RU183290U1

RU183290U1 - ADJUSTABLE LINEAR COMPRESSOR

Info

Publication number: RU183290U1
Application number: RU2018112411U
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Юша; Сергей Сергеевич Бусаров; Алексей Васильевич Недовенчаный; Даниил Сергеевич Титов
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2018-09-17

Abstract

Предложен линейный компрессор с линейным приводом и компрессорным блоком, установленными на единой раме. Компрессор содержит компрессорную камеру, подвижный поршень со штоком, магнит, создающий магнитное поле. Компрессорный блок содержит компрессорную камеру, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем, а с другой стороны - клапанной плитой. Подвижный поршень выполнен с возможностью перемещения по цилиндру и жестко соединен со штоком, предназначенным для передачи усилия от линейного привода к подвижному поршню. Линейный привод соединен с блоком управления, к которому подсоединены герконы конечных положений подвижного поршня, один из которых фиксирует положение подвижного поршня в нижней мертвой точке и выполнен с возможностью перемещения по направляющей, для изменения хода подвижного поршня. Другой - неподвижный поршень, зафиксирован в непосредственной близости к компрессорному блоку и предназначен для определения верхней мертвой точки. На штоке расположен магнит, предназначенный для создания магнитного поля, воздействующего на герконы, предназначенные для передачи управляющего сигнала с герконов на блок управления. На направляющей расположены упоры, предназначенные для ограничения перемещения подвижного поршня. Блок управления соединен с герконами электрической связью и предназначен для изменения направления движения поршня при получении сигнала с герконов. Согласно заявляемому техническому решению конструкция содержит промышленный программируемый контроллер (ППК), который как и блок управления так же соединен электрической связью с герконами (датчиками "конечных положений" подвижного поршня НМТ и ВМТ) и предназначенный для регулирования режима работы линейного компрессора с регулируемым приводом (скорость движения поршня Vп). ППК обеспечивает скорость движения поршня Vп по заданному алгоритму посредствам электрической связи с линейным приводом и получающий сигнал о положении поршня от герконов также посредствам электрической связи. Полезная модель относится к области машин объемного действия и может быть использована при создании линейных поршневых компрессоров, работающих без смазки цилиндрической части рабочей камеры с возможностью регулирования привода. Преимуществом заявляемого технического решения является то, что в линейном компрессоре с регулируемым приводом для снижения температуры нагнетаемого газа движения поршня в процессе всасывания происходит с большей скоростью, а движение в процессе сжатия и нагнетания с меньшей скоростью, что обеспечивается ППК. Большая скорость в процессе всасывания обеспечивает быстрое расширение газа и его охлаждение. Низкая скорость в процессе сжатия и нагнетания, когда растет температура с ростом давления, позволяет увеличить время теплообмена сжимаемого газа с окружающей средой и снизить температуру нагнетаемого газа. Также, учитывая, что потребляемая мощность пропорциональна усилию и скорости движения, данное решение позволяет более равномерно распределить потребляемую мощность за время цикла: в процессе всасывания усилие мало, а скорость большая, и наоборот, в процессе сжатия и нагнетания усилие большое, а скорость мала. Таким образом, уменьшается максимальная потребляемая мощность, и исключаются скачки в потребляемой мощности. Учитывая, что потребляемая мощность линейного компрессора пропорциональна усилию и скорости движения, данное решение позволяет более равномерно распределить потребляемую мощность за время цикла: в процессе всасывания усилие мало, а скорость большая, и наоборот, в процессе сжатия и нагнетания усилие большое, а скорость мала. Таким образом, возможно уменьшение максимальной потребляемой мощности привода на 40%, то есть для данного компрессора возможно будет применить двигатель с меньшей номинальной мощностью, естественно меньших размеров и меньшей стоимости по сравнению с двигателем, примененным при отсутствии регулирования привода с помощью ППК, а также уменьшается амплитуда изменения потребляемой мощности приводом (см. Фиг. 3), что значительно увеличит его надежность.A linear compressor with a linear drive and a compressor unit mounted on a single frame is proposed. The compressor contains a compressor chamber, a movable piston with a rod, a magnet that creates a magnetic field. The compressor unit comprises a compressor chamber, which is limited on one side by a movable piston and, on the other hand, by a valve plate. The movable piston is movable along the cylinder and is rigidly connected to a rod designed to transmit force from a linear actuator to the movable piston. The linear actuator is connected to the control unit, to which the reed switches of the end positions of the movable piston are connected, one of which fixes the position of the movable piston at bottom dead center and is movable along the guide to change the stroke of the movable piston. The other is a fixed piston, fixed in close proximity to the compressor unit and is designed to determine top dead center. On the rod there is a magnet designed to create a magnetic field acting on the reed switches, designed to transmit a control signal from the reed switches to the control unit. On the guide there are stops designed to limit the movement of the movable piston. The control unit is connected to the reed switches by electrical communication and is designed to change the direction of movement of the piston when receiving a signal from the reed switches. According to the claimed technical solution, the design contains an industrial programmable controller (PPC), which, like the control unit, is also electrically connected to the reed switches (sensors of the "final positions" of the movable piston НМТ and ВМТ) and designed to control the operating mode of a linear compressor with an adjustable drive (speed piston movement Vп). PPK provides the speed of the piston Vп according to a predetermined algorithm by means of electrical communication with a linear drive and receiving a signal about the position of the piston from the reed switches also by electrical communication. The utility model relates to the field of volumetric action machines and can be used to create linear reciprocating compressors operating without lubrication of the cylindrical part of the working chamber with the ability to control the drive. An advantage of the claimed technical solution is that in a linear compressor with an adjustable drive to reduce the temperature of the injected gas, the piston moves in the suction process at a higher speed, and the movement in the compression and discharge process at a lower speed, which is provided by the control panel. High speed in the suction process ensures rapid expansion of the gas and its cooling. The low speed during compression and injection, when the temperature rises with increasing pressure, allows you to increase the heat transfer time of the compressible gas with the environment and reduce the temperature of the injected gas. Also, given that the power consumption is proportional to the force and speed of movement, this solution allows you to more evenly distribute the power consumption during the cycle: in the suction process, the force is small, and the speed is large, and vice versa, in the process of compression and injection, the force is large and the speed is small. Thus, the maximum power consumption is reduced, and jumps in power consumption are eliminated. Given that the power consumption of a linear compressor is proportional to the force and speed of movement, this solution allows you to more evenly distribute the power consumption during the cycle: in the suction process, the force is small, and the speed is large, and vice versa, in the process of compression and injection, the force is large and the speed is small. Thus, it is possible to reduce the maximum power consumption of the drive by 40%, that is, for this compressor it will be possible to use an engine with a lower rated power, naturally smaller size and lower cost compared to the engine used in the absence of drive control using the control panel, and also decreases the amplitude of the change in power consumption by the drive (see Fig. 3), which will significantly increase its reliability.

