, выполненный в виде электродвигателя, ротор которого насажен на коленчатый вал компрессора.