RU193926U1 - Compressor piston with eccentric grooves - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области компрессоростроения, а именно к поршням для поршневых компрессоров, применяемых преимущественно в нефтяной и газовой промышленности. В качестве компримируемых сред (в дальнейшем - рабочая среда) выступают в основном газы и/или их смеси, например, такие как: азот, углекислый газ, водород, кислород, метан, бутан в диапазоне температур, преимущественно, от 20 до 180С, с диапазоном давлений, преимущественно, от 3 до 130 атм и/или перепадом давлений, преимущественно, до 60 атм.Предложенный поршень состоит из штока с упорным буртом, резьбовой гайки для закрепления поршня сборного из трех частей на штоке, двух беззамковых цельноточенных колец направляющих и двух колец поршневых. От раскручивания гайка стопорится шплинтом. Для правильной координации эксцентричных канавок все составные части поршня фиксируются между собой от поворота штифтами. Канавки под направляющие кольца выполнены с эксцентриситетом.Особенностью данного поршня является упрощение изготовления и монтажа беззамковых цельноточенных направляющих колец при сборке поршня, увеличение продолжительности работы направляющих колец поршня (увеличение межремонтного пробега), увеличение надежности работы поршневого узла путем уравновешивания инерциальных сил и моментов в оппозитной конструкции компрессора.The utility model relates to the field of compressor engineering, namely to pistons for reciprocating compressors, used mainly in the oil and gas industry. Compressed media (hereinafter referred to as the working medium) are mainly gases and / or mixtures thereof, for example, such as nitrogen, carbon dioxide, hydrogen, oxygen, methane, butane in the temperature range, mainly from 20 to 180 ° C, pressure range, mainly from 3 to 130 atm and / or differential pressure, mainly, up to 60 atm. The proposed piston consists of a rod with a thrust collar, a threaded nut for fixing the assembled piston of three parts to the rod, two lockless integral guide rings and two piston rings. From untwisting, the nut is locked with a cotter pin. For the correct coordination of the eccentric grooves, all the piston components are fixed to each other from rotation by pins. The grooves for the guide rings are made with eccentricity. A feature of this piston is the simplification of the manufacture and installation of lockless one-piece guide rings when assembling the piston, the increase in the duration of the piston guide rings (increase in the overhaul distance), the increase in the reliability of the piston assembly by balancing the inertial forces and moments in the opposed structure compressor.

Description

Полезная модель относится к области компрессоростроения, а именно к поршням для поршневых компрессоров, применяемых преимущественно в нефтяной и газовой промышленности. В качестве компримируемых сред (в дальнейшем - рабочая среда) выступают в основном газы и/или их смеси, например, такие как: азот, углекислый газ, водород, кислород, метан, бутан в диапазоне температур, преимущественно, от 20 до 180С, с диапазоном давлений, преимущественно, от 3 до 130 атм и/или перепадом давлений, преимущественно, до 60 атм.The utility model relates to the field of compressor engineering, namely to pistons for reciprocating compressors, used mainly in the oil and gas industry. Compressed media (hereinafter referred to as the working medium) are mainly gases and / or mixtures thereof, for example, such as nitrogen, carbon dioxide, hydrogen, oxygen, methane, butane in the temperature range, mainly from 20 to 180 ° C, s pressure range, mainly from 3 to 130 atm and / or pressure drop, mainly up to 60 atm.

Особенность использования поршней для поршневых компрессоров в современной нефте- и газовой промышленности в России заключается в достаточно сильной загрязненности рабочих сред, содержащих мелкие частицы в виде металлической пыли, окалины, окисных пленок, частиц ржавчины и других компонентов, что является причиной увеличения скорости износа направляющих и уплотнительных поршневых колец. Поэтому одним из подходов по обеспечению их эффективной работы в таких условиях являются мероприятия, направленные на увеличение срока эксплуатации направляющих поршневых колец, возможность быстрой замена изнашиваемых направляющих поршневых колец и упрощение конструкции сменных частей.The peculiarity of the use of pistons for reciprocating compressors in the modern oil and gas industry in Russia is that the working media containing fine particles in the form of metal dust, scale, oxide films, rust particles and other components is quite severely contaminated, which causes an increase in the wear rate of guides and sealing piston rings. Therefore, one of the approaches to ensure their effective operation in such conditions is measures aimed at increasing the life of the piston ring guides, the ability to quickly replace wear piston ring guides and simplifying the design of replaceable parts.

