2573724 - Цилиндр двойного действия (варианты)

Цилиндр двойного действия (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области компрессоростроения и предназначено для использования в цилиндропоршневых узлах поршневых компрессоров. Цилиндр двойного действия по варианту 1 содержит корпус 1, в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость 12 и клапанные отверстия 13, 14. На поверхности рабочей полости 12 выполнена посадочная поверхность 20 под гильзу, а в рабочей полости 12 установлена гильза 2. На поверхности рабочей полости 12 выполнены участки 19, 21 для выхода части поршня за гильзу, между которыми расположена посадочная поверхность 20 под гильзу. Первый участок 19 для выхода части поршня за гильзу расположен со стороны полости сальника. Диаметр первого участка 19 меньше диаметра посадочной поверхности 20 под гильзу. Диаметр второго участка 21 равен диаметру посадочной поверхности (20) под гильзу. Цилиндр двойного действия по варианту 2 отличается от первого варианта тем, что диаметр второго участка 21 для выхода части поршня за гильзу больше диаметра посадочной поверхности 20 под гильзу. Техническим решением по вариантам 1 и 2 достигается упрощение конструкции и повышение надежности гильзы. Техническим решением по варианту 2 также достигается упрощение установки гильзы в цилиндре. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Реферат

Область техники

Заявляемая группа технических решений относится к области компрессоростроения и предназначена для использования в цилиндропоршневых узлах поршневых компрессоров.

Предшествующий уровень техники

Среди цилиндров поршневых компрессоров, известен, например, кованый цилиндр высокого давления (Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. М.: КолосС, 2008 г. С 143, рис.3.1.27). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог выполнен двойного действия и содержит корпус в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость и клапанные отверстия. При этом в рабочей полости на всю ее длину установлена гильза.

Также указанный аналог содержит две крышки. Первая крышка установлена со стороны первого торца корпуса и предназначена для размещения в ней камер сальника и втулки. При этом во втулку упирается гильза.

Вторая крышка закрывает цилиндр и установлена со стороны второго торца корпуса. При этом вторая крышка имеет выпуклую часть, которая расположена вплотную к торцу гильзы.

На боковой поверхности гильзы вблизи ее торцов выполнены клапанные отверстия. При этом клапанные отверстия для всасывающих клапанов расположены на одной стороне боковой поверхности корпуса, а клапанные отверстия для нагнетательных клапанов расположены на противоположной стороне.

Недостатком указанного аналога является то, что гильза упирается во втулку и расположена вплотную ко второй крышке. Это приводит к сокращению проходного сечения клапанов и необходимости выполнения в гильзе клапанных отверстий, которые усложняют конструкцию гильзы. Так как при эксплуатации цилиндра поршень не выходит за гильзу, то на рабочей поверхности гильзы у ее краев появляются уступы, которые снижают надежность гильзы. Кроме того при установке гильзы в рабочей полости, на ее наружной поверхности возникают задиры.

Раскрытие заявляемого технического решения

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение по вариантам 1 и 2, является упрощение конструкции и повышение надежности гильзы, а также регулирование объема мертвого пространства в рабочей полости цилиндра.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением по вариантам 1 и 2, является упрощение конструкции и повышение надежности гильзы.

Другим техническим результатом, обеспечиваемым техническим решением по варианту 2 является упрощение установки гильзы в цилиндре.

Сущность заявленного технического решения по варианту 1 состоит в том, что цилиндр двойного действия содержит корпус, в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость и клапанные отверстия. При этом на поверхности рабочей полости выполнена посадочная поверхность под гильзу, а в рабочей полости установлена гильза. Отличается тем, что:

- на поверхности рабочей полости выполнены участки для выхода части поршня за гильзу, между которыми расположена посадочная поверхность под гильзу;

- первый участок для выхода части поршня за гильзу расположен со стороны полости сальника;

- диаметр первого участка для выхода части поршня за гильзу меньше диаметра посадочной поверхности под гильзу;

- диаметр второго участка для выхода части поршня за гильзу равен диаметру посадочной поверхности под гильзу.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 1, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «упрощение конструкции и повышение надежности гильзы».