Description

Полезная модель относится к области машин объемного действия и может быть использована при создании линейных поршневых компрессоров, работающих без смазки цилиндрической части рабочей камеры с возможностью регулирования привода.The utility model relates to the field of volumetric action machines and can be used to create linear reciprocating compressors operating without lubrication of the cylindrical part of the working chamber with the ability to control the drive.

Известен «Однокамерный многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания со встречно движущимися поршнями» [патент №2362893, опубл. 27.07.2009], техническим результатом которого является повышение КПД и расширение его регулировочных возможностей. Сущность изобретения заключается в том, что в двигателе применяется одна камера сгорания на несколько рабочих цилиндров с рабочими поршнями, поэтому весь рабочий объем заявляемого двигателя приходится на одну камеру сгорания. Кроме того, в двигателе реализована возможность значительно повысить плотность подаваемого в рабочие цилиндры свежего заряда. Это позволяет сжечь повышенную цикловую дозу топлива, тем самым произвести больше работы без увеличения тепловых потерь. Расширение регулировочных возможностей двигателя достигается за счет применения в заявляемом ДВС кривошипно-шатунных механизмов с возможностью регулировки хода рабочих поршней, а также за счет применения устройства изменения фаз движения рабочих поршней. Это позволяет изменять степень сжатия в процессе эксплуатации двигателя, применять различные виды топлива и оптимизировать работу двигателя на различных режимах его работы.Known "Single-chamber multi-cylinder internal combustion engine with counter-moving pistons" [patent No. 2362893, publ. July 27, 2009], the technical result of which is to increase efficiency and expand its regulatory capabilities. The essence of the invention lies in the fact that the engine uses one combustion chamber for several working cylinders with working pistons, so the entire working volume of the inventive engine falls on one combustion chamber. In addition, the engine has the ability to significantly increase the density of the fresh charge supplied to the working cylinders. This allows you to burn an increased cyclic dose of fuel, thereby doing more work without increasing heat loss. The expansion of the adjusting capabilities of the engine is achieved through the use of crank mechanisms in the inventive engine with the possibility of adjusting the stroke of the working pistons, as well as through the use of a device for changing the phases of movement of the working pistons. This allows you to change the compression ratio during the operation of the engine, apply different types of fuel and optimize the engine at different modes of operation.

