RU2622584C1 - Method of increasing gas pressure - Google Patents
Method of increasing gas pressure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2622584C1 RU2622584C1 RU2016109122A RU2016109122A RU2622584C1 RU 2622584 C1 RU2622584 C1 RU 2622584C1 RU 2016109122 A RU2016109122 A RU 2016109122A RU 2016109122 A RU2016109122 A RU 2016109122A RU 2622584 C1 RU2622584 C1 RU 2622584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- compressor
- gas
- piston
- crankcase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B25/00—Multi-stage pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Compressor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании поршневых многоступенчатых компрессоров для химической промышленности, автогазонаполнительных компрессорных станций, криогенной техники и др.The invention relates to the field of compressor engineering and can be used to create reciprocating multistage compressors for the chemical industry, gas-filling compressor stations, cryogenic equipment, etc.
Известен способ работы многоступенчатого компрессора, в котором полости с сжимаемым газом разграничены от полости картера, сообщенной с атмосферой (Френкель М.И., Поршневые компрессоры. Л.: Ленинградское отделение издательства «Машиностроение», 1969 г., с. 65). Указанное разграничение осуществляют при помощи сальников, установленных на штоках, связывающих крейцкопфы с поршнями. В таких компрессорах возможна установка двух полостей сжатия в одном ряду. Как правило, в одной из них процесс сжатия протекает во время поступательного хода крейцкопфа, а во второй - во время возвратного хода. Соответственно, поршневая сила, действующая с одной стороны, частично компенсируется силой, действующей с другой стороны, в результате чего суммарная поршневая сила, действующая на коленчатый вал, значительно уменьшается. Вместе с этим, расположение двух полостей сжатия в одном ряду уменьшает габариты и массу компрессора. Исходя из этих преимуществ такие компрессоры широко применяются.A known method of operation of a multi-stage compressor in which cavities with compressible gas are delimited from the crankcase in communication with the atmosphere (Frenkel M.I., Piston compressors. L .: Leningrad branch of the publishing house "Engineering", 1969, S. 65). The specified distinction is carried out using seals mounted on rods connecting crossheads with pistons. In such compressors, it is possible to install two compression cavities in one row. As a rule, in one of them, the compression process proceeds during the crosshead progressive stroke, and in the second - during the return stroke. Accordingly, the piston force acting on the one hand is partially compensated by the force acting on the other hand, as a result of which the total piston force acting on the crankshaft is significantly reduced. At the same time, the location of two compression cavities in one row reduces the size and weight of the compressor. Based on these advantages, such compressors are widely used.
Недостатками таких компрессоров являются необходимость наличия высокоточных штоков с поверхностью высокой твердости и специальных устройств, уплотняющих эти штоки и разграничивающих среду с рабочим газом и воздушную среду в картере, а также необходимость установки крейцкопфов и шатунов в каждом ряду. Все это усложняет устройство и увеличивает его себестоимость.The disadvantages of such compressors are the need for high-precision rods with a surface of high hardness and special devices that seal these rods and distinguish between the working gas and air in the crankcase, as well as the need to install crossheads and connecting rods in each row. All this complicates the device and increases its cost.
Также широко известен способ, реализованный в многоступенчатом компрессоре и принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, заключающийся в том, что картер наполняют рабочим газом под давлением, равным давлению всасывания первой ступени (Пластинин П.И. Поршневые комперссоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. 3-е изд., перераб. И доп. - М.: КолосС, 2008, с. 558). При этом вал герметизируют сальником торцевого типа с масляным затвором. В таких компрессорах картер сообщают с пространством, в котором находится газ, всасываемый первой ступенью. В результате этого, газ, перетекший через поршневые уплотнения, подается на всасывание компрессора и вновь сжимается. Соответственно, исключается необходимость в использовании специальных высокоточных штоков с сальниковыми уплотнениями и в установке крейцкопфов в каждом ряду. Также в компрессорах, в которых используется приведенный способ, на первую ступень и часто на вторую не устанавливают крейцкопф. В конечном итоге, конструкция компрессора получается более простой и дешевой.Also widely known is the method implemented in a multi-stage compressor and adopted as the closest analogue to the claimed solution, namely, that the crankcase is filled with working gas under a pressure equal to the suction pressure of the first stage (Plastinin P.I. Piston compressors.
