Ступень поршневого компрессора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4780217/29 (22} 03.10.89 (46) 07.09.92. Бюл. ¹ ЗЗ (71) Ленинградский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) В.М,Кабанов, А.М.Завойко, В.Н.Козачек, В.П.Захаренко и В.С.Давыдов (56) Авторское свидетельство СССР № 3447557, кл. F04 В 39/00,,1969. (54) СТУПЕНЪ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям поршней и штоков поршневых компрессоров.

В практике отечественного и зарубежного компрессоростроения широко используются поршневые уплотнения из набора поршневых колец, выполненных иэ неметаллических антифрикционных материалов.

Для ступеней компрессоров без подачи смазки в цилиндры и с ограниченной смазкой в качестве материала уплотнительных колец наилучшим образом себя зарекомендовали наполненные фторополимерные материалы, Однако, обладая высокими антифрикционными свойствами, эти материалы одновременно имеют ряд негативных свойств, усложняющих проектирование и работу пар трения уплотнений.

Среди отрицательных свойств неметаллических материалов особо следует отметить хладотекучесть при относительно малых нагрузках, низкую теплопроводность и большой температурный коэффициент

„„5g 1760163 А1 (з1) s F 04 В 39/00, F 16 J 9/00

2 (57) Использование: для уплотнения поршней и штоков. Сущность изобретения: уплотнительное кольцо 3 плотно установлено в канавке поршня 2 цилиндра 1. Кольцо 3 выполнено из неметаллического пластичного антифрикционного материала. На наружной цилиндрической поверхности кольца 3 выполнена кольцевая выточка 6 с определяемой по ф-ле глубиной, образующая с обеих сторон выступающие радиальные пояски. 3 ил. объемного расширения материала, который может превышать температурный коэффициент объемного расширения сталей примерно в 10 30 раз.

Поэтому применение уплотнительных элементов без компенсационного теплового зазора в замке или же просто сплошных колец затруднен.

При проектировании неразрезных уплотнений определить расчетом оптимальный радиальный зазор пары трения поршневое кольцо — цилиндр представляет определенные трудности из-за работы сту-. пени компрессора на переменных и неоднозначно определяемых тепловых режимах, а с учетом полей допусков на обработку ци- . линдра и поршня эта задача еще более усложняется.

Известны конструкции ступеней поршневого компрессора фирмы "Вортингтон", у которой с целью повышения технологичности конструкции лабиринтное поршневое уплотнение выполнено с защемленными уп1760163 лотнительными кольцами. Разрезные уп- пень поршневого уплотнения с приработанлотнительные и направляющие кольца сто- ным кольцом. чечными экспандерами, выполненные из В цилиндре 1 ступени поршневого комсамосмазывающихся материалов. помеще- прессора установлен поршень 2, в канавках ны в канавках обойм поршня. При прира- 5 которого установлены уплотнительные ботке таких уплотнительных колец кольца 3. Опорные кольца 4 обеспечивают происходит некоторый износ радиальной соосность поршня 2 и цилиндра 1, между толщины кольца, соответствующий величи- которыми имеется кольцевой зазор 5. не температурного радиального расшире- Поршневое уплотнительное кольцо 1 ния кольца, за счет чего обеспечивается 10 (фиг. 2), выполненное из неметаллического оптимальная величина зазора в паретрения пластичного антифрикционного материала, поршневое кольцо — цилиндр. например, композиции ФЧК 20, на наружОднако такая конструкция не обеспечи- ной цилиндрической поверхности имеет вывает длительность работы поршневого уп- точку 6 глубиной лотнения в оптимальном режиме, так как 15 Лг = 50 0 аъ при увеличении радиального зазора из-за образующую с обеих сторон лоршневоизноса уплотнительных колец возрастают го кольца выступающие радиальные пояски утечки газа через уплотнение, т.е. снижает- шириной ся экономичность работы ступени, Для вос- Ь = (0,2 — 0,25) h становления характеристик работы 20 где D-диаметр цилиндра; уплотнения необходима разборка ступени а — коэффициент объемного темперакомпрессора и перезатяжка защемленных турного расширения материала; . no торцам колец уплотнения. Радиальные пояски 7 могут быть выполВ качестве прототипа принята конст- нены прямоугольными, так и с углом скоса рукция поршневого кольца для наборного 25 а=5 — 10 . поршня. См. например, а.с. М 344757. Пор- При работе ступени компрессора под шневое кольцо имеет радиальные несквоз- давлением материал уплотнительного порные пазы, за счет действия которых шневогокольца,выполненногобезкомпе-. нпроисходиткомпенсацияобъемноготем- сационного зазора в замке, по мере ратурного расширения материала кольца. 30 воздействия рабочей температуры меняет