Известен «Линейный компрессор с линейным приводом» [RU 174245, опубл. 09.10.2017 г.], в котором линейный компрессор с линейным приводом и компрессорным блоком установлены на единой раме. Компрессорный блок содержит компрессорную камеру, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем. Поршень жестко соединен со штоком, который передает усилие от линейного привода к поршню. Линейный привод управляется блоком управления, сигнал на который приходит от датчиков конечных положений, которые могут представлять собой герконы. В свою очередь датчики получают информацию о положении поршня посредствам магнита, расположенного на штоке. Датчики конечных положений перемещаются по направляющей между упорами. Поршень расположен внутри цилиндра.The well-known "Linear compressor with linear actuator" [RU 174245, publ. October 10, 2017], in which a linear compressor with a linear drive and a compressor unit are mounted on a single frame. The compressor unit comprises a compressor chamber, which is limited on one side by a movable piston. The piston is rigidly connected to the rod, which transfers force from the linear actuator to the piston. The linear actuator is controlled by a control unit, the signal to which comes from end position sensors, which can be reed switches. In turn, the sensors receive information about the position of the piston by means of a magnet located on the rod. The end position sensors move along the guide between the stops. The piston is located inside the cylinder.

Основной недостаток описанных технических решений заключается в том, что сжимаемый газ в компрессоре сильно нагревается, температура в камере может возрастать до 454К [Пластинин, П.И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчет / П.И. Пластинин - 3-е изд., доп. - М.: КолосС, 2006. - 456 с., стр. 27.]. Температура 454К ограничивает значение максимальной степени повышения давления в компрессорной камере, и как следствие увеличивает число ступеней сжатия компрессора для достижения давления нагнетания. Также увеличивается мощность потребляемая приводом в процессе сжатия и нагнетания, на что требуются значительные энергозатраты и соответственно привод с большими массогабаритными параметрами, что может привести к выходу из строя самого компрессора.The main disadvantage of the described technical solutions is that the compressible gas in the compressor is very hot, the temperature in the chamber can increase to 454K [Plastinin, P.I. Piston compressors. In 2 t. T. 1. Theory and calculation / P.I. Plastinin - 3rd ed., Ext. - M .: KolosS, 2006. - 456 p., P. 27.]. The temperature of 454K limits the value of the maximum degree of pressure increase in the compressor chamber, and as a result increases the number of compressor compression stages to achieve the discharge pressure. The power consumed by the drive during compression and injection also increases, which requires significant energy consumption and, accordingly, a drive with large weight and size parameters, which can lead to failure of the compressor itself.

Задача полезной модели заключается в увеличении степени повышения давления в одной ступени, снижении потребляемой мощности компрессора и снижении массогабаритных параметров привода.The objective of the utility model is to increase the degree of pressure increase in one stage, reduce the power consumption of the compressor and reduce the overall dimensions of the drive.

