2.3.1 Удосконалення мембранного компресора

Після опрацювання наявних шляхів удосконалення мембранних компресорів, мною був розглянут і опрацьован патент №2350782 у якому запропонован винахід, який має кращі властивості, ніж аналоги.

Технічною задачею запропонованого винаходу є забезпечення умов якісного компримування газів за рахунок мінімізації «мертвого» об'єму і дотримання плавності , безперервності процесу компримування газу , практично повної відсутності затиснених обсягів .

Технічний результат досягається тим , що мембранний блок компресора містить корпус з розташованою в ньому гофрованої металевої мембраною з поділом робочої і приводний камер , перша з яких з'єднана зі всмоктувальним і нагнітальним клапанами , а друга - з гідроприводом формування пульсуючого тиску рідкого середовища на мембрану. Адекватність внутрішній поверхні робочої камери і поверхні мембрани реалізована за допомогою поступового плавного і щільного прилягання зазначеної попередньо просторово профільованої мембрани до зазначеної внутрішньої поверхні , починаючи від діаметра защемлення мембрани в корпусі до центральної осі його симетрії протягом циклу компримування ( стиснення і переміщення ) газу в робочій камері і його максимального видавлювання через центральні клапани. Така реалізація адекватності поверхонь забезпечує підвищення продуктивності і надійності компресора за рахунок збільшення одиничної об'ємної подачі , зменшення «мертвого» об'єму і зниження напружень в мембрані , особливо поблизу діаметра защемлення мембрани між дисками.

Випробування газового компресора 1,6 МК- 12.64 з новим блоком першого мембранної щаблі показали працездатність і надійність конструкції. Продуктивність і робоче ставлення тисків у порівнюваних компресорах , а так само ступінь стиснення в новому блоці з точністю до 5 % залишилися на колишньому рівні , що говорить про правильність обраного варіанту .

Порівняльні ресурсні випробування показали , що довговічність роботи ( напрацювання до руйнування) профільованої мембрани склала близько 1500 год , що приблизно в 1,5 рази більше , ніж у порівнюєш плоскою мембрани.

2.4 Розрахунок мембранного компресора

1. Вибираються додаткові вхідні дані:

1.1. Відносний об`єм шкідливого простору приймають у межах 4 ÷ 7%.

1.2. Показник політропи стискання може приймати значення від 1,05 до 1,1.

1.3. Показник політропи розширення можливо вибрати в межах .

1.4. Гідравлічний опір вхідної магістралі рекомендується приймати від 0,005 до 0,01 МПа.

1.5. Середня швидкість поршня гідроциліндра с_ср вибирається в межах 1,5÷2,0 м/с.

2. Розраховується степінь стискання газу в компресорі за формулою:

=

де тиск газу на виході з компресора, МПа;тиск газу на вході до мембранного блоку, МПа;тиск газу в джерелі (балонах газозарядної машини), МПа.

3. Знаходиться величина об`ємного коефіцієнта компресора:

.

4. Визначається коефіцієнт дроселювання:

5. Розраховується температура газу на виході з мембранного блоку, К:

55,9531

6. Коефіцієнт підігрівання розраховується зі співвідношення:

5

де і– температура газу на вході до мембранного блоку та на виході з нього, відповідно, °К.

7. Розраховується коефіцієнт подачі компресора:

8. Подача компресора приводиться до тиску у джерелі газу і визначається приведена подача, м³/год:

=,

де тиск, при якому задана подача.

9. Визначається теоретичний об`єм мембранного блоку, м³:

=,

де коефіцієнт подачі компресора;кількість мембранних блоків у компресорі;частота обертання валу компресора, с^-1.

10. Розраховується величина прогинання мембрани в кінці стискання газу шляхом вирішення кубічного рівняння (допускається графічним методом):

,

де товщина мембрани, мм;модуль пружності матеріалу мембрани, МПа;межа втомлюваності матеріалу, МПа.

Мембрани для компресорів газозарядних спецмашин виготовляють із легованих сталей, наприклад, із сталі Х18Н9Т.

11. Визначається об`єм нагнітання – мембранного блоку зі співвідношення:

.

12. Діаметр мембрани (по внутрішній межі її стикання між розподільною та мембранною дошками) розраховується при малих прогинах за формулою, мм:

, мм

де – об`єм нагнітання, м³, – прогинання мембрани, мм.

13. Хід поршня в гідроциліндрі дорівнює, мм: де c_ср підставляється в м/с, а - в 1/с.

,

14. Потужність, що споживається компресором, розраховується за формулою:

, кВт

де підставляється в МПа;- в м³/год.