Парокомпрессор со свободными поршнями

Парокомпрессор со свободными поршнями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СССР

:Класс 14 а, 8;

27Ь,1,6

Xю 57721

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ссс

Зарегистрировано в Бюро изобретений Г

М. И. Френкель.

Парокомпрессор со свободными по

Заявлено 7 августа 1938 года в НКОМаш за ¹ 18335 . " -"- =..

Опубликовано 31 августа 1940 года. считывать на суммарное поршневое усилие и он получается громоздким.

Известные паровые компрессоры со свободными поршнями отличаются отсутствием шатунно-кривошип ного механизма и маховика. Деиствуют они IIO принципу распространенных насосов типа Вортингтон и отличаются низкой экономичностью.

Изобретение касается известных уже парокомпрессоров со свободными гая паровую машину в одном ряду, а компрессор в другом. При параллельном выполнении постулательное дви.жение поршней паровой машины через ее шатунно-кривошипный механизм трансформируется во вращательное движение вала и снова, через ша- поршнями, образующими между собой тунно-кривошипный механизм компрес- в средней части цилиндра рсамеру пасора, приводится к поступательному ровой машины, которая работает с движению его поршней. В другой ком- расширением пара как прямоточная пановке, при последовательном рас- машина. положении цилиндров !компрессора и . В предлагаемом парокомпрессоре паровой машины, передача усилий бо- внешние полости парового цилиндра, лее благоприятна: поршневые усилия i расположенные по другую сторону, частично передаются непосредственно поршней, образуют паровые буферы. по штоку. В этом случае, на долю I У правление паровпускными клапанашатунно-кривошипного механизма при- мн производится посредством поршнеходится передача энергии от поршней вых сервомоторов, поршни которых дываются; шатунно кривошипный ме-; спускных каналов на боковых поверх.ханизм таких машин приходится рас- ностях цилиндра сервомоторов распоВесьма часто приводом поршневых .компрессоров служит паровая машина, выполненная за одно с компрессором.

Спаривают эти машины либо последовательно, либо параллельно, располак маховику в начале хода, когда является .,избыток усилия со стороны паровой машины, и возврат ее к концу хода, когда перевес получают поршневые усилия со стороны компрессора.

В мертвых точках !поршневые усилия паровой машины,и компрессора скла-, жестко связаны с хвостовиками клапанов.

Для обеспечения безударной посадки клапанов и создания масляных бу:феров при перекрььвании поршнем маслоспускных каналов и дросселировании масляного потока, окна маслоложены ближе к среднему положению поршня, чем окна масловпускных каналов.

Энергия рабочего хода у паровой машины может быть, как известно, повышена за счет увеличения степени наполнения. Для парокомпрессора со свободными поршнями эта осо- бенность связана с опасностью разрушения машины, если, 1вследствие неисправ ности парового клапана (поломка, заедание), острый пар получит доступ в цилиндр в течение всего рабочего хода. Наличие буферных полостей создает паровую подушку, устраняющую опасность удара поршней о крышки цилиндра.

Свободные поршни,парокомарессора позволяют, в зависимости от требуемой,производительности, сокращать либо увеличивать длину хода, однако изменение, величины хода должно осуществляться за счет смещения лишь внешней мертвой точки. Положение внутренней мертвой точки, управляющей впуском пара, должно быть устойчивым. Опыт проектирования парокомпрессора показал, что надлежащий выбор объема буферных полостей позволяет колебания внутренней мертвой точки свести к минимуму. Так как отдача буферных полостей при перебеге увеличивается, введение их облегчает запуск машины.

Наличие буферной полости, аккумулирующей энергию для обратного хода, позволяет сократить остаток сжатого газа в цилиндрах компрессора, что приводит к резкому повышению объемного к. п. д.

Наличие паровых буферов позволяет выполнять компрессорную часть двустороннего действия при паровой маши не простого (одностороннего) действия.

Обогрев, благодаря буферным полостям, тыльных сторон паровых поршней снизит конденсацию и повысит экономичность, работы паровой машины.