Данный технический результат достигается за счет того, что в предложенном линейном компрессоре с линейным приводом и компрессорным блоком, установленными на единой раме, содержащем компрессорную камеру, подвижный поршень со штоком, магнит, создающий магнитное поле, компрессорный блок содержит компрессорную камеру, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем, а с другой стороны - клапанной плитой, подвижный поршень выполнен с возможностью перемещения по цилиндру и жестко соединен со штоком, предназначенным для передачи усилия от линейного привода к подвижному поршню, линейный привод соединен с блоком управления, к которому подсоединены герконы конечных положений подвижного поршня, один из которых фиксирует положение подвижного поршня в нижней мертвой точке и выполнен с возможностью перемещения по направляющей, для изменения хода подвижного поршня, а другой - неподвижный зафиксирован в непосредственной близости к компрессорному блоку и предназначен для определения верхней мертвой точки, на штоке расположен магнит, предназначенный для создания магнитного поля, воздействующего на герконы, предназначенные для передачи управляющего сигнала с герконов на блок управления, на направляющей расположены упоры, предназначенные для ограничения перемещения подвижного поршня, блок управления соединенный с герконами электрической связью и предназначенный для изменения направления движения поршня при получении сигнала с герконов, согласно заявляемому техническому решению конструкция содержит промышленный программируемый контроллер (ППК), который как и блок управления так же соединен электрической связью с герконами (датчиками "конечных положений" подвижного поршня НМТ и ВМТ) и предназначенный для регулирования режима работы линейного компрессора с регулируемым приводом (скорость движения поршня Vп), ППК обеспечивает скорость движения поршня Vп по заданному алгоритму посредствам электрической связи с линейным приводом и получающий сигнал о положении поршня от герконов также посредствам электрической связи.This technical result is achieved due to the fact that in the proposed linear compressor with linear drive and compressor block mounted on a single frame containing a compressor chamber, a movable piston with a rod, a magnet creating a magnetic field, the compressor block contains a compressor chamber, which on one side limited by a movable piston, and on the other hand by a valve plate, the movable piston is movable along the cylinder and rigidly connected to a rod designed to transmit force t of a linear actuator to the movable piston, the linear actuator is connected to a control unit to which the reed switches of the end positions of the movable piston are connected, one of which fixes the position of the movable piston at bottom dead center and is movable along the guide to change the stroke of the movable piston, and the other - fixed fixed in close proximity to the compressor unit and is designed to determine top dead center, on the rod there is a magnet designed to create a magnetic For acting on reed switches intended to transmit a control signal from reed switches to a control unit, there are stops on the rail designed to limit the movement of the movable piston, a control unit connected to the reed switches by electrical communication and designed to change the direction of movement of the piston when receiving a signal from the reed switches, according to The claimed technical solution, the design contains an industrial programmable controller (PPC), which, like the control unit is also connected by an electrical communication with reed switches (sensors of the "end positions" of the movable piston HMT and TDC) and designed to regulate the operation of a linear compressor with an adjustable drive (piston speed Vп), the control panel provides the piston speed Vп according to a given algorithm by means of electrical communication with a linear drive and receives the signal about the position of the piston from the reed switches is also through electrical communication.

Преимуществом заявляемого технического решения является то, что в линейном компрессоре с регулируемым приводом для снижения температуры нагнетаемого газа движения поршня в процессе всасывания происходит с большей скоростью, а движение в процессе сжатия и нагнетания с меньшей скоростью, что обеспечивается ППК. Большая скорость в процессе всасывания обеспечивает быстрое расширение газа и его охлаждение. Низкая скорость в процессе сжатия и нагнетания, когда растет температура с ростом давления, позволяет увеличить время теплообмена сжимаемого газа с окружающей средой и снизить температура нагнетаемого газа. Также, учитывая, что потребляемая мощность пропорциональна усилию и скорости движения, данное решение позволяет более равномерно распределить потребляемую мощность за время цикла: в процессе всасывания усилие мало, а скорость большая, и наоборот, в процессе сжатия и нагнетания усилие большое, а скорость мала. Таким образом, уменьшается максимальная потребляемая мощность, и исключаются скачки в потребляемой мощности.An advantage of the claimed technical solution is that in a linear compressor with an adjustable drive to reduce the temperature of the injected gas, the piston moves in the suction process at a higher speed, and the movement in the compression and discharge process at a lower speed, which is provided by the control panel. High speed in the suction process ensures rapid expansion of the gas and its cooling. The low speed during compression and injection, when the temperature rises with increasing pressure, allows you to increase the heat transfer time of the compressible gas with the environment and reduce the temperature of the injected gas. Also, given that the power consumption is proportional to the force and speed of movement, this solution allows you to more evenly distribute the power consumption during the cycle: in the suction process, the force is small, and the speed is large, and vice versa, in the process of compression and injection, the force is large and the speed is small. Thus, the maximum power consumption is reduced, and jumps in power consumption are eliminated.

