Компрессор с гидроприводом

 

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения для нагнетания газа под высоким давлением. Компрессор содержит оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры с поршнями, закрепленными на общем штоке с образованием газовых и гидравлических полостей. Насос соединен через распределитель с гидравлическими полостями. Конечные выключатели связаны с поршнями в их крайнем положении. Каждая из гидравлических полостей снабжена телескопическими втулками, наружной и внутренней, подпружиненными относительно торца цилиндра и установленными с возможностью ограниченного осевого перемещения. Торец поршня выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с торцом внутренней втулки с образованием камеры переменного объема. Наружная втулка установлена с возможностью взаимодействия торцом с конечным выключателем. Внутренняя втулка подпружинена относительно наружной втулки. Наружные втулки снабжены радиальными отверстиями, а цилиндры - каналами для сообщения гидравлической полости с камерой переменного объема. Радиальные отверстия выполнены с возможностью частичного перекрытия с каналами. Снижается время переключения распределителя, предотвращая тем самым возникновение пульсации на выходе и кавитации на входе насоса. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к компрессорной технике, и может быть использовано для нагнетания газа под высоким давлением.

Известен компрессор с гидравлическим приводом, взятый за прототип, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры с поршнями, закрепленными на общем штоке с образованием газовых и гидравлических полостей, насос, соединенный через распределитель с гидравлическими полостями, конечные выключатели, связанные с поршнями в крайнем их положении (см. Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции. Обзорная информация. Серия ХМ-5, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, -М., 1986).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, вследствие использования электрогидравлической системы управления распределителем и с подводом дополнительной энергии для управления, что снижает надежность работы устройства и увеличивает время переключения распределителя.

Предлагаемым изобретением решается задача сокращения времени переключения распределителя, а также упрощения конструкции и повышения надежности работы устройства.

Для достижения этого технического результата в компрессоре с гидроприводом, содержащем оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры с поршнями, закрепленными на общем штоке с образованием газовых и гидравлических полостей, насос, соединенный через распределитель с гидравлическими полостями, конечные выключатели, связанные с поршнями в крайнем их положении, согласно изобретению каждая из гидравлических полостей снабжена телескопическими втулками (наружной и внутренней), подпружиненными относительно торца цилиндра и установленными с возможностью ограниченного осевого перемещения, торец поршня выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с торцом внутренней втулки с образованием камеры переменного объема, а наружная втулка установлена с возможностью взаимодействия одним торцом с конечным выключателем, при этом другой торец расположен в камере высокого давления.

Внутренняя втулка подпружинена относительно наружной втулки.

Наружные втулки снабжены радиальными отверстиями, а цилиндры - каналами.

Радиальные отверстия выполнены с возможностью частичного перекрытия с каналами.

Предлагаемое изобретение позволяет резко снизить время переключения распределителя, предотвращая тем самым возникновение пульсации на выходе и кавитации на входе насоса.

В предлагаемом устройстве для управления распределителем используют усилие рабочего цилиндра, в устройстве отсутствует электрическая система управления, что повышает надежность работы компрессора.

Конструкция компрессора с гидроприводом иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - выносной элемент с фиг.1.

Компрессор содержит оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры 1 и 2 с поршнями 3 и 4, закрепленными на общем штоке 5 с образованием газовых и гидравлических полостей 6, 7 и 8, 9 соответственно. Компрессор снабжен насосом 10, вход и выход которого соединен через распределитель 11 с гидравлическими полостями 8, 9.

Каждая из гидравлических полостей 8, 9 снабжена телескопическими втулками 12, 13 и 14, 15. Наружные втулки 12 и 14 подпружинены относительно торцов цилиндров пружинами 16, 17, а внутренние втулки 13 и 15, например, относительно втулок 12 и 14 пружинами 18, 19 соответственно. Втулки 12, 13 и 14, 15 установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения соответственно упорами 20 и 21.

Конечные выключатели 22 и 23 выполнены, например, в виде штоков, размещенных в отверстиях корпуса цилиндров 1 и 2 параллельно штоку 5 и взаимодействующих одним концом с втулками 12 и 14, а другим концом с распределителем 11 соответственно.

Торцы поршней 3 и 4 выполнены с кольцевым выступом 24 и 25 для взаимодействия с торцом втулки 13 и 15 соответственно. Выступы 24 и 25 при взаимодействии с торцами втулками 13 и 15 образуют кольцевые замкнутые камеры 26 и 27 переменного объема, соединяющиеся с гидравлическими полостями 8 и 9 соответственно, например, через каналы 28 или 29 и радиальные отверстия 30 и 31 втулок 12, 14.