На чертеже фиг. 1 изображает схему паро компрессора со свободными поршнями; фиг. 2 — то же с паровой машиной одностороннего действия; фиг. 3 — то же с цилиндрами компрес- сора двойного действия; (фиг. 4 — индикаторную диаграмму паровой машины; фиг. 5 — схему поршневых сервомоторов; фиг. 6 — то же в другой форме выполнения.

Для уничтожения инерционных сил машины могут быть выполнены спаренными (фиг. 1) с двумя синхронно движущимися в противоположные стороны поршнями 1 и 2. Силы инерции, будучи равными и противоположнонаправленными, гасят друг друга и машина оказывается полностью уравновешенной. Паровой цилиндр 3 может быть расположенным посредине ряда, а цилиндры 4 и 5 компрессоров — по концам его. Паровой и (компрессорные цилиндры — двойного действия; при этом внутренняя камера парового цилиндра 8 замкнута между двумя поршнями, что устраняет вредное влияние крышек цилиндра на начальную конденсацию и является благоприятным.

У парокомпрессоров со свободными поршнями мертвые точки не являются жестко, фиксированными. При изменении производительности, параметров; пара, либо конечного давления сжимаемого компрессором газа:возможны перебеги поршня через номинальную. мертвую точку. Во избежание механического удара движущихся поршней : и разрушения машины для возможных. перебегов должен быть обеспечен резервный ход. В настоящем изобретении эта задача решается применением для паровой машины известного прямоточного принципа работы, иллюстрированного фиг. 4. Для паровой машины, работающей с противев ода влением или: на выхлоп в атмосферу, при таком цикле получаются большие мертвые пространства (объем U ), что и. требуется, чтобы в случае перебега поршней обеспечить достаточный резерв хода.

С применением прямоточного принципа работы отпадает также необходимость в паровыпускных клапанах,, которые заменяются шлицами, открываемыми поршнем в конце, хода. Это особенно .ва жно для выполнения по схеме, изображенной на фиг. 2, где паро:вая машина — одностороннего дей-ствия и имеет сдвоенную рабочуюкамеру 8, расположенную между ее: поршнями. При достаточной длине паровыпускных каналов представляется возможным регулировку производительности компрессора осуществлять сокращением хода поршня. У компрессора производительность уменьшается при этом не только за счет сокращения рабочего хода, но еще в большей мере за счет увеличения мертвого пространства и может плавно регулироваться в самом широком диапазоне— при достаточной длине паровыпускных каналов (участок U, на диаграмме фиг. 4), со 100 lо до О. Должным выбором конструктивных соотношений можно достигнуть того, что при регулировке внутренняя мертвая точка останется почти неизменной, а сокращение хода поршней будет осуществляться за счет их недобега в сторону компрессора.

В парокомпрессорах с паровой машиной одностороннего действия внешние полости б и 7 парового цилиндра (фиг. 2) могут служить буферами, При рабочем гходе в них происходит сжатие пара. Его энергия, совместно с энергией сжатого газа, оставшегося в мертвых пространствах цилиндров компрессора, возвращает поршни к внутренней мертвой точке, осуществляя попутно сжатие la, рабочей камере 8 цилиндра паровой машины.

На протекание рабочего цикла, в случае паровой машины одностороннего действия, буферные полости окажут весьма благоприятное влияние, так как развивающееся там, при сжатии мятого,пара, тепло, передаваясь обратным сторонам паровых поршней, будет препятствовать конденсации в рабочей камере.

Буферные полости служат еще пре. дохранителями от удара поршней о крьиики цилиндров, которые могут произойти в случае заедания в открытом положении парового клапана либо поломки всасывающего клапана у компрессора.

Кроме схем, указанных на фиг. 1 и

2, парокомпрессор может быть выполнен также по схеме фиг. 3, гдепаровая машина — одностороннего действия, а цилиндры компрессора— двойного. Тогда буферная полость будет аккумулировать в себе большее количество энергии, достаточное для того, чтобы кроме сжатия в паровой камере 8 осуществить сжатие в полостях 9 и 10 компрессора.

Наиболее серьезной задачей в осуществлении парокомпрессора со сво( бодными поршнями является вьгпол нение парораспределения, Отсутствие вращательного движения не позволяет решить ее обычным путем — с помощью заклиненных под известным углом эксцентриков либо кулачков.