На Фиг. 1 представлена схема линейного компрессора с регулируемым приводом.In FIG. 1 shows a diagram of a linear compressor with an adjustable drive.

На Фиг. 2 представлена зависимость координаты поршня х от времени τ одного цикла, то есть за время движения поршня от НМТ до ВМТ и обратно τ.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the coordinate of the piston x on the time τ of one cycle, that is, during the movement of the piston from BDC to TDC and vice versa.

Скорость движения поршня от НМТ до ВМТ Vп=S_п/τ_сж, гдеThe piston speed from BDC to TDC Vp = S _p / τ _sb , where

Vп - средняя скорость движения поршня при сжатии и нагнетании;Vп - the average speed of the piston during compression and injection;

S_п - ход поршня;S _p - piston stroke;

τ_сж ^_ время сжатия (время движения от НМТ до ВМТ).τ _squ ^_ compression time (travel time from BDC to TDC).

Скорость движения поршня от ВМТ до НМТ:The piston speed from TDC to BDC:

V¹п=S_п/τ_вс, гдеV ¹ p = S _p / τ _sun , where

V¹п - средняя скорость движения поршня при всасывании газа.V ¹ p - the average speed of the piston during gas intake.

τ_вс - время всасывания (время движения от ВМТ до НМТ).τ _Sun - suction time (travel time from TDC to BDC).

Причем τ=τ_сж+τ_вс.Moreover, τ = τ _sr + τ _sun .

где τ - время цикла, то есть время движения поршня от НМТ до ВМТ и обратно.where τ is the cycle time, that is, the time the piston moves from BDC to TDC and vice versa.

Максимальная скорость поршня ограничивается допустимым значением - 7 м/с [Пластинин, П.И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчет / П.И. Пластинин - 2-е изд., доп. - М.: КолосС, 2000. - 456 с., стр. 83]). То есть V¹п ≤ 7 м/с, учитывая это условие определяется соотношение времени сжатия к времени всасывания - τ_сж/τ_вс.The maximum piston speed is limited by an acceptable value of 7 m / s [Plastinin, P.I. Piston compressors. In 2 t. T. 1. Theory and calculation / P.I. Plastinin - 2nd ed., Ext. - M.: KolosS, 2000. - 456 p., P. 83]). That is, V ¹ p ≤ 7 m / s, taking into account this condition, the ratio of the compression time to the suction time is determined - τ _sr / τ _sun .

На Фиг. 3 представлены зависимость величины мгновенной мощности потребляемой линейным приводом (N) в зависимости от соотношения времени движения поршня от НМТ до ВМТ и обратно.In FIG. Figure 3 shows the dependence of the instantaneous power consumed by a linear drive (N) depending on the ratio of the piston movement time from BDC to TDC and vice versa.

Так проведенные теоретические расчеты при следующих исходных данных: Рвс=0,1 МПа, Рн=10 МПа, Твс=291 К, Dц=0,05 м, Sп=0,8 м, τ=2 с; позволили получить следующие результаты: при т_сж/т_вс=1:1 индикаторная мощность N=15 кBт, при τ_сж/τ_вс=2:1 индикаторная мощность N=12 кBт, при τ_сж/τ_вс=3:1 индикаторная мощность N=10,5 кBт.So, the theoretical calculations were carried out with the following initial data: Pvs = 0.1 MPa, Pn = 10 MPa, Tvs = 291 K, Dts = 0.05 m, Sp = 0.8 m, τ = 2 s; allowed us to obtain the following results: at t _squ / t _vs = 1: 1 indicator power N = 15 kBt, at t _squ / τ _vs = 2: 1 indicator power N = 12 kT, at τ _squ / τ _vs = 3: 1 indicator power N = 10.5 kW.

