компрессор с газостатическим центрированием поршня

Формула изобретения

1. Компрессор с газостатическим центрированием поршня, содержащий цилиндр с установленным в нем с зазором поршнем, имеющим боковую поверхность, выполненную в виде газостатического подвеса, головку с уплотняющей частью и юбку, отличающийся тем, что поршень со стороны механизма привода снабжен противовесом.

2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что противовес выполнен в виде втулки, имеющей резьбовую поверхность, входящую в зацепление с ответной резьбовой поверхностью юбки поршня.

3. Компрессор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что противовес выполнен из материала, плотность которого больше плотности материала поршня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к компрессоростроению и касается поршневых компрессов для сжатия чистых газов.

Известны компрессоры, имеющие цилиндр, в котором поршень установлен с зазором и имеет боковую поверхность, выполненную в виде газостатического подвеса [1]

Известен также компрессор, содержащий цилиндр с размещенным в нем с зазором поршнем, имеющим боковую поверхность, выполненную в виде газостатического подвеса, уплотняющую часть и юбку [2]

Недостатком известного компрессора является значительный расход газа на центрирование поршня в связи с необходимостью обеспечения значительной угловой жесткости центрирования, т.к. при воздействии инерционных нагрузок, связанных с наличием поперечных вибраций, а также под воздействием гравитационных сил при нестрого вертикальном расположении цилиндра массивная уплотняющая часть поршня стремится его опрокинуть, а уменьшение длины уплотняющей части приводят к снижению экономичности компрессора. Следует особо отметить, что радиальные газостатические подвесы очень чувствительны к перекашивающим нагрузкам.

Задачей изобретения является повышение экономичности компрессора.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что поршень со стороны юбки, обращенной в сторону механизма привода, снабжается противовесом, уравновешивающим поршень относительно оси его подвеса к механизму привода. Противовес может быть выполнен в виде резьбовой втулки, а юбка в этом случае снабжается ответной резьбой. Кроме того, для уменьшения длины поршня резьбовая втулка может быть выполнена из материала, имеющего удельный вес больший, чем материал поршня, что позволяет уменьшить габариты конструкции.

На чертеже схематично изображено продольное сечение компрессора, содержащего цилиндр 1 с всасывающим 2 и нагнетательным 3 клапанами, в котором с зазором 4 установлен поршень 5, имеющий уплотняющую часть 6, питающую полость 7, юбку 8 и гильзу 9, поверхность которой является газостатическим подвесом, с дроссельными отверстиями 10, соединенными с питающей полостью 7 через кольцевые проточки 11, пазы 12 и глухое отверстие 13. Канавка 14 и пазы 15 служат для сброса уплотняемого потока мимо поверхности газостатического подвеса. Полость 7 соединена с рабочей камерой 16 цилиндра 1 через обратный клапан 17. На юбке 8 имеется резьба, на которую навинчен противовес 18, законтренный гайкой 19. Поршень 5 соединен с механизмом привода с помощью шарнира 20 и штока 21. Масса противовеса 18 и его положение на юбке 8 выбираются таким образом, чтобы сумма моментов сил, действующих от всех элементов конструкции поршня относительно оси шарнира 20, была равна нулю, что достигается правильным расчетом сечения противовеса и тонкой регулировкой его положения относительно оси шарнира 20 при статической или динамической балансировке. Дроссельные отверстие 10 размещены симметрично относительно оси шарнира 20 вдоль оси поршня 5.

Компрессор работает следующим образом.

При возвратно-поступательном движении поршня 5 происходит изменение объема полости 16, в результате чего газ всасывается через клапан 2, сжимается и нагнетается потребителю через клапан 3. При этом часть сжатого газа через клапан 17 подается в полость 7, откуда газ через отверстие 13, каналы 12 и дроссельные отверстия 10 попадает в зазор 4, создавая в нем несущий газовый слой, удерживающий поршень 5 от контакта со стенками цилиндра 1. Уплотняемый поток газа через канавку 14 и каналы 15 сбрасывается мимо несущего газового слоя, не препятствуя работе газостатического подвеса.

Равенство моментов всех сил, действующих на поршень, обеспечивает его движение без перекашивающих нагрузок даже при воздействии вибрации, что дает возможность существенно снизить затраты на центрирование, например путем уменьшения диаметра и количества дроссельных отверстий 10, и тем самым повысить экономичность компрессора. Кроме того, отсутствие склонности поршня к перекашиванию позволяет существенно удлинить уплотняющую часть 6 при соответствующей корректировке массы противовеса 18 и тем самым дополнительно уменьшить утечки, что также существенно положительно влияет на экономичность компрессора.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить экономичность работы компрессора с газостатическим центрированием поршня.