Недостатком данного способа является необходимость наличия множества рядов, практически равного количеству цилиндро-поршневых групп, также наличие относительно высоких значений поршневых сил, воздействующих на коленчатый вал, что снижает надежность его работы и приводит к необходимости его усиления, что в целом усложняет конструкцию всего кривошипно-шатунного механизма.The disadvantage of this method is the need for many rows that are almost equal to the number of cylinder-piston groups, and the presence of relatively high values of piston forces acting on the crankshaft, which reduces the reliability of its operation and leads to the need for its strengthening, which generally complicates the design of the entire crank connecting rod mechanism.
Задачей настоящего изобретения является осуществление многоступенчатого сжатия газов при использовании более простой и дешевой конструкции компрессора.The present invention is the implementation of multi-stage compression of gases using a simpler and cheaper compressor design.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности работы коленчатого вала компрессора за счет создания силы давления газов, действующей на днища поршней со стороны картера, которая в значительной мере или полностью компенсирует силы, действующие на поршни со стороны полостей сжатия.The technical result of the present invention is to increase the reliability of the crankshaft of the compressor by creating a gas pressure force acting on the piston bottoms from the crankcase side, which largely or completely compensates for the forces acting on the pistons from the side of the compression cavities.
Технический результат достигается способом работы многоступенчатого компрессора, заключающимся в том, что газ подают в цилиндр первой ступени компрессора, сжимают его до давления, необходимого для его нагнетания из первой ступени, и подают в герметизированный картер, затем после выравнивания давлений газов в цилиндре первой ступени и картере газ, сжатый в первой ступени компрессора, подают на всасывание в цилиндр второй ступени компрессора, который после сжатия и нагнетания из второй ступени подают в третью ступень, поршень которой устанавливают на поршень первой ступени и после сжатия газа в третьей ступени подают потребителю.The technical result is achieved by the method of operation of a multi-stage compressor, which consists in the fact that gas is supplied to the cylinder of the first stage of the compressor, it is compressed to the pressure necessary to pump it from the first stage, and it is fed to a sealed crankcase, then after equalizing the gas pressures in the cylinder of the first stage and crankcase gas, compressed in the first stage of the compressor, is sucked into the cylinder of the second stage of the compressor, which after compression and injection from the second stage is fed into the third stage, the piston of which time here to the piston of the first stage and after the gas compression in the third stage is fed to the consumer.
В предложенном способе новым является то, что картер, герметизированный от наружной среды, сообщен именно с линией нагнетания первой ступени компрессора, а не напрямую с пространством, в котором находится газ, подаваемый в цилиндр первой ступени компрессора, как это имело место у наиболее близкого аналога. В результате в картере поддерживается давление, равное давлению нагнетания этой первой ступени. Относительно высокое давление газа в картере создает «газовую подпорку» - силу давления газов, действующую на днища поршней со стороны картера и в значительной мере или полностью компенсирующую силы, действующие на поршни со стороны полостей сжатия. Значительное снижение поршневых сил дает возможность установки поршней двух или более ступеней в одном ряду без превышения номинальной нагрузки на коленвал. Во многих случаях появляется возможность отказа от крейцкопфов и использования бескрейкопфных дифференциальных поршней, так как функцию направляющей для поршней меньшего диаметра могут выполнять поршни большего диаметра, поршневая сила которых частично или полностью скомпенсирована за счет высокого давления в картере. В итоге, использование данного способа значительно упрощает устройство компрессора и снижает его себестоимость.In the proposed method, it is new that the crankcase sealed from the external environment is in communication with the discharge line of the first stage of the compressor, and not directly with the space in which the gas supplied to the cylinder of the first stage of the compressor is located, as was the case with the closest analogue . As a result, a pressure equal to the discharge pressure of this first stage is maintained in the crankcase. The relatively high gas pressure in the crankcase creates a “gas support” - the gas pressure force acting on the piston bottoms on the crankcase side and to a large extent or fully compensating for the forces acting on the pistons on the side of the compression cavities. A significant reduction in piston forces makes it possible to install pistons of two or more stages in the same row without exceeding the nominal load on the crankshaft. In many cases, it becomes possible to abandon crossheads and use cross-differential differential pistons, since the function of the guide for smaller pistons can be performed by larger pistons, the piston force of which is partially or fully compensated due to the high pressure in the crankcase. As a result, the use of this method greatly simplifies the compressor and reduces its cost.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема одного из вариантов многоступенчатого компрессора, работающего по предложенному способу.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of one of the options for a multi-stage compressor operating according to the proposed method.