Линейный компрессор с регулируемым приводом и компрессорным блоком установлены на единой раме. Компрессорный блок 1 содержит компрессорную камеру 2, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем 3, а с другой стороны - клапанной плитой 4. Подвижный поршень 3 выполнен с возможностью перемещения в цилиндре 5 и жестко соединен со штоком 6, предназначенным для передачи усилия от линейного привода 7 к подвижному поршню 3. Линейный привод 7 соединен с блоком управления 8, к которому подсоединены герконы 9 и 10 «конечных положений» подвижного поршня 3, один из которых 9 фиксирует положение подвижного поршня 3 в нижней мертвой точке (НМТ) и выполнен с возможностью перемещения по направляющей 11, для изменения хода подвижного поршня 3, а другой 10 - «неподвижный», зафиксирован в непосредственной близости к компрессорному блоку 1, и предназначен для определения верхней мертвой точки (ВМТ). На штоке 6 расположен магнит 12, предназначенный для создания магнитного поля, воздействующего на герконы 9 и 10. Герконы 9 и 10 предназначены для передачи управляющего сигнала на блок управления 8. Магнит 12 подбирают экспериментально, таким образом, чтобы магнитный поток создаваемый магнитом 12 был больше соответствующего параметра срабатывания геркона. На направляющей 11 расположены упоры 13 и 14, предназначенные для ограничения перемещения поршня и не позволяющие подвижному поршню 3 ударяться при движении о клапанную плиту 4 и цилиндр 5. Блок управления 8 соединен электрической связью с герконами 9 и 10 (датчиками "конечных положений" подвижного поршня НМТ и ВМТ) и с линейным приводом 7, и в то же время герконы 9 и 10 также соединены электрической связью с промышленным программируемым контроллером (ППК) 15, предназначенным для регулирования параметров режима работы линейного компрессора с регулируемым приводом (скорость движения поршня Vп), путем передачи электрического сигнала на линейный привод 7. Линейный компрессор с регулируемым приводом работает следующим образом: линейный привод 7 передает усилие для поступательного движения через шток 6 на подвижный поршень 3, расположенный в цилиндре 5 компрессорного блока 1. Подвижный поршень 3 перемещается и изменяет объем компрессорной камеры 2. Ход подвижного поршня 3 ограничен герконами 9 и 10. На штоке 6 расположен магнит 12. Во время движения подвижный поршень 3 достигает верхней мертвой точки (ВМТ), а магнитное поле, создаваемое магнитом 12, воздействует на геркон 10, который выдает сигнал на блок управления 8 и подвижный поршень 3 останавливается и начинает движение к геркону 9. При достижении магнитом 12 геркона 9 -нижней мертвой точки (НМТ), магнитное поле образуемое магнитом 12 воздействует на геркон 9 и он выдает сигнал на блок управления 8, тем самым останавливая подвижный поршень 3, и тот после этого начинает движение к геркону 10. Ход подвижного поршня 3 Sп равен расстоянию между герконами 9 и 10 (см. фиг. 1). Упоры 13, 14, не позволяют подвижному поршню 3 ударяться об цилиндр 5 и клапанную плиту 4 компрессорного блока 1. Поршень движется от НМТ к ВМТ, при достижении ВМТ ППК 15 и блок управления 8 получают сигналы от геркона 10, блок управления 8 выдает управляющий сигнал на линейный привод 7 и происходит изменение направления движения поршня 3, в то же время ППК 15 выдает управляющий сигнал на линейный привод 7 и происходит изменение скорости движения поршня 3, причем скорость движения поршня 3 от НМТ к ВМТ меньше скорости движения поршня 3 от ВМТ к НМТ (процесс всасывания) соотношение скоростей ограничено значением скорости при движении от ВМТ к НМТ - V¹п ≤ 7 м/с. После этого поршень движется от ВМТ к НМТ, и при достижении НМТ ППК 15 и блок управления 8 получают сигналы от геркона 9, блок управления 8 выдает управляющий сигнал на линейный привод 7 и происходит изменение направления движения поршня 3, в то же время ППК 15 выдает управляющий сигнал на линейный привод 7 и происходит изменение скорости движения поршня 3, поршень начинает движение от НМТ к ВМТ и процесс повторяется.The linear compressor with variable drive and compressor unit are mounted on a single frame. The compressor unit 1 comprises a compressor chamber 2, which is limited on one side by a movable piston 3, and on the other hand by a valve plate 4. The movable piston 3 is movable in the cylinder 5 and rigidly connected to a rod 6 designed to transmit force from a linear actuator 7 to the movable piston 3. The linear actuator 7 is connected to the control unit 8, to which the reed switches 9 and 10 of the "end positions" of the movable piston 3 are connected, one of which 9 fixes the position of the movable piston 3 at the bottom dead center (BDC) and ying movable along the guide 11, for changing the moving stroke of the piston 3 and the other 10 - "stationary", fixed in close proximity to the compressor unit 1, and is designed to determine the top dead center (TDC). On the rod 6 is a magnet 12, designed to create a magnetic field acting on the reed switches 9 and 10. Reed switches 9 and 10 are designed to transmit a control signal to the control unit 8. The magnet 12 is selected experimentally, so that the magnetic flux generated by the magnet 12 was larger corresponding operation parameter of the reed switch. On the guide 11 there are stops 13 and 14, designed to limit the movement of the piston and not allowing the movable piston 3 to hit when moving against the valve plate 4 and cylinder 5. The control unit 8 is electrically connected to the reed switches 9 and 10 (sensors of the "end positions" of the movable piston НМТ and ВМТ) and with a linear drive 7, and at the same time, reed switches 9 and 10 are also electrically connected to an industrial programmable controller (PPC) 15, designed to regulate the operating parameters of a linear compressor with driven drive (piston speed Vп), by transmitting an electrical signal to linear actuator 7. A linear compressor with an adjustable actuator operates as follows: linear actuator 7 transfers the force for translational motion through the rod 6 to the movable piston 3 located in the cylinder 5 of the compressor unit 1 The movable piston 3 moves and changes the volume of the compressor chamber 2. The stroke of the movable piston 3 is limited by reed switches 9 and 10. A magnet 12 is located on the stem 6. During movement, the movable piston 3 reaches the top dead glasses (TDC), and the magnetic field created by the magnet 12 acts on the reed switch 10, which gives a signal to the control unit 8 and the movable piston 3 stops and starts moving to the reed switch 9. When the magnet 12 reaches the reed switch 9-lower dead center (BDC) , the magnetic field generated by magnet 12 acts on the reed switch 9 and it gives a signal to the control unit 8, thereby stopping the movable piston 3, and that then starts moving to the reed switch 10. The stroke of the moving piston 3 Sp is equal to the distance between the reed switches 9 and 10 (cm . FIG. one). The stops 13, 14, do not allow the movable piston 3 to hit the cylinder 5 and valve plate 4 of the compressor unit 1. The piston moves from BDC to TDC, when TDC reaches CPC 15 and control unit 8 receives signals from reed switch 10, control unit 8 gives a control signal to the linear actuator 7 and there is a change in the direction of movement of the piston 3, at the same time, the control device 15 gives a control signal to the linear actuator 7 and the change in the speed of the piston 3 occurs, and the speed of the piston 3 from BDC to TDC is less than the speed of the piston 3 from TDC to NMT (process with suction) the ratio of speeds is limited by the value of speed when moving from TDC to BDC - V ¹ p ≤ 7 m / s. After that, the piston moves from the BDC to the BDC, and when reaching the BDC, the PPC 15 and the control unit 8 receive signals from the reed switch 9, the control unit 8 provides a control signal to the linear actuator 7 and the direction of movement of the piston 3 changes, while the PPC 15 gives out the control signal to the linear actuator 7 and a change in the speed of the piston 3, the piston begins to move from BDC to TDC and the process repeats.