Сущность заявленного технического решения по варианту 2 состоит в том, что цилиндр двойного действия содержит корпус, в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость и клапанные отверстия. При этом на поверхности рабочей полости выполнена посадочная поверхность под гильзу, а в рабочей полости установлена гильза. Отличается тем, что:

- первый участок для выхода части поршня за гильзу расположен со стороны полости сальника;

-диаметр первого участка для выхода части поршня за гильзу меньше диаметра посадочной поверхности под гильзу;

- диаметр второго участка для выхода части поршня за гильзу больше диаметра посадочной поверхности под гильзу.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения по варианту 2, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «упрощение конструкции и повышение надежности гильзы».

Технический результат «упрощение установки гильзы в цилиндре» достигается за счет того, что цилиндр двойного действия содержит корпус, в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость и клапанные отверстия. При этом на поверхности рабочей полости выполнена посадочная поверхность под гильзу, а в рабочей полости установлена гильза. При этом:

- первый участок для выхода части поршня за гильзу расположен со стороны полости сальника;

- диаметр второго участка для выхода части поршня за гильзу больше диаметра посадочной поверхности под гильзу

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение по варианту 2 следующим образом.

Второй участок для выхода части поршня за гильзу может быть выполнен не до конца рабочей полости. При этом вблизи второго торца корпуса остается участок, диаметр которого меньше диаметра второго участка для выхода части поршня за гильзу.

Автором технических решений заявленной группы изготовлены опытные образцы этих решений, испытания которых подтвердили достижение технического результата.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показано аксонометрическое изображение цилиндра двойного действия по варианту 1 в сборе; на фиг.2 - продольный разрез цилиндра двойного действия по варианту 1 плоскостью, проходящей через оси клапанных отверстий; на фиг.3 - продольный разрез цилиндра двойного действия по варианту 1 плоскостью, перпендикулярной осям клапанных отверстий; на фиг.4 - вид на первый торец цилиндра двойного действия по варианту 1; на фиг.5 - вид на второй торец цилиндра двойного действия по варианту 1; на фиг.6 - аксонометрическое изображение цилиндра двойного действия по варианту 2 в сборе; на фиг.7 - продольный разрез цилиндра двойного действия по варианту 2 плоскостью, проходящей через оси клапанных отверстий; на фиг.8 - продольный разрез цилиндра двойного действия по варианту 2 плоскостью, перпендикулярной осям клапанных отверстий; на фиг.9 - вид на первый торец цилиндра двойного действия по варианту 2; на фиг.10 - вид на второй торец цилиндра двойного действия по варианту 2.

Осуществление технического решения по варианту 1

Цилиндр двойного действия по варианту 1 (фиг.1) предназначен для использования в компрессорах со смазкой и содержит корпус (1), гильзу (2) и крышку (3).

Корпус (1) (фиг.2, 3) представляет собой цельную точеную деталь, выполненную преимущественно из качественной высокопрочной стали марки Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Корпус (1) может быть выполнен из стали 40Х, или стали 50, или стали 50Г2.

Со стороны первого торца корпуса (1) выполнен фланец (4), предназначенный для сопряжения заявляемого цилиндра со станиной или дистанционным фонарем. Площадь поперечного сечения фланца (4) больше площади поперечного сечения других конструктивных элементов цилиндра, что позволяет повысить прочность соединения цилиндра со станиной или дистанционным фонарем, и не использовать опору. Фланец (4) снабжен фаской (5) со стороны противоположной первому торцу цилиндра. Наличие фаски (5) облегчает массу цилиндра и не влияет на прочностные характеристики фланца (4).

На первом торце корпуса (1) выполнен бурт (7) и глухие резьбовые отверстия (6) (фиг.4). Глухие резьбовые отверстия (6) равноудалены от оси корпуса (1) и предназначены для установки в них шпилек, которыми цилиндр закрепляют на станине или дистанционном фонаре. Бурт (7) предназначен для центрирования цилиндра относительно сопрягаемой поверхности.