Уровень техники.The level of technology.

Известен поршень составной двустороннего действия (патент РФ №157447 на полезную модель, F04B 53/14, 2015 [1]), который можно считать в качестве аналога, содержащий шток с упорным буртом и выполненный полым и составным из двух полупоршней, отличающийся тем, что ширина первого полупоршня больше ширины второго полупоршня, при этом на внешней поверхности первого полупоршня выполнены канавки под поршневые уплотнительные кольца.A well-known composite double-acting piston (RF patent No. 157447 for utility model, F04B 53/14, 2015 [1]), which can be considered as an analogue, containing a rod with a thrust shoulder and made hollow and composite of two half-pistons, characterized in that the width of the first half-piston is greater than the width of the second half-piston, while grooves for piston sealing rings are made on the outer surface of the first half-piston.

Недостатком указанного аналога является отсутствие направляющих колец, которые позволяют эксплуатировать поршень при горизонтальном положении цилиндра.The disadvantage of this analogue is the lack of guide rings that allow the piston to be operated in a horizontal cylinder position.

В международном компрессоростроении известен также поршень компрессора с эксцентрической проточкой канавок для направляющих колец (Американский патент US 5052275 Horizontal reciprocating compressor with an eccentrically djustable piston therein Mayer Roland, Sulzer AG, F04B 53/14), который по числу общих признаков можно считать прототипом.A compressor piston with an eccentric groove for guide rings is also known in international compressor engineering (US Pat. No. 5,052,275 to Horizontal reciprocating compressor with an eccentrically djustable piston therein Mayer Roland, Sulzer AG, F04B 53/14), which can be considered a prototype by the number of common features.

Недостатком этого технического решения является то, что направляющие кольца поршня выполнены в виде отдельных сегментов, а это увеличивает трудоемкость изготовления и монтажа направляющих колец на поверхность поршня.The disadvantage of this technical solution is that the guide rings of the piston are made in the form of separate segments, and this increases the complexity of manufacturing and installing the guide rings on the surface of the piston.

Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является устранение указанных выше недостатков, и особенно упрощение конструкции направляющих колец и увеличение срока их эксплутации.The technical problem solved by the proposed utility model is the elimination of the above disadvantages, and especially the simplification of the design of the guide rings and increase the life of their operation.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что для увеличения продолжительности работы направляющих колец поршень выполняется с эксцентрическим смещением канавок под направляющие кольца относительно наружного диаметра поршня, в которые устанавливаются цельноточеные беззамковые направляющие кольца. Величина эксцентриситета канавок под направляющие кольца выбирается таким образом, чтобы ось поршня поднялась выше оси цилиндра на величину допустимого биения штока. Для возможности монтажа цельноточеных беззамковых направляющих колец поршень выполняется составным из трех частей. При этом для правильной координации эксцентричных канавок все составные части поршня фиксируются между собой от поворота штифтами.The essence of the claimed technical solution is that to increase the duration of the guide rings, the piston is executed with an eccentric displacement of the grooves for the guide rings relative to the outer diameter of the piston into which the one-piece lockless guide rings are mounted. The magnitude of the eccentricity of the grooves for the guide rings is selected so that the axis of the piston rises above the axis of the cylinder by the amount of allowable runout of the rod. For the installation of one-piece, lockless guide rings, the piston is made of three-piece components. In this case, for the correct coordination of the eccentric grooves, all the piston components are fixed to each other from rotation by pins.

Также преимуществом поршня составной конструкции является возможность получения высокой точности размеров поверхности (включая внутренние) методом механической обработки, что позволяет увеличить надежность работы путем уравновешивания инерционных сил и моментов в оппозитной конструкции компрессора.Another advantage of the piston of the composite structure is the possibility of obtaining high precision surface dimensions (including internal) by machining, which allows to increase the reliability by balancing the inertial forces and moments in the opposed compressor design.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является увеличение продолжительности работы направляющих колец поршня (увеличение межремонтного пробега), упрощение изготовления и монтажа беззамковых цельноточенных направляющих колец при сборке поршня, увеличение надежности работы поршневого узла путем уравновешивания инерциальных сил и моментов в оппозитной конструкции компрессора.The technical result provided by the claimed technical solution is to increase the duration of the piston guide rings (increase in the overhaul distance), simplify the manufacture and installation of lockless integral guide rings during piston assembly, increase the reliability of the piston assembly by balancing the inertial forces and moments in the opposed compressor design.