Преимуществом заявляемого технического решения является то, что в линейном компрессоре с регулируемым приводом для снижения температуры нагнетаемого газа в компрессорной камере движение поршня 3 в процессе всасывания происходит с большей скоростью, чем скорость в процессе сжатия и нагнетания, что обеспечивается ППК 15. Большая скорость в процессе всасывания обеспечивает быстрое расширение газа и его охлаждение, низкая скорость в процессе сжатия и нагнетания, когда растет температура с ростом давления, позволяет увеличить время теплообмена сжимаемого газа с окружающей средой и снизить температура нагнетаемого газа. Таким образом допустимая температура газа (454К) в поршневой камере достигается при большей степени повышения давления, что позволяет уменьшить число ступеней сжатия для достижения требуемого давления газа. Также, учитывая что потребляемая мощность пропорциональна усилию и скорости движения данное решение позволяет более равномерно распределить потребляемую мощность за время цикла: в процессе всасывания усилие мало, а скорость большая, и наоборот, в процессе сжатия и нагнетания усилие большое, а скорость мала. Таким образом, возможно уменьшение максимальной потребляемой мощности привода на 40%, то есть для данного компрессора возможно будет применить двигатель с меньшей номинальной мощностью, естественно меньших размеров и меньшей стоимости по сравнению с двигателем примененным при отсутствия регулирования привода с помощью ППК, а также уменьшается амплитуда изменения потребляемой мощности приводом (см. Фиг. 3), что значительно увеличит его надежность.An advantage of the claimed technical solution is that in a linear compressor with an adjustable drive to reduce the temperature of the injected gas in the compressor chamber, the movement of the piston 3 during the suction process occurs at a faster speed than the speed in the process of compression and discharge, which is provided by the control panel 15. High speed in the process suction ensures rapid expansion of the gas and its cooling, low speed during compression and injection, when the temperature rises with increasing pressure, allows you to increase the heat transfer time exchange compressible gas with the environment and reduce the temperature of the injected gas. Thus, the permissible gas temperature (454K) in the piston chamber is achieved with a greater degree of pressure increase, which allows to reduce the number of compression stages to achieve the desired gas pressure. Also, given that the power consumption is proportional to the force and speed of movement, this solution allows you to more evenly distribute the power consumption during the cycle: in the suction process, the force is small, and the speed is large, and vice versa, in the process of compression and injection, the force is large and the speed is small. Thus, it is possible to reduce the maximum power consumption of the drive by 40%, that is, for this compressor it will be possible to use an engine with a lower rated power, naturally smaller and lower cost compared to the engine used in the absence of drive control using the control panel, and the amplitude also decreases changes in power consumption of the drive (see Fig. 3), which will significantly increase its reliability.