На боковой поверхности корпуса (1) выполнены чередующиеся вдоль корпуса (1) оребренные участки (8) и гладкие участки (9), что обеспечивает равномерное охлаждение цилиндра.

Оребренные участки (8) имеют цилиндрическую форму. Ребра на этих участках увеличивают эффект охлаждения, и их выполняют нарезанием канавок на равном расстоянии друг от друга. При этом ребра располагают радиально.

Гладкие участки (9) имеют плоские поверхности. Выполнение участков (9) с гладкими и плоскими поверхностями упрощает конструкцию цилиндра и уменьшает его массу. Плоские поверхности участков (9) выполняют фрезерованием боковой поверхности корпуса (1) в вертикальной и горизонтальной плоскостях, до получения в продольном сечении, например, прямоугольника необходимых размеров.

На втором торце корпуса (1) выполнена посадочная поверхность (10) под крышку (3) (фиг.5). На посадочной поверхности (10) под крышку (3) выполнено углубление (11) и глухие резьбовые отверстия. Углубление (11) предназначено для размещения в нем прокладки между крышкой (3) и торцом корпуса (1), с целью обеспечения герметичности соединения корпуса (1) с крышкой (3). Глухие резьбовые отверстия предназначены для установки в них шпилек и равноудалены от оси корпуса (1).

Внутри корпуса (1) выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость (12) и клапанные отверстия (13, 14).

Полость сальника содержит смежные и сообщенные между собой осевое отверстие (15) под фланец сальника и отверстие (16) под уплотнительные камеры.

Отверстие (15) под фланец сальника выполнено у первого торца корпуса (1) и предназначено для закрепления в нем фланца сальника, что уменьшает длину цилиндра. На торцевой поверхности отверстия (15) под фланец сальника выполнены глухие резьбовые отверстия (17), которые предназначены для установки в них шпилек, с помощью которых закрепляют фланец сальника. Диаметр отверстия (15) под фланец сальника больше диаметра отверстия (16) под уплотнительные камеры, так как фланец сальника закрепляет уплотнительные камеры в цилиндре и его диаметр больше диаметра набора уплотнительных камер.

Отверстие (16) под уплотнительные камеры выполнено в оребренном участке (8) корпуса (1), с целью более интенсивного отвода теплоты от камер сальника

Рабочая полость (12) представляет собой осевое ступенчатое цилиндрическое отверстие и сообщена с полостью сальника отверстием (18) для прохода штока. На поверхности рабочей полости (12) выполнены первый участок (19) для выхода части поршня за гильзу, посадочная поверхность (20) под гильзу и второй участок (21) для выхода части поршня за гильзу. При этом посадочная поверхность (20) под гильзу расположена между участков (19, 21) для выхода части поршня за гильзу. Первый участок (19) для выхода части поршня за гильзу выполнен со стороны полости сальника и имеет диаметр меньше диаметра участка (20) под гильзу. На первом участке (19) для выхода части поршня за гильзу выполнены клапанные отверстия (13, 14) под всасывающие и нагнетательные клапаны. Диаметр второго участка (21) для выхода части поршня за гильзу равен диаметру участка (20) под гильзу. Диаметр второго участка (21) для выхода части поршня за гильзу может больше диаметра участка (20) под гильзу. Этим достигается упрощение установки гильзы, так как во время установки не деформируется ее поверхность. На втором участке (21) для выхода части поршня за гильзу также выполнены клапанные отверстия (13, 14) под всасывающие и нагнетательные клапаны. Выполнение на стенках рабочей полости (12) участков (19, 21) для выхода части поршня за гильзу позволяет упростить конструкцию и повысить надежность гильзы, так как нет необходимости выполнять на гильзе клапанные отверстия. Кроме того за счет изменения диаметров и длин вышеуказанных участков (19, 21) можно регулировать объем мертвого пространства в цилиндре.