Предложенный способ изменения конструкции штока поршневого позволит:The proposed method for changing the design of the piston rod will allow:

- увеличить ресурс и ремонтопригодность поршневого узла;- increase the resource and maintainability of the piston assembly;

- увеличить межремонтный интервал работы поршневого компрессора;- increase the overhaul interval of the piston compressor;

- применение цельноточенных беззамковых направляющих колец предупреждает возможность их работы как уплотнительных поршневых колец.- the use of one-piece lockless guide rings prevents the possibility of their operation as sealing piston rings.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение всех заявленных технических результатов.The above essence is a combination of essential features of the claimed technical solution, ensuring the achievement of all the claimed technical results.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом.The claimed technical solution is illustrated by the drawing.

Фигура показывает общий вид и состав поршня компрессора составного с эксцентрическими канавками.The figure shows the general view and composition of the compressor piston compound with eccentric grooves.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Поршень компрессора содержит шток с упорным буртом (Фигура, позиция 1), резьбовой гайки (Фигура, позиция 2) для закрепления поршня сборного (Фигура, позиция 3) на штоке, двух колец направляющих (Фигура, позиция 4) и двух колец поршневых (Фигура, позиция 5). От раскручивания гайка стопорится шплинтом (Фигура, позиция 6). Для правильной координации эксцентричных канавок все составные части поршня фиксируются между собой от поворота штифтами (Фигура, позиция 7).The compressor piston contains a rod with a thrust collar (Figure, position 1), a threaded nut (Figure, position 2) for fixing the assembled piston (Figure, position 3) to the rod, two guide rings (Figure, position 4) and two piston rings (Figure , position 5). From untwisting, the nut is locked with a cotter pin (Figure, position 6). For proper coordination of the eccentric grooves, all the piston components are fixed to each other from rotation by pins (Figure, position 7).

Отличается от прототипа тем, что поршень, выполненный с эксцентрическими канавками под направляющие кольца, выполняется составным из трех частей с применением беззамковых цельноточенных направляющих колец.It differs from the prototype in that the piston, made with eccentric grooves for the guide rings, is made up of three parts with the use of lockless, one-piece guide rings.

Описание работы.Work description.

Поршень компрессора является частью цилиндро-поршневой группы компрессора. Часть штока закрепляют в крейцкопфе. На шток насаживают составные части поршня и фиксируют гайкой. При затяжке гайки контролируется сила крутящего момента.The compressor piston is part of the cylinder-piston group of the compressor. Part of the stock is fixed in the crosshead. The piston components are mounted on the rod and fixed with a nut. When tightening the nut, the torque force is controlled.

При работе поршень компрессора совершает продольные возвратно-поступательные движения.During operation, the compressor piston performs longitudinal reciprocating movements.

При движении поршня от одной крайней точки к другой крайней точке в рабочий объем цилиндра поступает газ через всасывающий клапан. При обратном движении поршня газ сжимается и через нагнетательный клапан выходит из цилиндра. Далее цикл всасывания-сжатия повторяется.When the piston moves from one extreme point to another extreme point, gas enters the cylinder working volume through the suction valve. When the piston moves backward, the gas is compressed and exits the cylinder through the discharge valve. Next, the suction-compression cycle is repeated.

К настоящему времени на предприятии уже изготовлены и опробованы опытные образцы поршня компрессора составного с эксцентрическими канавками в соответствии с предложенной полезной моделью. Проведенные испытания показали повышение срока службы направляющих колец поршня на 10%.To date, the company has already manufactured and tested prototypes of the compressor piston compound with eccentric grooves in accordance with the proposed utility model. The tests showed an increase in the service life of the guide rings of the piston by 10%.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собрано на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в цилиндро-поршневых узлах поршневых компрессоров.The claimed technical solution is implemented using industrially produced devices and materials, can be assembled at any industrial enterprise and will be widely used in cylinder-piston units of reciprocating compressors.

Claims (1)

Поршень, выполненный с эксцентрическими канавками под направляющие кольца, выполненный составным из трех частей с применением беззамковых цельноточенных направляющих колец.A piston made with eccentric grooves for the guide rings, made of three parts with the use of lockless one-piece guide rings.

Images