Claims

Линейный компрессор с линейным приводом и компрессорным блоком, установленными на единой раме, содержащий компрессорную камеру, подвижный поршень со штоком, магнит, создающий магнитное поле, компрессорный блок, содержащий компрессорную камеру, которая с одной стороны ограничена подвижным поршнем, а с другой стороны - клапанной плитой, подвижный поршень, выполненный с возможностью перемещения по цилиндру и жестко соединенный со штоком, предназначенным для передачи усилия от линейного привода к подвижному поршню, линейный привод, соединенный с блоком управления, к которому подсоединены герконы конечных положений подвижного поршня, один из которых предназначенный для фиксации положения подвижного поршня в нижней мертвой точке, выполненного с возможностью перемещения по направляющей, для изменения хода подвижного поршня, а другой - неподвижный зафиксированный в непосредственной близости к компрессорному блоку, предназначенный для определения верхней мертвой точки, магнит, расположенный на штоке, предназначенный для создания магнитного поля, воздействующего на герконы, предназначенные для передачи управляющего сигнала с герконов на блок управления, на направляющей расположены упоры, предназначенные для ограничения перемещения подвижного поршня, отличающийся тем, что содержит промышленный программируемый контроллер, соединенный электрической связью с герконами и линейным приводом с целью получения от них данных о нахождении поршня в ВМТ или HMT и предназначенный для регулирования параметров режима работы линейного компрессора с регулируемым приводом.A linear compressor with a linear drive and a compressor unit mounted on a single frame, comprising a compressor chamber, a movable piston with a rod, a magnet creating a magnetic field, a compressor block containing a compressor chamber, which is limited on one side by a movable piston and, on the other hand, by a valve plate, a movable piston made to move along the cylinder and rigidly connected to a rod designed to transmit forces from a linear actuator to a movable piston, a linear actuator, connected connected to the control unit, to which the reed switches of the end positions of the movable piston are connected, one of which is designed to fix the position of the movable piston at bottom dead center, made to move along the guide to change the stroke of the movable piston, and the other is fixed fixed in close proximity to compressor block, designed to determine top dead center, a magnet located on the rod, designed to create a magnetic field acting on the reed switch designed to transmit a control signal from the reed switches to the control unit, on the guide there are stops designed to limit the movement of the movable piston, characterized in that it contains an industrial programmable controller connected by electrical communication with the reed switches and a linear actuator in order to obtain data from them on the location of the piston at TDC or HMT and designed to control the operating parameters of a linear compressor with an adjustable drive.