Парокомпрессор со свободными поршнями

, И, френкел ободным арокомпрессор с и поФш за М 18335",40 года. влено 7 августа 1938 года в НКОМ Опубликовано 31 августа 1 и посадных бупоршнем сселиро- масло- поверх- в распоДля обеспечения безударноки клапанов и создания масляферов приперекрываниимаслоспускных каналов и дро; спускных каналов на боковыхностях цилиндра сервомоторо Весьма часто приводом поршневых .компрессоров служит паровая машина, выполненная за одно с компрессором. Спаривают эти машины либо последовательно, либо параллельно, располагая паровую машину в одном ряду, а компрессор в другом, При параллельном выполнении постулательное дви.жение поршней паровой машины через ее шатунно-кривошипный механизм трансформируется во вращательное движение вала и снова, через шатунно-кривошипный механизм компрессора, приводится к поступательному движению его поршней. В другой компановке, при последовательном расположении цилиндров 1 компрессора и паровой машины, передача усилий более благоприятна: поршневые усилия частично передаются непосредственно по штоку. В этом случае, на долю шатунно-кривошипного механизма приходится передача энергии от поршней к маховику в начале хода, когда является, избыток усилия со стороны паровой машины, и возврат ее к концу хода, когда перевес получают поршневые усилия со стороны компрессора. В мертвых точках поршневые усилия паровой машины,и компрессора складываются; шатуннокривошипный ме.ханизм таких машин приходится рассчитывать на суммарное поршневое усилие и он получается громоздким.Известные паровые компрессоры со свободными поршнями отличаются отсутствием шатунно-кривошип ного механизма и маховика. Действуют онипо принципу распространенных насосов типа Вортингтон и отличаются низкой экономичностью.Изобретение касается известных уже парокомпрессоров со свободными поршнями, образующими между собойв средней части цилиндра камеру паровой машины, которая работает с расширением пара как прямоточная машина.В предлагаемом парокомпрессоре внешние полости парового цилиндра,расположенные по другую сторону, поршней, образуют паровые буферы.Управление паровпускными клапанамй производится посредством поршневых сервомоторов, поршни которых жестко связаны с хвостовиками клапанов.ложены ближе к среднему положениюпоршня, чем окна масловпускных каналов,Энергия рабочего хода у паровоймашины может быть, как известно,повышена за счет увеличения степени наполнения. Для парокомпрессорасо свободными поршнями эта осо-бенность связана с опасностью разрушения машины, если, 1 вследствие неисправности парового клапана (поломка, заедание),острый пар получит доступ в цилиндр в течение всего рабочего хода. Наличие буферных полостей создает паровую подушку, устраняющую опасность удара поршней окрышки цилиндра,Свободные поршни,парокомарессорапозволяют, в зависимости от требуемой ,производительности, сокращатьлибо увеличивать длину хода, однакоизменение:величины хода должноосуществляться за счет смещения лишьвнежней мертвой точки. Положениевнутренней мертвой точки, управляющей впуском пара, должно быть устойчивым, Опыт проектирования парокомпрессора показал, что надлежащий выбор объема буферных полостей позволяет колебания внутренней мертвойточки свести к минимуму. Так как отдача буферных полостей при перебегеувеличивается, введение их облегчаетзапуск машины.Наличие буферной полости, аккумулирующей энергию для обратного хода, позволяет сократить остаток сжатого газа в цилиндрах компрессора,что приводит к резкому повышениюобъемного к. п. д.Наличие паровых буферов позволяет выполнять компрессорную частьдвустороннего действия при паровоймашине простого (одностороннего)действия,Обогрев, благодаря буферным полостям, тыльных сторон паровых поршней снизит конденсацию и повыситэкономичность, работы паровой машины,На чертеже фиг, 1 изображает схему паро компрессора со свободнымипоршнями; фиг. 2 - то же с паровоймашиной одностороннего действия;фиг. 3 - то же с цилиндрами компрес-сора двойного действия; 1 фиг. 4 - индикаторную диаграмму паровой машины; фиг. 5 - схему поршневых сервомоторов; фиг, 6 - то же в другой форме выполнения.