Компрессор содержит коленчатый вал 1 и шатуны 2, цилиндр 3 первой ступени, всасывающий клапан 4 первой ступени, поршень 5 первой ступени, нагнетательный клапан 6 первой ступени, картер 7, канал 8, соединенный с картером 7, теплообменник 9, поршень 10 второй ступени, всасывающий клапан 11 второй ступени, цилиндр 12 второй ступени, нагнетательный клапан 13 второй ступени, теплообменник 14, поршень 15 третьей ступени, всасывающий клапан 16 третьей ступени, цилиндр 17 третьей ступени, нагнетательный клапан третьей ступени, трубы 19, соединяющие между собой ступени компрессора, торцевое уплотнение 20.The compressor comprises a
С помощью приведенной конструкции компрессора заявляемый способ реализуется следующим образом. Данный трехступенчатый компрессор имеет поршни, которые совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах за счет вращательного движения коленчатого вала 1 и шатунов 2, подвижно соединенных с валом и поршнями. В цилиндр 3 первой ступени компрессора подается газ через всасывающий клапан 4. Цилиндр 3 первой ступени заполняется газом по мере возвратного хода поршня 5 этой ступени. В начале поступательного хода поршня 5 всасывающий клапан 4 закрывается, и поршень 5 по мере поступательного хода сжимает газ до давления, необходимого для его нагнетания из этой ступени. Далее сжатый газ поступает через нагнетательный клапан 6. В начале работы компрессора, пока картер 7 не заполнен сжатым в первой ступени компрессора газом, газ поступает через канал 8 в картер 7 и одновременно, пройдя теплообменник 9, на всасывание второй ступени. После заполнения картера 7 сжатым в первой ступени газом (практически через пару секунд от начала работы компрессора) газ поступает только на всасывание второй ступени. По мере возвратного хода поршня 10 второй ступени через всасывающий клапан 11 полость цилиндра 12 второй ступени заполняется газом, сжатым в первой ступени. При поступательном ходе поршня 10 газ, заполнивший цилиндр 12, сжимается и впоследствии нагнетается через нагнетательный клапан 13. Далее этот газ охлаждается в теплообменнике 14 и поступает на всасывание третьей ступени. В процессе возвратного хода поршня 15 третьей ступени, через всасывающий клапан 16 этой ступени, цилиндр 17 третьей ступени заполняется газом, сжатым во второй ступени. В начале поступательного хода поршня 15 всасывающий клапан 16 закрывается. Поршень 15 совершает поступательное движение, сжимая далее газ. По мере достижения конечного давления газ нагнетается через нагнетательный клапан 18 к потребителю. Ступени компрессора соединены между собой трубами 19. Вал компрессора герметизирован торцевым уплотнением 20.Using the above compressor design, the inventive method is implemented as follows. This three-stage compressor has pistons that reciprocate in the cylinders due to the rotational movement of the
При данном способе давление газа в картере компрессора равно давлению нагнетания первой ступени. Соответственно, на днище поршня первой ступени постоянно действует сила давления, равная силе давления, действующей на торец поршня в конце процесса сжатия и в процессе нагнетания. Поскольку эти силы действуют в противоположных направлениях, они полностью компенсируют друг друга, и поршневая сила, действующая на коленчатый вал от поршня первой ступени 5, равна нулю. Это обстоятельство позволяет устанавливать поршень третьей ступени 15 непосредственно на поршень первой ступени 5 без собственного крейцкопфа и шатуна. Коленчатый вал и шатун в этом случае нагружаются только поршневой силой третьей ступени. Сила давления газа в картере действует также на днище поршня второй ступени 10, чем достигается весьма значительное снижение поршневой силы второй ступени, то есть силы, действующей на коленчатый вал, что повышает надежность его работы без усложнения конструкции компрессора.With this method, the gas pressure in the compressor crankcase is equal to the discharge pressure of the first stage. Accordingly, a pressure force is constantly acting on the piston bottom of the first stage, equal to the pressure force acting on the end face of the piston at the end of the compression process and during the pumping process. Since these forces act in opposite directions, they completely compensate each other, and the piston force acting on the crankshaft from the piston of the