Гильза (2) установлена в рабочей полости (12) и упирается в ступень изменения диаметра между посадочной поверхностью (20) под гильзу и первым участком (19) для выхода части поршня за гильзу. В корпусе (1) и гильзе (2) выполнены совпадающие отверстия под штуцер подвода смазки. Отверстия расположены на середине рабочей поверхности гильзы (2) и их оси пересекаются с осью корпуса (1). При этом отверстие под штуцер подвода смазки корпуса (1) снабжено резьбой.

Клапанные отверстия (13, 14) выполнены на гладких участках (9) корпуса (1). Так как заявляемый цилиндр выполнен двойного действия, т.е. с двумя рабочими полостями, то клапанные отверстия (13) для всасывающих клапанов расположены на одной стороне боковой поверхности корпуса (1), а клапанные отверстия (14) для нагнетательных клапанов расположены на другой стороне, предпочтительно противоположной.

В каждом клапанном отверстии (13, 14) разъемно закреплен штуцер (23) с резьбой на конце.

На боковой поверхности штуцера (23) выполнен фланец, предназначенный для присоединения штуцера к корпусу. При этом на корпусе (1) вокруг каждого клапанного отверстия (13, 14) выполнены крепежные отверстия для закрепления вышеупомянутого фланца. Резьба на конце штуцера (23) выполнена наружной. Выполнение резьбы на конце штуцера (23) упрощает монтаж газопроводов на цилиндре. Противоположный конец штуцера (23) предназначен для центрирования штуцера в клапанном отверстии (13, 14) и прижимает клапан необходимым усилием.

На внутренней поверхности штуцера (23) у его концов выполнены конические поверхности (24).

В отверстии штуцера (23) установлен ниппель (25). На боковой боковой поверхности ниппеля (25) выполнен бурт (26), а конец ниппеля (25) выполнен коническим. При этом конический конец ниппеля (25) упирается в коническую поверхность (24) конца штуцера (23). На резьбу штуцера (23) навернута накидная гайка (27) с отбортовкой, которая скрепляет между собой штуцер (23) с ниппелем (25). При этом отбортовка гайки (27) упирается в бурт (26) ниппеля (25). Описанное выше соединение штуцера (23), ниппеля (25) и гайки (27) является герметичным и предотвращает утечки газа.

Крышка (3) закреплена на втором торце корпуса (1) и имеет выпуклую часть, которая размещена в рабочей полости (12).

Порядок использования

В рабочей полости (12) со стороны второго торца корпуса (1) устанавливают гильзу (2). При этом гильза (2) упирается в ступень изменения диаметра между посадочной поверхностью (20) под гильзу и первым участком (19) для выхода части поршня за гильзу. В отверстие (16) под уплотнительные камеры устанавливают камеры сальника, а в отверстии (15) под фланец сальника шпильками закрепляют фланец сальника. При этом между фланцем сальника и торцевой поверхностью посадочного отверстия (15) под фланец размещают прокладку.

В клапанные отверстия (13, 14) устанавливают клапаны. Затем в каждом клапанном отверстии закрепляют штуцер (23), который прижимает клапан. В отверстие штуцера (23) устанавливают ниппель (25), а затем скрепляют штуцер (23) с ниппелем (25) гайкой (27).

Полученную сборочную единицу крепят фланцем (4) к фонарю станины или дистанционному фонарю. При этом в резьбовые отверстия (6) первого торца корпуса (1) вкручивают шпильки, а затем цилиндр шпильками устанавливают в ответные отверстия на сопрягаемой поверхности. При этом корпус (1) центрируется по бурту (7).

Затем внутрь рабочей полости (12) с гильзой (2) устанавливают узел шатунно-поршневой группы.

После этого на посадочной поверхности (10) под крышку закрепляют крышку (3).

Шатунно-поршневую группу приводят в движение через цепь передач от приводного двигателя. Сжатие газа осуществляется обеими сторонами поршня, соответственно в двух рабочих полостях цилиндра. Сжатый в цилиндре газ поступает в коммуникации компрессора.