К недостаткам конструкции прототипа линейные размеры под действием обьемноследует отнести некоторые деформации ма- го расширения. При этом поршневое кольцо териала кольца, которые возникают в ре- меняетсвоюформу, выступающиерадиальзультате действия объемного расширения ныепояски7выдавливаютсявзазормежду при нагреве кольца, искажающие точность 35 поршнем 2 и цилиндром 1, а цилиндричеприлегания кольца к зеркалу цилиндра и к ская поверхность 8 приходит в контакт с торцовым стенкам поршневой канавки. По- зеркалом цилиндра. В результате поршнеследствием этих явлений является сниже- вое кольцо принимает форму, представленние герметичности уплотнения. ную на фиг. 3.

Цель изобретения-увеличениеэконо- 40 В нерабочем состоянии ступени компмичности, надежности и долговечности рессора напряженное состояние в материаработы ступени компрессора путем выпол- ле уплотнительного кольца при снижении нения уплотнительных колец без компен- его температуры спадает. При этом образусационного теплового зазора в замке. ется некоторый минимальный зазор в замке

При этом кольца на наружной цилинд- 45 кольца, В дальнейшем при переходе ступерической поверхности имеют выточку глу- ни на рабочий температурный режим зазор биной в замке вновь уменьшается, а кольца в эамЛг 50 Day ке смыкаются. образующую с о@их ее сторон выступаПри работе предложенного поршневого ющие радиальные пояски шириной кольца под нагрузкой (фиг. 3) за счет дефорb - (0,2 — 0,25) h. 50 мации выступающих радиальных поясков в которые под действием объемного тем- зазор между поршнем и зеркалом цилиндра пературного расширения при рабочей на- происходитувеличениеплощадицилиндригрузке деформируются в кольцевой зазор ческой рабочей поверхности поршневого между цилиндром и поршнем. кольца. С другой стороны материал кольНа фиг. 1 показана предлагаемая сту- 55 ца, находящийся в зазоре между поршнем пень поршневого компрессора, общий вид; и зеркалом цилиндра, выполняет функцию на фиг. 2 — элемент поршневого уплотнения дополнительно о направляющего элемендо установки на поршень; на фиг. 3 — сту- та поршня, снимая часть нагрузки с

1760163 направляющих колец 4 поршня. Оба эти перечисленные фактора повышают надежность и долговечность работы ступени.

В соответствии с существом заявки ступень поршневого компрессора выполнена в металле. На поршне 4 ступени установлено

12 поршневых колец из фторопласта с радиальными поясками Лг= 0,5 мм при диаметре кольца D = 42 мм, рабочее давление нагнетания — 250 кгс/см .

Заявленная конструкция проходит промышленные испытания на компрессорных установках 2ГМ4-1,3/12-250 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций РУ Ленавтогаз.

Формула изобретения

Ступень поршневого компрессора, преимущественно высокого давления, содержащая цилиндр с поршнем, по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, плотно установленное в канавке поршня, причем кольцо выполнено иэ неметаллического пластичного антифрикционного материала, отличающаяся тем, что, с целью

5 повышения надежности и долговечности путем уменьшения тепловых деформаций кольца, на наружной цилиндрической поверхности кольца выполнена кольцевая проточка глубиной Л r - 50 0 ат, при этом

10 ширина в поясков с обеих сторон проточки равна:

0 = (0,2 — 0,25)h ) где 0 — диаметр цилиндра, а — температурный коэффициент ли15 нейного расширения материала поршневых колец;

h — ширина кольца.

1760163

Составитель В. Кабанов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3169 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5