Поршневий компресор, поршень для поршневого компресора

1. Поршневой компрессор для сжатия газа, включающий в себя корпус с, по меньшей мере, одним цилиндром, который имеет по существу горизонтальную ось, поршень, имеющий корпус поршня, причем поршень установлен с возможностью совершения в цилиндре возвратно-поступательных движений и ограничивает в цилиндре, по меньшей мере, одну камеру сжатия, в которой происходит сжатие газа, поршневой шток, который одним своим концом прикреплен к поршню, в то время как другой его конец соединен с ползуном, с возможностью совершения возвратно-поступательных движений по направляющим в корпусе при помощи приводного механизма, а также подшипниковое устройство, которое предназначено для поддержания узла поршень/поршневой шток, образуемого поршнем и соединенным с ним поршневым штоком, относительно корпуса, причем подшипниковое устройство содержит, по меньшей мере, один кольцевой элемент, смонтированный вокруг по меньшей мере нижней части корпуса поршня и выходящий за пределы периферии корпуса поршня, причем кольцевой элемент выполнен из материала, пригодного для непосредственного фрикционного контакта с цилиндром, отличающийся тем, что подшипниковое устройство дополнительно содержит источник непрерывной подачи газа под давлением, трубопровод, соединенный с источником и с возможностью открытия, по меньшей мере, через одно выпускное отверстие, выполненное в кольцевом элементе для подачи газа, в направлении из источника в пространство между кольцевым элементом и цилиндром, причем расположение по меньшей мере одного выпускного отверстия и давление газа, подаваемого из источника, таковы, что газ, подаваемый в пространство между кольцевым элементом C2 (54) ПОРШНЕВИЙ КОМПРЕСОР, ПОРШЕНЬ ДЛЯ ПОРШНЕВОГО КОМПРЕСОРА 41427 вместе с поршнем и цилиндром ограничивают пространство, выделенное в каждой камере сжатия компрессора, при этом в пространстве открывается, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, а также тем, что имеется устройство для выпуска газа для выпуска газа из этого пространства. 8. Поршневой компрессор по п. 7, отличающийся тем, что газонепроницаемыми уплотнителями, эффективными между поршнем и цилиндром, являются поршневые кольца, расположенные вокруг корпуса поршня. 9. Поршневой компрессор по п. 7 или 8, отличающийся тем, что подшипниковое устройство также включает в себя устройство контроля давления газа для контроля давления газа в пространстве. 10. Поршневой компрессор по п. 7 или 8, отличающийся тем, что поршень снабжен газонепроницаемыми уплотнениями, которые расположены на расстоянии друг от др уга и эффективны между поршнем и цилиндром, а также тем, что между газонепроницаемыми уплотнениями поршень содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие, которое открывается в области нижней поверхности и предназначено для газа, идущего из источника. 11. Поршневой компрессор по п. 10, отличающийся тем, что поршень содержит камеру высокого давления и камеру низкого давления, причем камера высокого давления сообщается с, по меньшей мере, одним выпускным отверстием и с устройством для подачи газа под давлением в камеру высокого давления, а камера низкого давления сообщается с пространством, образуемым газонепроницаемыми уплотнителями, поршнем и цилиндром, а также с выпускным устройством для выпуска газа из камеры низкого давления. 12. Поршневой компрессор по п. 11, отличающийся тем, что поршень включает в себя нагнетательный клапан, который соединяет камеру высокого давления с камерой сжатия компрессора, и тем, что поршень включает в себя всасывающий клапан, который соединяет камеру низкого давления с камерой сжатия компрессора. 13. Поршневой компрессор по п. 11, отличающийся тем, что компрессор включает в себя трубопровод, который соединяет камеру высокого давления с нагнетательной стороной компрессора, и трубопровод, который соединяет камеру низкого давления с всасывающей стороной компрессора. 14. Поршневой компрессор по п. 7, отличающийся тем, что устройство для выпуска газа включает в себя по меньшей мере одно выпускное отверстие, которое расположено в цилиндре и соединяет пространство, которое ограничено цилиндром, поршнем и газонепроницаемыми уплотнителями, эффективными между цилиндром и поршнем, таким образом, чтобы можно было выпускать газ из указанного пространства с помощью по меньшей мере одного выпускного отверстия. 