Цилиндр шестой ступени компрессора

Полезная модель относится к области компрессоростроения. Технический результат - снижение температуры охлаждающей жидкости на входе в цилиндр компрессора. Достигается тем, что цилиндр компрессора содержит корпус (1) с осевым посадочным отверстием (11) и по крайней мере одной полостью охлаждения (12). При этом со стороны первого торца корпуса (1) выполнена посадочная поверхность (7) под цилиндр предыдущей ступени. При этом полость охлаждения (12) снабжена боковым отверстием (17) и по крайней мере одним переливным окном (18), причем боковое отверстие (17) выполнено в боковой стенке корпуса (1), а переливное окно (18) выполнено на посадочной поверхности (7) под цилиндр предыдущей ступени. При этом боковое отверстие (17) является входом охлаждающей жидкости, а переливное окно (18) является выходом охлаждающей жидкости. 1 н.з.п. и 5 з.п. ф-лы, 5 илл.

Область техники.

Заявляемое техническое решение относится к области компрессоростроения и предназначено для использования в цилиндропоршневых узлах высших ступеней многоступенчатых компрессоров.

Предшествующий уровень техники.

Среди цилиндров поршневых компрессоров, известен, например, цилиндр третьей ступени компрессора углового высокого давления (Поспелов Г.А., Пластинин П.И., Шварц А.И., Сафин А.Х. Объемные компрессоры. Атлас конструкций. М.: Машиностроение, 1994. С. 6, 38, лист 27). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог содержит корпус с осевым посадочным отверстием и по крайней мере одной полостью охлаждения. При этом со стороны первого торца корпуса выполнена посадочная поверхность под цилиндр второй ступени. Полость охлаждения снабжена боковым отверстием и по крайней мере одним переливным окном. При этом боковое отверстие выполнено в боковой стенке корпуса, а переливное окно выполнено на посадочной поверхности под цилиндр второй ступени.

Также у указанного аналога переливное окно является входом охлаждающей жидкости в цилиндр, а боковое отверстие является выходом охлаждающей жидкости из цилиндра.

Недостатком указанного аналога является то, что переливное окно является входом охлаждающей жидкости в цилиндр, а боковое отверстие является выходом охлаждающей жидкости из цилиндра. Корпус цилиндра третьей ступени нагревается сильнее сопряженного с ним корпуса цилиндра второй ступени, так как давление и температура сжимаемого газа в цилиндре третьей ступени выше давления и температуры сжимаемого газа в цилиндре второй ступени. При охлаждении цилиндра третьей ступени вода перетекает через переливное окно из охлаждающей рубашки цилиндра второй ступени в полость охлаждения цилиндра третьей ступени, а затем отводится через боковое отверстие корпуса. Таким образом цилиндр третьей ступени охлаждается уже нагретой в цилиндре второй ступени водой, и температура воды на входе в цилиндр третьей ступени выше температуры воды на входе в цилиндр второй ступени. Это приводит к недоохлаждению цилиндра третьей ступени.

Раскрытие заявляемого технического решения.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение отвода теплоты от цилиндра охлаждающей жидкостью.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является снижение температуры охлаждающей жидкости на входе в цилиндр компрессора.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что цилиндр компрессора содержит корпус с осевым посадочным отверстием и по крайней мере одной полостью охлаждения. При этом со стороны первого торца корпуса выполнена посадочная поверхность под цилиндр предыдущей ступени. При этом полость охлаждения снабжена боковым отверстием и по крайней мере одним переливным окном, причем боковое отверстие выполнено в боковой стенке корпуса, а переливное окно выполнено на посадочной поверхности под цилиндр предыдущей ступени. Отличается тем, что боковое отверстие является входом охлаждающей жидкости, а переливное окно является выходом охлаждающей жидкости.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «снижение температуры охлаждающей жидкости на входе в цилиндр компрессора».

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.

Осевое посадочное отверстие предпочтительно выполнено сквозным. При этом на втором торце корпуса выполнена посадочная поверхность под корпус клапана.