Непосредственная же связь парораспределительного органа с возвратно поступательным движением поршней,, как это осуществляют в дизель-компрессорах со свободными поршнями, при любой неразрывной кинематиче ской связи не может дать должного результата по той причине, что при ходе вперед, повторяющем в обратной последовательности движение хода назад, паровпускной клапан закроется в том положении, в котором при ходе назад произошло его открытие. Нормальный паровой цикл при этом будет недостижим. Применение разрывных механических связей с различными защелкивающими устройствами, в виду вытекающей из сути этих машин высокой их быстроходности, вряд ли может быть мыслимо.

В настоящем парокомпрессоре со свободными поршнями нормальный паровой цюкл осуществляется, путем применения особых поршневых сервомоторов, .поршень 13 которых управляет движением паровпускного клапана 11 и связан с хвостовиком его, а свое движение получает от возвратно поступательно движущихся золотников 14, 15 (фиг. 5 и 6).

Управление может осуществляться гидравлически, посредством находящегося под давлением в поршневом сервомоторе масла. Возможно также при, менение для этой цели <пара или сжатого газа. Действие сервомотора основано на том, что при подходе поршней двигателя к внутренней Мертвой точке золотник 14 сервомотора открывает впускной канал и дает давление под поршень 13 сервомотора паровпускно го клапана 11. Последний открывается и производит впуск пара в цилиндр, паровой машиньг. После перехода через мертвую точку, когда поршни начинают ход обратно, золотник 14 тоже приходит, в обратное движение и в точке, соответствующей началу предварения впуска, разобщает паровпускной клапан с подводом )высокого давления. Клапан при этом, благодаря .перекрыше на золотнике, остается еще под давлением и продолжает быть открытым до тех пор, пока золотник

14 открытием выпускного канала не осуществит спуск давления. Паровой .клапан 11 может иметь двоякое устройство — открываться он может давлением и закрываться силой пружины 12, либо же открытие и закрытие могут производиться давлением, действующим поочередно по обе стороны поршня 18 сервомотора. Первое выполнение показано на фиг. 5 и второе на фиг. 6. Там же показаны также устройства золотников 14 и 15, управляющих движением клапана.

Кромки золотника, управляющего движением клапана, могут быть винтовыми. Поворотом золотника можно тогда регулировать наполнение, влияя этим на,величину хода поршней, а вместе с тем и на производительность.

В случае беспружинного выполнения, когда давление действует по обе стороны поршня 13, важным является то, чтобы остановки движения клапана в крайних точках его пути осуществлялись плавно, без ударов.

Это может быть достигнуто показанным на фиг. 6 размещением каналов, которые располагаются таким образом, что окна масловпускных каналов 16 расположены на боковой поверхности цилиндра серво мотора у днищ его, а окна масловьппускных каналов 17 расположены ближе друг к другу на расстоянии от днищ, ближе к среднему положению поршня 18, и размещены так, что при своем ходе

MRc JIoBûIïóñêíûå каналы постепенно перекрываются поршнем 13.

Сужение проходного сечения создает дросселирование вытекающего масляного потока и дает при этом требуемое снижение скорости посадки и обеспечивает безударную посадку клапана.

Предмет изобретения.

1. Парокомпрессор со свободными поршнями, образующими между собою камеру паровой машины в средней части цилиндра, отличающийся применени ем паровых буферов, образуемых,внешними полостями парового цилиндра.

2. В парокомпрессоре по п. 1 применение, с целью управления паровпускными клапанами, поршневых сервомоторов, у которых поршень жестко связан с хвостовиком соответствующего клапана, а окна маслоспускных кана. лов 17 расположены на боковой поверхности цилиндра сервомотора ближе к среднему положению поршня, чем окна масловпускных каналов 16 с тем, чтобы при перекрывании маслоспускных каналов поршнем и дросселировании масляного потока обеспе чить безударную посадку клапана.

Б авторскому свидетельству М. И. Френкель № 57721 фиг 1 фиг.

Отв. редактор П. В. Никитин Техред А. и. Xpom

Тип. «Печатн. Двор» зак. М 520/42 — 575

Госпланиздат

N 28342