15. Поршневой компрессор по п. 14, отличающийся тем, что устройство контроля газа подсоединено по меньшей мере к одному выпускному отверстию для газа для регулирования давления газа в пространстве. 16. Поршневой компрессор по одному или нескольким из предшествующи х пунктов, отличающийся тем, что он снабжен источником для поступления газа, который подлежит обработке компрессором. 17. Поршневой компрессор по п. 16, отличающийся тем, что поршень представляет собой двухступенчатый поршень, а также тем, что трубопровод проведен в поршне и присоединен ко второй ступени компрессора, которая образует источник газа под давлением. 18. Поршень для поршневого компрессора, который включает в себя корпус поршня с кольцевыми элементами, отличающийся тем, что один или несколько кольцевых элементов смонтированы вокруг, по меньшей мере, нижней половины периферии корпуса поршня и выходят за пределы корпуса поршня, а каждый из кольцевых элементов снабжен выпускным отверстием для газа, выходящего из источника, который предназначен для образования газовой пленки между кольцевым элементом и цилиндром поршневого компрессора. Настоящее изобретение относится к поршневому компрессору для сжатия газа и к конструкции поршня поршневого компрессора. Наиболее близким к предлагаемому поршневому компрессору по технической сущности является поршневой компрессор для сжатия газа, включающий в себя корпус с, по меньшей мере, одним цилиндром, который имеет по существу горизонтальную ось, поршень, имеющий корпус поршня, причем поршень установлен с возможностью совершения в цилиндре возвратно-поступательные движения и ограничивает в цилиндре по меньшей мере одну камеру сжатия, в которой происходит сжатие газа, поршневой шток, который одним своим концом прикреплен к поршню, в то время как другой его конец соединен с ползуном, с возможностью совершения возвратно-поступательных движений по направляющим в корпусе при помощи приводного механизма, а также под шипниковое устройство, которое предназначено для поддержания узла поршень/поршневой шток, образуемого поршнем и соединенным с ним поршневым штоком, относительно корпуса, причем подшипниковое устройство содержит по меньшей мере один кольцевой элемент, смонтированный вокруг по меньшей мере нижней части корпуса поршня и выходящий за пределы периферии корпуса поршня, причем кольцевой элемент выполнен из материала, пригодного для непосредственного фрикционного контакта с цилиндром (ЕР0434607A1, 26.06.1991). Недостаток описанного компрессора состоит в том, что его поршневые кольца подвергаются в процессе работы износу, величина которого ограничена допусками, определяющими ресурс компрессора. Повышенный износ его поршневых колец ведет к негерметичности и биению, что снижает ресурс компрессора. 2 41427 Наиболее близким к предлагаемому поршню по технической сущности является поршень для поршневого компрессора, который включает в себя корпус поршня с кольцевыми элементами. Недостаток описанного поршня состоит в том, что его поршневые кольца подвергаются в процессе непрерывной работы износу, величина которого ограничена допусками, определяющими работоспособность компрессора. Повышенный износ его поршневых колец ведет к негерметичности и биению, что требует остановки компрессора для замены поршневых колец. В основу предлагаемых изобретений поставлена задача создания такого поршневого компрессора, который имел бы повышенный ресурс за счет уменьшения износа элементов поршня путем снижения сил трения между поршнем и цилиндром. В частности, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать горизонтальный поршневой компрессор двойного действия и "бессмазочного" типа. Поставленная задача решается в первом из предлагаемых устройств, которое, как и известный поршневой компрессор для сжатия газа, включает корпус с, по меньшей мере, одним цилиндром, который имеет по существу горизонтальную ось, поршень, имеющий корпус поршня, причем поршень установлен с возможностью совершения в цилиндре возвратно-поступательные движения и ограничивает в цилиндре, по меньшей мере, одну камеру сжатия, в которой происходит сжатие газа, поршневой шток, который одним своим концом прикреплен к поршню, в то время как другой его конец соединен с ползуном, с возможностью совершения возвратно-поступательных движений по направляющим в корпусе при помощи приводного механизма, а также подшипниковое устройство, которое предназначено для поддержания узла