Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4689
.pdf
Данное изобретение относится к способу и устройству охлаждения цилиндров поршневых компрессоров,
имеющих одну или несколько ступеней, каждая из которых снабжена средствами охлаждения.
Изобретение заключается главным образом в том, что часть газа, вытесненного из цилиндра и прошедшего
через соответствующий охладитель, повторно вводится в тот же цилиндр после такта давления, при этом
обычная рубашка охлаждения и охлаждение цилиндра жидкостями заменяются изоляционной рубашкой.
Подача охлажденного газа, смешивающегося с горячим газом, оставшимся в цилиндре в конце такта
давления, позволяет добиться полного расширения с полезной работой как впрыскиваемой части газа, так и
той, которая осталась в зазоре.
В настоящее время средства охлаждения поршневых компрессоров делятся на два типа.
1.
Использование охлаждающих рубашек для цилиндров.
2.
Использование промежуточных средств охлаждения между различными ступенями для компрессоров,
использующих разные ступени.
Для одноступенчатых компрессоров средства охлаждения могут быть предусмотрены на выходе из ступени
или отсутствовать в зависимости от предполагаемого использования сжатого газа.
Основная часть охлаждения осуществляется с помощью промежуточных охлаждающих устройств; напротив,
использование 4,5 охлаждающих рубашек для цилиндров, несмотря на возникающую в результате сложную
конструкцию, имеет незначительный эффект и, как правило, лишь компенсирует нагрев газа при сжатии,
который происходит из-за трения поршня.
В известных компрессорах расширение газа, остающегося в зазоре, происходит лишь очень незначительным
образом, и можно утверждать, что температура при нормальной работе никогда не достигнет нормальной
температуры на входе, так что газ, поступающий во время такта всасывания, остается в нагретом состоянии, в
результате чего масса газа, поступающего при каждом ходе поршня, уменьшается.
Использование рубашек цилиндров приводит к усложнению конструкции чугунных деталей цилиндров,
которые и без того достаточно сложны, в результате чего вес и стоимость компрессоров значительно
возрастают.
При использовании известных систем рубашек цилиндров становится сложно регулировать охлаждение во
время сжатия, поскольку охлаждение может осуществляться только с помощью жидкости, а использование
большого объема жидкости, которое всегда необходимо, приведет к замедлению эффекта, что крайне
негативно сказывается на использовании регулируемого охлаждения, которое должно применяться в
заданных условиях эксплуатации.
В настоящем изобретении мы действуем совершенно иначе, чем в первом упомянутом методе охлаждения, а
именно, охлаждаем сам цилиндр под углом 80 градусов.
Ниже будет описан описанный нами процесс со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые приведены в
качестве примера.
На рисунке 1 представлена P-V диаграмма для трехступенчатого компрессора 85.
На рисунке 2 показан цикл стадии на диаграмме энтропии.
На рисунках с 3 по 7 схематически показана работа компрессорной ступени в соответствии с изобретением.
На рисунках 8, 9 и 10 показана конструкция регулирующего устройства клапана, ход которого является
регулируемым и позволяет по желанию изменять степень охлаждения.
На рисунке 11 представлено увеличенное схематическое изображение устройства, позволяющего изменять
ход поршня.
Части диаграммы, показанные в виде 100 строк на рисунке 1, представляют собой нормальные циклы трех
ступеней компрессора с учетом интенсивного промежуточного охлаждения, как это принято в настоящее
время, и без дальнейшего охлаждения.
Необходимо предоставить более подробную информацию по этому вопросу, 260,984. Часть указанной
диаграммы, заштрихованная сплошными линиями, представляет собой работу расширения, которая
обеспечивается газом, удерживаемым в зазорах различных цилиндров, причем эта работа, так сказать,
полностью теряется в известном оборудовании, поскольку неполное расширение не может достичь
температуры подаваемого газа. На трех этапах 1, 2, 3 представлены промежуточные охлаждающие
устройства I, II, III, которые схематически обозначены в виде змеевидных труб. Нормальная схема циркуляции
газа показана сплошными линиями между несколькими ступенями j5 1-2, 2-3 и на выходе ступени 3.
Согласно настоящему изобретению, в мертвую точку хода поршня, соответствующую полному сбросу газа,
подается небольшая часть газа, уже прошедшего через промежуточное охлаждающее устройство. Поток этих
газов в цилиндрах показан пунктирными стрелками для трех этапов 1-2-3.
Это количество газа, охлажденного промежуточными охлаждающими устройствами до нормальной степени,
соответствующей температуре всасывания первой ступени, смешается с газом, сжатым в зазоре, и
значительно увеличит его объем, при этом температура повысится лишь незначительно. Поданный таким
образом газ будет расширяться в цилиндрах, и его внешняя работа представлена частью, заштрихованной
пунктирными линиями, вследствие значительного понижения температуры во время расширения. Это
позволит газу, сжатому в свободном пространстве и смешанному с вышеупомянутым газом, совершать всю
полезную работу расширения, так что поверхность, заштрихованная сплошными линиями, теперь будет
представлять собой полезную работу.