Осуществление технического решения по варианту 2

Цилиндр двойного действия по варианту 2 (фиг.6) предназначен для использования в компрессорах со смазкой и содержит корпус (1), гильзу (2) и крышку (3).

Корпус (1) (фиг.7, 8) представляет собой цельную точеную деталь, выполненную преимущественно из качественной высокопрочной стали марки Сталь 45 ГОСТ 1050-88. Корпус (1) может быть также выполнен из стали 40Х, или стали 50, или стали 50Г2.

Со стороны первого торца корпуса (1) выполнен фланец (4), предназначенный для сопряжения заявляемого цилиндра со станиной или дистанционным фонарем. Площадь поперечного сечения фланца (4) больше площади поперечного сечения других конструктивных элементов цилиндра, что позволяет повысить прочность соединения цилиндра со станиной или дистанционным фонарем, и не использовать опору. Фланец (4) снабжен фаской (5) со стороны противоположной первому торцу цилиндра. Наличие фаски (5) не влияет на прочностные характеристики фланца (4) и облегчает массу цилиндра.

На первом торце корпуса (1) выполнены бурт (7) и глухие резьбовые отверстия (6) (фиг.9). Глухие резьбовые отверстия (6) равноудалены от оси корпуса (1) и предназначены для установки в них шпилек, которыми цилиндр закрепляют на станине или дистанционном фонаре. Бурт (7) предназначен для центрирования цилиндра относительно сопрягаемой поверхности.

Оребренные участки (8) имеют цилиндрическую форму. Ребра на этих участках увеличивают эффект охлаждения и выполняют нарезанием канавок на равном расстоянии друг от друга. При этом ребра располагают радиально.

Гладкие участки (9) имеют плоские поверхности. Выполнение участков (9) с гладкими и плоскими поверхностями упрощает конструкцию цилиндра и уменьшает его массу. Плоские поверхности выполняют фрезерованием боковой поверхности корпуса (1) в вертикальной и горизонтальной плоскостях, до получения в продольном сечении, например, прямоугольника необходимых размеров.

На втором торце корпуса (1) выполнена посадочная поверхность (10) под крышку (3) (фиг.10). На посадочной поверхности (10) под крышку (3) выполнено углубление (11) и глухие резьбовые отверстия. Углубление (11) предназначено для размещения в нем прокладки между крышкой (3) и торцом корпуса (1), с целью обеспечения герметичности соединения корпуса (1) с крышкой (3). Глухие резьбовые отверстия предназначены для установки в них шпилек и равноудалены от оси корпуса (1).

Полость сальника содержит смежные и сообщенные между собой осевое отверстие (15) под фланец сальника, и отверстие (16) под уплотнительные камеры.

Отверстие (15) под фланец сальника выполнено у первого торца корпуса (1) и предназначено для закрепления в нем фланца сальника, что уменьшает длину цилиндра. На торцевой поверхности отверстия (15) отверстия под фланец сальника выполнены глухие резьбовые отверстия (17), которые предназначены для установки в них шпилек, с помощью которых закрепляют фланец сальника. Диаметр отверстия (15) под фланец сальника больше диаметра отверстия (16) под уплотнительные камеры, так как фланец сальника закрепляет уплотнительные камеры в цилиндре и его диаметр больше диаметра набора уплотнительных камер.

Отверстие (16) под уплотнительные камеры выполнено в оребренном участке (8) корпуса (1), с целью более интенсивного отвода теплоты от камер сальника.