Посадочная поверхность под корпус клапана желательно выполнена в виде квадратного фланца.

Боковая поверхность корпуса преимущественно представляет собой криволинейную поверхность вращения с выступающим упорным участком. При этом переход к упорному участку со стороны второго торца корпуса выполнен плавным, причем посадочная поверхность под цилиндр предыдущей ступени выполнена на торце упорного участка и на боковой поверхности корпуса.

Диаметр осевого посадочного отверстия у первого торца корпуса может быть меньше диаметра этого отверстия у второго торца корпуса.

Боковое отверстие преимущественно снабжено резьбой.

Ось бокового отверстия может быть перпендикулярна оси осевого посадочного отверстия корпуса.

Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показан продольный разрез цилиндра шестой ступени в сборе, на фиг. 2 - продольный разрез корпуса; на фиг. 3 - разрез B-B фиг. 2; на фиг. 4 - вид А фиг. 2; на фиг. 5 - продольный разрез втулки.

Осуществление технического решения.

Цилиндр высшей ступени компрессора (фиг. 1) является сборочной единицей и содержит корпус (1), втулку (2), гильзу (3) и стопорные элементы (4, 5).

Боковая поверхность корпуса (1) (фиг.2) представляет собой криволинейную поверхность вращения с выступающим упорным участком (6). Со стороны первого торца корпуса (1) выполнена посадочная поверхность (7) под цилиндр предыдущей ступени, а на втором торце корпуса (1) выполнена посадочная поверхность (8) под корпус клапана. Торец упорного участка (6) со стороны первого торца корпуса (1) выполнен плоским и перпендикулярен оси корпуса (1). Переход к упорному участку (6) со стороны второго торца корпуса (1) выполнен плавным.

Посадочная поверхность (7) под цилиндр предыдущей ступени (фиг. 3) предназначена для сопряжения корпуса (1) с цилиндром одной из предыдущих ступеней. Вышеупомянутая поверхность (7) выполнена на боковой поверхности корпуса (1) и на торце упорного участка (6). На посадочной поверхности (7) выполнены отверстия (9) для присоединения к цилиндру предыдущей ступени. Отверстия (9) выполнены на равном расстоянии от оси корпуса (1) и проходят через его стенки. Оси отверстий (9) параллельны оси корпуса (1). Вокруг каждого отверстия (9) на боковой поверхности корпуса выполнен участок с плоской поверхностью (19) (фиг. 4). На посадочной поверхности (7) также выполнены по крайней мере два резьбовых отверстия для отжимных болтов (20). На боковой поверхности корпуса (1) под отверстия (9, 20) выполнены приливы. В тех местах, где отверстие (20) для отжимного болта расположено между двух смежных отверстий (9), для этих трех отверстий выполнен общий прилив.

Посадочная поверхность (8) под корпус клапана выполнена в виде квадратного фланца. На упомянутой поверхности (8) выполнены отверстия (10) для закрепления корпуса клапана. Отверстия (10) выполнены на равном расстоянии от оси корпуса (1) и снабжены резьбой.

В корпусе (1) выполнено осевое посадочное отверстие (11) и по крайней мере одна полость охлаждения (12).

Осевое посадочное отверстие (11) выполнено сквозным и предназначено для установки в него втулки (2). Диаметр отверстия (11) у первого торца корпуса (1) меньше диаметра этого отверстия у второго торца корпуса (1). Соответственно диаметр наружной поверхности втулки (2) у ее первого торца меньше диаметра наружной поверхности втулки (2) у ее второго торца (1).

Диаметр наружной поверхности втулки (2) у ее первого торца выполнен ступенчато изменяющимся (фиг. 5). При этом наименьший диаметр наружной поверхности втулка (2) имеет у торца, причем упомянутая ступень втулки (2) упирается во внутренние стенки корпуса (1).