В результате использования предлагаемого способа также снижается число рядов, уменьшаются размеры коленчатого вала, картера и целиком компрессора, сокращается количество деталей (например, не применяются отдельный крейцкопф и шатун для третьей ступени) и т.д. В итоге упрощается устройство компрессора и снижается его себестоимость.As a result of using the proposed method, the number of rows is also reduced, the dimensions of the crankshaft, crankcase and the entire compressor are reduced, the number of parts is reduced (for example, a separate crosshead and connecting rod for the third stage are not used), etc. As a result, the compressor device is simplified and its cost is reduced.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016109122A RU2622584C1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Method of increasing gas pressure |
EA201600188A EA030669B1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-18 | Gas compression method using a multi-stage piston-type compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016109122A RU2622584C1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Method of increasing gas pressure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2622584C1 true RU2622584C1 (en) | 2017-06-16 |
Family
ID=59068469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016109122A RU2622584C1 (en) | 2016-03-15 | 2016-03-15 | Method of increasing gas pressure |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA030669B1 (en) |
RU (1) | RU2622584C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1067242A1 (en) * | 1982-01-08 | 1984-01-15 | Предприятие П/Я А-3304 | Refrigerant compressor running-in method |
UA6376A1 (en) * | 1984-09-29 | 1994-12-29 | Науково-Дослідний Інститут "Шторм" | Cryogenic gas machine |
UA54549C2 (en) * | 2000-03-28 | 2003-03-17 | Відкрите Акціонерне Товариство "Український Науково-Дослідний Інститут Вогнетривів Імені А.С.Бережного" | A process for manufacturing refractories on nitride silicON CONTAINING binder |
RU2362051C2 (en) * | 2004-09-02 | 2009-07-20 | Кнорр Бремзе Зюстеме Фюр Шиненфарцойге Гмбх | Piston compressor with internal flow of cooling air in tray |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1218265A1 (en) * | 1984-09-29 | 1986-03-15 | Предприятие П/Я Г-4371 | Cryogen gas machine |
UA54594C2 (en) * | 2000-10-31 | 2003-03-17 | Науково-Дослідний Та Конструкторсько-Технологічний Інститут Холодильної Техніки І Технології "Агрохолод" | Method for crosshead-less compressor operation and piston compressor for its implementation |
-
2016
- 2016-03-15 RU RU2016109122A patent/RU2622584C1/en active IP Right Revival
- 2016-03-18 EA EA201600188A patent/EA030669B1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1067242A1 (en) * | 1982-01-08 | 1984-01-15 | Предприятие П/Я А-3304 | Refrigerant compressor running-in method |
UA6376A1 (en) * | 1984-09-29 | 1994-12-29 | Науково-Дослідний Інститут "Шторм" | Cryogenic gas machine |
UA54549C2 (en) * | 2000-03-28 | 2003-03-17 | Відкрите Акціонерне Товариство "Український Науково-Дослідний Інститут Вогнетривів Імені А.С.Бережного" | A process for manufacturing refractories on nitride silicON CONTAINING binder |
RU2362051C2 (en) * | 2004-09-02 | 2009-07-20 | Кнорр Бремзе Зюстеме Фюр Шиненфарцойге Гмбх | Piston compressor with internal flow of cooling air in tray |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA030669B1 (en) | 2018-09-28 |
EA201600188A1 (en) | 2017-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6558135B1 (en) | Two stage oil free air compressor | |
US20090047159A1 (en) | Multi-stage gas compressing apparatus | |
EP0272137B1 (en) | Hydraulic pneumatic power transfer unit | |
US11994122B2 (en) | Reciprocating compressor | |
RU2622584C1 (en) | Method of increasing gas pressure | |
RU2578758C1 (en) | Piston pump-compressor | |
US4976591A (en) | Self lubricating, two stage variable compressor | |
US10746162B2 (en) | Compressor | |
CN106523333A (en) | Four-cylinder diaphragm type gas compressor | |
US2650018A (en) | Compressor | |
RU2518796C1 (en) | Machine of positive displacement action | |
MX2022016001A (en) | Multi-stage compressor. | |
RU2683051C1 (en) | Method of operating piston pump-compressor and device therefor | |
US2889108A (en) | Compressor | |
KR20220091922A (en) | 3-stage high pressure air compressor with four-stage compression structure | |
US792790A (en) | Compressor. | |
RU136861U1 (en) | COMPRESSOR PISTON OPPOSITIVE DOUBLE ROW | |
EP3604807A1 (en) | Reciprocating booster compressor | |
US740771A (en) | Gas-compressing machine. | |
RU135014U1 (en) | COMPRESSOR PISTON OPPOSITIVE SURVIVAL TWO STAGE | |
US679235A (en) | Air or gas pump. | |
RU2565932C1 (en) | Method of operation of piston hydropneumatic unit and device for its implementation | |
KR102075974B1 (en) | Multi-stage single type oil free reciprocating compressing apparatus | |
US1695401A (en) | Air pump | |
RU2770341C2 (en) | Piston single-stage compressor of high pressure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180316 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210323 |