Для уничтожения инерционных сил машины могут быть выполнены спаренными (фиг. 1) с двумя синхронно движущимися в противоположные стороны поршнями 1 и 2. Силы инерции, будучи равными и противоположнонаправленными, гасят друг друга и машина оказывается полностью уравновешенной, Паровой цилиндр 3 может быть расположенным посредине ряда, а цилиндры 4 и б компрессоров - по концам его. Паровой и компрессорные цилиндры - двойного действия; при этом внутренняя камера парового цилиндра 3 замкнута между двумя поршнями, что устраняет вредное влияние крышек цилиндра на начальную конденсацию и является благоприятным.У парокомпрессоров со свободными поршнями мертвые точки не являются жестко, фиксированными. При изменении производительности, параметров, пара, либо конечного давления сжимаемого компрессором газа возможны перебеги поршня через номинальную мертвую точку, Во избежание механического удара движущихся поршней: и разрушения машины для возможных. перебегов должен быть обеспечен резервный ход. В настоящем изобретении эта задача решается применением для паровой машины известного прямоточного принципа работы, иллюстрированного фиг. 4. Для паровой машины, работающей с противодавлением или на выхлоп в атмосферу, при таком цикле получаются большие мертвые пространства (объем У), что и: требуется, чтобы в случае перебега поршней обеспечить достаточный резерв хода.С применением прямоточного прин ципа работы отпадает также необходимость в паровыпускных клапанах которые заменяются шлицами, открываемыми поршнем в конце хода. Это Особенно важно для выполнения по схеме, изображенной на фиг. 2, где паро:вая машина - одностороннего дей-. ствия и имеет сдвоенную рабочуюкамеру 8, расположенную между ее:поршнями. При достаточной длине паровыпускных каналов представляется возможным регулировку производительности компрессора осуществлять сокращением хода поршня. У компрессора производительность уменьшается при этом не только за счет сокращения рабочего хода, но еще в большей мере за счет увеличения мертвого пространства и может плавно регулироваться в самом широком диапазоне - при достаточной длине паровыпускных каналов (участок Ъ на диаграмме фиг, 4), со 100 о до О, Должным выбором конструктивных соотношений можно достигнуть того, что при регулировке внутренняя мертвая точка останется почти неизменной, а сокращение хода поршней будет осуществляться за счет их недобега в сторону компрессора,В парокомпрессорах с паровой машиной одностороннего действия внешние полости б и 7 парового цилиндра (фиг. 2) могут служить буферами, При рабочем гходе в них происходит сжатие пара, Его энергия, совместнос энергией сжатого газа, оставшегосяв мертвых пространствах цилиндровкомпрессора, возвращает поршни квнутренней мертвой точке, осуществляя попутно сжатие в, рабочей камере 8 цилиндра паровой машины,На протекание рабочего цикла, вслучае паровой машины одностороннего действия, буферные полости окажут весьма благоприятное влияние,так как развивающееся там, при сжатии мятого ,пара, тепло, передаваясьобратным сторонам паровых поршней,будет препятствовать конденсации врабочей камере,Буферные полости служат еще пре, дохранителями от удара порщней окрьипки цилиндров, которые могутпроизойти в случае заедания в открытом положении парового клапана либополомки всасывающего клапана у компрессора,Кроме схем, указанных на фиг. 1 и2, парокомпрессор может быть выполнен также по схеме фиг. 3, гдепаровая машина - одностороннего действия, а цилиндры компрессора -двойного. Тогда буферная полость будет аккумулировать в себе большееколичество энергии, достаточное для того, чтобы кроме сжатия в паровой камере 8 осуществить сжатие в полостях 9 и 10 компрессора.