Втулка (2) зафиксирована от осевого перемещения у торцов корпуса (1) стопорными элементами (4, 5). Каждый стопорный элемент представляет собой замкнутое или незамкнутое металлическое кольцо. Металлическое кольцо может быть выполнено из меди или другого мягкого металла.

В первой кольцевой проточке (13) на наружной поверхности втулки (2) у ее первого торца установлен первый стопорный элемент (4). Первая кольцевая проточка (13) ограничена двумя плоскостями. При этом первая плоскость со стороны торца втулки (2) выполнена конической, а вторая плоскость может быть перпендикулярна оси втулки (2). При этом угол между плоскостями острый. Угол между плоскостями может быть прямой, при этом вторая плоскость не перпендикулярна оси втулки (2).

В зоне установки первого стопорного элемента (4) на поверхности осевого посадочного отверстия (11) выполнен первый кольцевой скос (14).

Во второй кольцевой проточке (15) на наружной поверхности втулки (2) у ее второго торца установлен второй стопорный элемент (5). Вторая кольцевая проточка (15) также ограничена двумя плоскостями. Первая плоскость со стороны торца втулки (2) выполнена конической, а вторая плоскость может быть перпендикулярна оси втулки (2). При этом угол между плоскостями острый. Угол между плоскостями может быть прямой, при этом вторая плоскость не перпендикулярна оси втулки (2).

В зоне установки второго стопорного элемента (5) на поверхности осевого посадочного отверстия (11) выполнен второй кольцевой скос (16).

Во втулке (2) установлена гильза (3), на наружной поверхности которой у второго торца втулки (2) выполнен бурт. При этом посадочное отверстие (21) втулки (2) под гильзу выполнено ступенчатым. Со стороны второго торца втулки (2) посадочное отверстие (21) снабжено кольцевой проточкой (22) под уплотнение, за которой следует кольцевая проточка (23) под бурт гильзы (3).

Осевое посадочное отверстие (11) может проходить через полость охлаждения (12), а может быть отделено от нее стенками.

Полость охлаждения (12) снабжена боковым отверстием (17) и по крайней мере одним переливным окном (18). Боковое отверстие (17) выполнено в боковой стенке корпуса (1), а переливное окно (18) выполнено на посадочной поверхности (7) под цилиндр предыдущей ступени. Ось бокового отверстия (17) предпочтительно перпендикулярна оси осевого посадочного отверстия (11) корпуса (1). Боковое отверстие (17) является входом охлаждающей жидкости в цилиндр, а переливное окно (18) является выходом охлаждающей жидкости из цилиндра. Такое расположение входа и выхода охлаждающей жидкости позволяет улучшить отвод теплоты от цилиндра. Боковое отверстие (17) снабжено резьбой, по которой в это отверстие ввинчивается штуцер системы охлаждения.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Цилиндр рассчитан на давление 220атм. Масса цилиндра составляет 79,2кг. При этом корпус (1) выполнен литьем из чугуна с внутренней расточкой. Длина корпуса (1) составляет 320мм, а масса равна 55,2кг. Втулка (2) выполнена из стали 2X13. Средняя толщина стенки втулки (2) равна 22,5мм. Первый стопорный элемент (4) выполнен из медной полосы марки 5×13×365, лист М3-М5 ГОСТ 495-92, ГОСТ 495-92. Второй стопорный элемент (5) выполнен из медной полосы 5×13×425, лист М3-М5 ГОСТ 495-92. Гильза (3) выполнена из чугуна, средняя толщина ее стенки равна 17,5мм.

Пример 2. Размеры посадочной поверхности (8) под корпус клапана составляют 220×220 мм, при этом отверстий (10) для закрепления корпуса клапана четыре, и они снабжены резьбой МЗО.

Пример 3. Переливных окон (18) шесть, а отверстий (9) для присоединения к цилиндру предыдущей ступени восемь. Угол между осями отверстий (9) равен 45°. При этом каждое переливное окно (18) расположено между двумя отверстиями (9) для присоединения к цилиндру предыдущей ступени.