Действительно, теоретическая работа объединенных поверхностей, заштрихованных сплошными и
пунктирными линиями, будет практически полностью эффективной, в то время как теоретическая работа,
соответствующая поверхности, заштрихованной сплошными линиями, будет практически полностью
неэффективной.
Использование определенной части фактического объема цилиндра для полезного расширения
одновременно уменьшает долю фактического объема цилиндра, доступную для сжатия и для подачи свежего
газа. Приведенные на рисунке 1 данные можно считать достаточно точными как для обычной, так и для новой
конструкции. Это означает, что фактический полезный объем для сжатия уменьшится до 0,7 по сравнению с
примерно 0,9 в стандартной конструкции.
По этой причине температура в цилиндре во время всасывания будет значительно ниже, чем температура на
выходе из промежуточного охлаждающего устройства, что позволит гораздо эффективнее использовать
содержимое цилиндра, поскольку при постоянном абсолютном объеме уменьшение удельного объема
соответствует увеличению массы поступающего газа. 70 Используется одностенный цилиндр, внешне
защищенный от перегрева, что позволяет максимально полно расширять охлажденный газ, который
одновременно впрыскивается с газом 75, остающимся в отходном пространстве.
В связи с увеличением веса газа, отводимого всасыванием, вследствие снижения температуры во время
отсоса, мы можем выбрать диаметр цилиндра, который лишь немного превышает диаметр, используемый в
современной практике, и который, как правило, не достигает внутреннего диаметра наружной стенки
известных рубашек диаметром 85.
Диаграммы, показанные на рисунке 2, теперь можно объяснить следующим образом: В обычном цикле
ступени поршневого компрессора всасывание происходит при давлении 90° и температуре 20°, при удельном
объеме v0. Адиабатическое сжатие, то есть с постоянной энтропией до давления pl, будет происходить в
соответствии с вертикальной пунктирной линией 95° и теоретически достигнет температуры tA и удельного
объема v. Промежуточное охлаждение, следующее за этим этапом, теоретически приведет к тому, что
удельный объем v1 достигнет значения 'V4, 00, и газ будет подаваться в этом удельном объеме в следующую
ступень компрессора. Расширение газа, остающегося в зазоре, при температуре t и при определенном
объеме v должно осуществляться таким образом, чтобы достичь po при t и 0°.
Как указано выше, это условие, однако, не будет выполнено, и расширение достигнет давления po при
температуре 110, значительно превышающей t0 в нормальном режиме работы, и большего удельного объема
(не показано на диаграмме).
В нашем изобретении в мертвой точке в конце подачи (рис. 6) к объему, сжатому при t, v, при давлении π,
будет добавлен объем газа, впрыскиваемого при температуре π и при удельном объеме v, таким образом,
будет получена смесь, которая всегда находится при давлении π, температуре t и удельном объеме π (рис. 7).
Благодаря принятым мерам предосторожности адиабатическое расширение может фактически произойти, и
давление po будет достигнуто при температуре t4 125 и удельном объеме v (рисунок 3).
Поскольку подача газа во время всасывания происходит при температуре , в конечном итоге, до начала
сжатия, мы получим температуру, которую можно будет изменять по желанию. Это достигается путем
перемещения опоры 14 вверх и вниз, а также пазов 19 и 20, как показано ниже.
Рычаг 10 охватывает эксцентрик и перемещается вместе со своим правым концом 11 и 70 роликами 12,
закрепленными на нем в двух пазах 13 опоры 14.
С помощью винта 15 с маховиком 16 опору 14 можно перемещать вверх и вниз между нижним и верхним
положениями 75, отмеченными осевыми линиями.
При перемещении опоры 14 вверх и вниз эксцентрик 6 слегка поворачивается на валу с помощью рычагов 17
и 18, входящих в соответствующие пазы 19 и 80 опоры 14, как это наглядно показано на рисунках 8, 9 и 10.
Левый конец рычага 11 образует кривую 21 в направлении, указанном стрелкой, и входит в зацепление в
точке 22 с правым концом рычага 3 (85), а выходит из зацепления в точке 23.
Таким образом, ход поршня между точками 22 и 23 представляет собой фактическое открытие инжекционного
клапана 1. 90 С помощью маховика 16 и изменения положения пазов 13 относительно эксцентрика 6 ход
левого конца рычага 10 будет изменяться в соответствии с рисунком 11. Это наглядно показывает, что
положение 1 соответствует полному отсутствию открытия инжекционного клапана 1, а любое изменение в
сторону положений 2 и 3 соответственно увеличит ход рычага 3 на 100 и одновременно количество
охлаждения соответствующего конца цилиндра.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
Соседние файлы в папке патенты