Рабочая полость (12) представляет собой осевое ступенчатое цилиндрическое отверстие и сообщена с полостью сальника отверстием (18) для прохода штока. На поверхности рабочей полости (12) выполнены первый участок (19) для выхода части поршня за гильзу, посадочная поверхность (20) под гильзу и второй участок (21) для выхода части поршня за гильзу. При этом посадочная поверхность (20) под гильзу расположена между участков (19, 21) для выхода части поршня за гильзу. Первый участок (19) для выхода части поршня за гильзу выполнен со стороны полости сальника и имеет диаметр меньше диаметра участка (20) под гильзу. На первом участке (19) для выхода части поршня за гильзу выполнены клапанные отверстия (13, 14) под всасывающие и нагнетательные клапаны. Диаметр второго участка (21) для выхода части поршня за гильзу больше диаметра участка (20) под гильзу. Этим достигается упрощение установки гильзы, так как во время установки не деформируется ее поверхность. На втором участке (21) для выхода части поршня за гильзу выполнены клапанные отверстия (13, 14) под всасывающие и нагнетательные клапаны. Второй участок для выхода части поршня за гильзу может быть выполнен не до конца рабочей полости (12), при этом вблизи второго торца корпуса (1) может оставаться участок (22), диаметр которого меньше диаметра второго участка (21) для выхода части поршня за гильзу. Это делается для повышения герметичности установки крышки.

Выполнение на стенках рабочей полости (12) участков (19, 21) для выхода части поршня за гильзу позволяет упростить конструкцию и повысить надежность гильзы, так как нет необходимости выполнять на гильзе клапанные отверстия. Кроме того за счет изменения диаметров и длин вышеуказанных участков (19, 21) можно регулировать объем мертвого пространства в цилиндре.

В каждом клапанном отверстии (13, 14) разъемно закреплен штуцер (23) с резьбой на конце.

На внутренней поверхности штуцера (23) у его концов выполнены конические поверхности (24).

Порядок использования

В рабочей полости (12) со стороны второго торца корпуса (1) устанавливают гильзу (2). При этом гильза (2) упирается в ступень изменения диаметра между посадочной поверхностью (20) под гильзу и первым участком (19) для выхода части поршня за гильзу. Так как диаметр второго участка (21) для выхода части поршня за гильзу больше диаметра участка (20) под гильзу, то поверхность гильзы (2) не деформируется при ее установке.

В отверстие (16) под уплотнительные камеры устанавливают камеры сальника, а в отверстии (15) фланца сальника шпильками закрепляют фланец сальника. При этом между фланцем и торцевой поверхностью посадочного отверстия (15) под фланец размещают прокладку.

Затем внутрь рабочей полости (12) с гильзой (2) устанавливают узел шатунно-поршневой группы.

После этого на посадочной поверхности (10) под крышку закрепляют крышку (3).

Промышленная применимость

Заявляемая группа технических решений реализована с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлена на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.

1. Цилиндр двойного действия, содержащий корпус, в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость и клапанные отверстия, при этом на поверхности рабочей полости выполнена посадочная поверхность под гильзу, а в рабочей полости установлена гильза, отличающийся тем, что на поверхности рабочей полости выполнены участки для выхода части поршня за гильзу, между которыми расположена посадочная поверхность под гильзу, первый участок для выхода части поршня за гильзу расположен со стороны полости сальника, диаметр первого участка для выхода части поршня за гильзу меньше диаметра посадочной поверхности под гильзу, диаметр второго участка для выхода части поршня за гильзу равен диаметру посадочной поверхности под гильзу.

2. Цилиндр двойного действия, содержащий корпус, в котором выполнены сообщенные между собой полость сальника, рабочая полость и клапанные отверстия, при этом на поверхности рабочей полости выполнена посадочная поверхность под гильзу, а в рабочей полости установлена гильза, отличающийся тем, что на поверхности рабочей полости выполнены участки для выхода части поршня за гильзу, между которыми расположена посадочная поверхность под гильзу, первый участок для выхода части поршня за гильзу расположен со стороны полости сальника, диаметр первого участка для выхода части поршня за гильзу меньше диаметра посадочной поверхности под гильзу, диаметр второго участка для выхода части поршня за гильзу больше диаметра посадочной поверхности под гильзу.

3. Цилиндр по п.2, отличающийся тем, что второй участок для выхода части поршня за гильзу выполнен не до конца рабочей полости, при этом вблизи второго торца корпуса остается участок, диаметр которого меньше диаметра второго участка для выхода части поршня за гильзу.

Цилиндр двойного действия (варианты)

Патент 2573724