Наиболее серьезной задачей в осуществлении парокомпрессора со свободными поршнями является вьгпол нение парораспределения, Отсутствие вращательного движения не позволяет решить ее обычным путем - с помощью заклиненных под известнымуглом эксцентриков либо кулачков,Непосредственная же связь парораспределительного органа с возвратно- поступательным движением поршней, , как это осуществляют в дизель-компрессорах со свободными поршнями, при любой неразрывной кинематиче ской связи не может дать должного результата по той причине, что при ходе вперед, повторяющем в обратной последовательности движение хода назад, паровпускной клапан закроется в том положении, в котором при ходе назад произошло его открытие. Нормальный паровой цикл при этом будет недостижим. Применениеразрывных механических связей с различными защелкивающими устройствами, в виду вытекающей из сути этих машин высокой их быстроходности, вряд ли может быть мыслимо,В настоящем парокомпрессоре сосвободными поршнями нормальный паровой цюкл осуществляется ,путемприменения особых поршневых сервомоторов, поршень 13 которых управляет движением паровпускного клапана 11 и связан с хвостовиком его, а свое движение получает от возвратно-поступательно движущихся золотников 14, 15 (фиг. 5 и 6).Управление можетосуществлятьсягидравлически, посредством находящегося под давлением в поршневом сервомоторе масла. Возможно также при, менение для этой целипара или сжатого газа. Действие сервомотора основано на том, что при подходе поршней двигателя к внутренней Мертвой точке золотник 14 сервомотора открывает впускной канал и дает давление под поршень 13 сервомотора паровпускно-го клапана 11, Последний открываетсяи производит впуск пара в цилиндр , паровой машиньг. После перехода через мертвую точку, когда поршни начинают ход обратно, золотник 14 тоже приходит, в обратное движение и в точке, соответствующей началу предварения впуска, разобщает паровпускной клапан с подводом .высокого давления. Клапан при этом, благодаря .перекрыше на золотнике, остаетсяеще под давлением и продолжает быть открытым до тех пор, пока золотник 14 открытием выпускного канала не осуществит спуск давления, Паровой .клапан 11 может иметь двоякое устройство - открываться он может давлением и закрываться силой пружины 12, либо же открытие и закрытие могут производиться давлением, действующим поочередно по обе стороны поршня 13 сервомотора. Первое выполнение показано на фиг, 5 и второе на фиг. 6. Там же показаны также устройства золотников 14 и 15, управляющих движением клапана,Кромки золотника, управляющего движением клапана, могут быть винтовыми. Поворотом золотника можно тогда регулировать наполнение, влияя этим на,величину хода поршней, а вместе с тем и на производительность.В случае беспружинного выполнения, когда давление действует по обе стороны поршня 13, важным является то, чтобы остановки движения клапана в крайних точках его пути осуществлялись плавно, без ударов.Это может быть достиснуто показанным на фиг. 6 размещением каналов, которые раополагаются таким образом, что окна масловпускных каналов 1 о расположены на боковой поверхности цилиндра серво мотора у днищ его, а окна масловыпускных каналов 17 расположены ближе друг к другу на расстоянии от днищ, ближе к среднему положению поршня 13, и размещены так, что при своем ходе масловыпускные каналы постепенно перекрываются поршнем 13,Сужение проходного сечения создает дросселирование вытекающего масляного потока и дает при этом требуемое снижение скорости посадки и обеспечивает безударную посадку клапана. Предмет изобретения.1. Г 1 арокомпрессор со свободными поршнями, образующими между собою камеру паровой машиныв средней части цилиндра, отличающийся применением паровых буферов, образуемых,внешними полостями паровогоцилиндра.2. В парокомпрессоре по п. 1 применение, с целью управления паровпускными клапанами, поршневых сервомоторов, у которых поршень жестко связан с хвостовиком соответствующего клапана, а окна маслоспускных каналов 17 расположены на боковой поверхности цилиндра сервомотора ближе к среднему положению поршня, чем окна масловпускных каналов 16 с тем, чтобы при перекрывании маслоспускных каналов поршнем и дросселировании масляного потока обеспе-чить безударную посадку клапана.