Пример 4. Боковое отверстие (17) снабжено резьбой М33×2.

Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенными выше примерами.

Описание работы.

При использовании заявленного цилиндра компрессора в осевое посадочное отверстие (11) со стороны второго торца корпуса (1) устанавливают втулку (2) таким образом, чтобы ступень втулки (2) упиралась во внутренние стенки корпуса (1). Затем втулку (2) фиксируют от осевых перемещений стопорными элементами (4, 5). Стопорные элементы (4, 5) предпочтительно выполняют из металлических полос, которые устанавливают в кольцевые проточки (13, 15) втулки (2). После установки металлические полосы приобретают форму колец.

Затем во втулку (2) со стороны ее второго торца устанавливают гильзу (3). При этом бурт гильзы (3) упирается в кольцевую проточку (23) посадочного отверстия (21) втулки (2).

Полученную сборочную единицу крепят к цилиндру предыдущей ступени так, чтобы переливные окна (18) цилиндров сообщались. При этом сначала крепежные элементы, например шпильки, вкручивают в отверстия цилиндра предыдущей ступени, а затем заявляемый цилиндр нанизывают на эти шпильки отверстиями (9) для присоединения к цилиндру предыдущей ступени. После этого цилиндр фиксируют гайками.

Затем внутрь упомянутой втулки устанавливают узел шатунно-поршневой группы.

После этого на посадочной поверхности (8) под корпус клапана закрепляют клапанную коробку с комбинированным клапаном, входным и выходным штуцером. Указанные штуцеры подключают к трубопроводам подачи первичного газа и отвода сжатого газа.

Затем в боковое отверстие (17) ввинчивают штуцер системы охлаждения, который затем соединяют с охлаждающей системой компрессора.

Шатунно-поршневую группу приводят в движение через цепь передач от приводного двигателя. Подлежащий сжатию газ поступает в замкнутую рабочую полость цилиндра. Затем газ сжимается, при этом повышаются его давление и температура. Охлаждающая жидкость поступает через боковое отверстие (17) в полость охлаждения (12), омывает внутренние стенки цилиндра, а затем через переливные окна (18) перетекает в полость охлаждения цилиндра предыдущей ступени. Сжатый газ через комбинированный клапан поступает в коммуникации компрессора.

Промышленная применимость.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.

1. Цилиндр компрессора, содержащий корпус с осевым посадочным отверстием и по крайней мере одной полостью охлаждения, при этом со стороны первого торца корпуса выполнена посадочная поверхность под цилиндр предыдущей ступени, при этом полость охлаждения снабжена боковым отверстием и по крайней мере одним переливным окном, причем боковое отверстие выполнено в боковой стенке корпуса, а переливное окно выполнено на посадочной поверхности под цилиндр предыдущей ступени, отличающийся тем, что боковое отверстие является входом охлаждающей жидкости, а переливное окно является выходом охлаждающей жидкости.

2. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что осевое посадочное отверстие выполнено сквозным, при этом на втором торце корпуса выполнена посадочная поверхность под корпус клапана.

3. Цилиндр по п.2, отличающийся тем, что посадочная поверхность под корпус клапана выполнена в виде квадратного фланца.

4. Цилиндр по п.2, отличающийся тем, что боковая поверхность корпуса представляет собой криволинейную поверхность вращения с выступающим упорным участком, при этом переход к упорному участку со стороны второго торца корпуса выполнен плавным, причем посадочная поверхность под цилиндр предыдущей ступени выполнена на торце упорного участка и на боковой поверхности корпуса.

5. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что диаметр осевого посадочного отверстия у первого торца корпуса меньше диаметра этого отверстия у второго торца корпуса.

6. Цилиндр, по п.1, отличающийся тем, что боковое отверстие снабжено резьбой.

7. Цилиндр по п.1, отличающийся тем, что ось бокового отверстия перпендикулярна оси осевого посадочного отверстия корпуса.