Цилиндры 1 и 2 компрессора снабжены всасывающими и нагнетательными клапанами 32, 33 и 34, 35 соответственно.

Радиальные отверстия 30 и 31 могут быть выполнены с возможностью частичного перекрытия с каналами 28 и 29.

Компрессор работает следующим образом.

При подаче насосом 10 жидкости в гидравлическую полость 8 поршень 3 перемещается влево, перемещая влево и поршень 4, закрепленный на штоке 5. Клапаны 33 и 34 открыты, а клапаны 32 и 35 закрыты. При достижении поршнем 4 крайнего левого положения кольцевой выступ 25 поршня 4 взаимодействует с торцом втулки 15 с образованием камеры 27 переменного объема и перемещает втулку 15 влево, сжимая пружину 17. Жидкость из камеры 27 через каналы 29 и радиальные отверстия 31 наружной втулки 14 перетекает в полость 9 до тех пор, пока внутренняя втулка 15 не перекроет радиальные отверстия 31. При этом давление в камере 27 резко возрастает и втулка 14, торец которой оказывается размещенным в камере 27, резко перебрасывается влево, взаимодействуя с конечным выключателем 23 и переключая распределитель 11 на нагнетание насосом 10 жидкости в полость 9. Часть силы пружины 17 компенсируется возрастающей с перемещением втулки 15 силой пружины 19. Учитывая, что площадь камеры 27 переменного объема намного больше сечения втулки 14, скорость перемещения последней намного превышает скорость поршня 4.

Под давлением жидкости, подаваемой насосом 10 в полость 9, поршень 4 перемещается вправо со штоком 5 и поршнем 3. Пружины 17 и 19 разжимаются. Втулки 14 и 15 под действием усилий пружин 17 и 19 перемещаются в исходное положение до упора 21. В это время жидкость из полости 8 через распределитель 11 перетекает в бак (на фиг. 1 не указан). Клапаны 34 и 33 закрыты, а клапаны 32 и 35 открыты, т.е. полость 6 заполняется газом, а из полости 7 газ нагнетается.

При подходе поршня 3 к втулке 13 выступ 24 взаимодействует с торцом втулки 13 с образованием камеры 26 переменного объема и перемещает втулку 13, сжимая пружину 18. Жидкость из камеры 26 переменного объема перетекает в полость 8 через каналы 28 и радиальные отверстия 30 втулки 12 до тех пор, пока втулка 13 не перекроет радиальные отверстия 30. При этом давление в камере 26 переменного объема резко возрастает и под действием силы давления втулка 12 перебрасывается вправо, взаимодействуя с конечным выключателем 22 и переключая распределитель 11 на подачу жидкости в полость 8.

Клапаны 33, 34 открыты, а клапаны 32, 35 открыты, т.е. полость 7 заполняется газом, а из полости 6 газ нагнетается.

Таким образом, при возвратно-поступательном движении поршней 3 и 4 срабатывают попеременно конечные выключатели 22 и 23 соответственно, переключая распределитель 11 и обеспечивая перекачку газа из магистрали под более высоким давлением.

При выполнении радиальных отверстий 30, частично перекрывающих каналы 28, незначительное перемещение втулки 12 или 14 приводит к их разобщению.

Формула изобретения

1. Компрессор с гидроприводом, содержащий оппозитно установленные и жестко соединенные между собой цилиндры с поршнями, закрепленными на общем штоке с образованием газовых и гидравлических полостей, насос, соединенный через распределитель с гидравлическими полостями, конечные выключатели, связанные с поршнями в крайнем их положении, отличающийся тем, что каждая из гидравлических полостей снабжена телескопическими втулками, наружной и внутренней, подпружиненными относительно торца цилиндра и установленными с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем торец поршня выполнен с кольцевым выступом, взаимодействующим с торцом внутренней втулки с образованием камеры переменного объема, а наружная втулка установлена с возможностью взаимодействия торцом с конечным выключателем.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя втулка подпружинена относительно наружной втулки.

3. Компрессор по п. 1, отличающийся тем, что наружные втулки снабжены радиальными отверстиями, а цилиндры - каналами для сообщения гидравлической полости с камерой переменного объема.

4. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что радиальные отверстия выполнены с возможностью частичного перекрытия с каналами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2