поршень/поршневой шток, образуемого поршнем и соединенным с ним поршневым штоком, относительно корпуса, причем подшипниковое устройство содержит, по меньшей мере, один кольцевой элемент, смонтированный вокруг, по меньшей мере, нижней части корпуса поршня и выходящий за пределы периферии корпуса поршня, причем кольцевой элемент выполнен из материала, пригодного для непосредственного фрикционного контакта с цилиндром, а, согласно изобретению, подшипниковое устройство дополнительно содержит источник непрерывной подачи, газа под давлением, трубопровод, соединенный с источником и с возможностью открытия, по меньшей мере, через одно выпускное отверстие, выполненное в кольцевом элементе для подачи газа, в направлении из источника в пространство между кольцевым элементом и цилиндром, причем расположение, по меньшей мере, одного выпускного отверстия и давление газа, подаваемого из источника, таковы, что газ, подаваемый в пространство между кольцевым элементом и цилиндром, постоянно оказывает направленное вверх усилие на узел поршень/поршневой шток. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что корпус поршня имеет, по меньшей мере, одну периферийную канавку, и тем, что периферийная канавка содержит кольцевой элемент, который содержит, по мень шей мере, одно выпускное отверстие для газа, выходящего из источника. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что подшипниковое устройство включает в себя пояс, расположенный вокруг периферии корпуса поршня и имеющий выпускное отверстие для газа, причем пояс в своем верхнем сегменте, который включает по меньшей мере верхнюю половину пояса, сконструирован таким образом, что имеет меньший наружный периферийный радиус, чем радиус нижнего сегмента. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и, то, что каждое выпускное отверстие для газа, выходящего из источника, содержит горловину, которая сообщается с трубопроводом, и сеть канавок, соединяющихся с горловиной, при этом сеть сделана в кольцевом элементе и идет по периферии сектора кольцевого элемента. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что пространство, имеющееся между поршнем и цилиндром, из которого открывается, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, сообщается с камерой сжатия компрессора, а также тем, что источник подачи газа в по меньшей мере одно выпускное отверстие приспособлен для подачи газа под давлением, которое выше, чем давление в камере сжатия. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что возле каждого торца поршня имеется, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, которое открывается в области нижней поверхности и предназначено для газа, выходящего из источника, а также тем, что газонепроницаемый уплотнитель присутствует между выпускным отверстием, расположенным на одном торце, и выпускным отверстием, расположенным на другом торце, причем газонепроницаемый уплотнитель эффективен между поршнем и цилиндром. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что он снабжен газонепроницаемыми уплотнителями, которые эффективны между поршнем и цилиндром и которые вместе с поршнем и цилиндром ограничивают пространство, выделенное в каждой камере сжатия компрессора, при этом в пространстве открывается, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, а также тем, что имеется устройство для выпуска газа для выпуска газа из этого пространства. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что газонепроницаемыми уплотнителями, эффективными между поршнем и цилиндром, являются поршневые кольца, расположенные вокруг корпуса поршня. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что подшипниковое устройство также включает в себя устройство контроля давления газа для контроля давления газа в пространстве. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что поршень снабжен газонепроницаемыми уплотнениями, которые расположены на расстоянии друг от др уга и эффективны между поршнем и цилиндром, а также тем, что между газонепроницаемыми уплотнениями 3 41427 поршень содержит, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, которое открывается в области нижней поверхности и предназначено для газа, идущего из источника. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что поршень содержит камеру высокого давления и камеру низкого давления, причем камера высокого давления сообщается с, по меньшей мере, одним выпускным отверстием и с устройством для подачи газа под давлением в камеру высокого давления, а камера низкого давления сообщается с пространством, образуемым газонепроницаемыми уплотнителями, поршнем и цилиндром, а также с выпускным устройством для выпуска газа из камеры низкого давления. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что поршень включает в себя нагнетательный клапан, который соединяет камеру высокого давления с камерой сжатия компрессора, и тем, что поршень включает в себя всасывающий клапан, который соединяет камеру низкого давления с камерой сжатия компрессора. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что компрессор включает в себя трубопровод, который соединяет камеру высокого давления с нагнетательной стороной компрессора, и трубопровод, который соединяет камеру низкого давления с всасывающей стороной компрессора. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что устройство для выпуска газа включает в себя, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, которое расположено в цилиндре и соединяет пространство, которое ограничено цилиндром, поршнем и газонепроницаемыми уплотнителями, эффективными между цилиндром и поршнем, таким образом, чтобы можно было выпускать газ из указанного пространства с помощью, по меньшей мере, одного выпускного отверстия. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что устройство контроля газа подсоединено, по меньшей мере, к одному выпускному отверстию для газа для регулирования давления газа в пространстве. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что он снабжен источником для поступления газа, который подлежит обработке компрессором. Особенностью предлагаемого поршневого компрессора является и то, что поршень представляет собой двухступенчатый поршень, а также тем, что трубопровод проведен в поршне и присоединен ко второй ступени компрессора, которая образует источник газа под давлением. Поставленная задача решается и во втором предлагаемом устройстве, которое, как и известный поршень для поршневого компрессора, включает в себя корпус поршня с кольцевыми элементами, а, согласно изобретению, один или несколько кольцевых элементов смонтированы вокруг, по меньшей мере, нижней половины периферии корпуса поршня и выходят за пределы корпуса поршня, а каждый из кольцевых элементов снабжен выпускным отверстием для газа, выходящего из источника, который предназначен для образова ния газовой пленки между кольцевым элементом и цилиндром поршневого компрессора. Первое предлагаемое устройство - горизонтальный поршневой компрессор - отличается тем, что подшипниковое устройство далее включает в себя: • источник, который осуществляет непрерывную подачу газа под давлением; • трубопровод, который соединен с указанным источником и открывается, по меньшей мере, в одном выпускном отверстии, находящемся в кольцевом элементе и предназначенном для подачи газа, выходящего из указанного источника в пространство между кольцевым элементом и цилиндром, причем расположение, по меньшей мере, одного выпускного отверстия и давление газа, поступающего из источника, таковы, что газ, подаваемый в пространство между кольцевым элементом и цилиндром, оказывает постоянное направленное вверх усилие на узел поршень/поршневой шток. Основная особенность второго предлагаемого устройства - поршня - подшипниковое устройство, которое фактически образует подшипниковую систему из поступающего извне сжатого газа, в которой газовая пленка образуется по меньшей мере в одном месте, или в нескольких местах между одним или несколькими кольцевыми элементами и цилиндром, причём газовая пленка, по меньшей мере, частично несет массу узла поршень/поршневой шток. Очень важно, что газовая пленка создается непрерывно, что позволяет ограничить, или, по возможности, полностью устранить создающий износ контакт между узлом поршень/поршневой шток и цилиндром. Очень важно также, чтобы толщина газовой пленки, которая на практике очень мала, все время была стабильной, иначе существует опасность того, что узел поршень/поршневой шток начнет колебаться в вертикальном направлении и снова возникнет чрезмерный износ частей. Для обеспечения высокой стабильности газовой пленки желательно использовать газоизолирующие средства, которые можно расположить между поршнем и цилиндром, и которые вместе с поршнем и цилиндром ограничивают пространство, отделенное от каждой из камер сжатия поршневого компрессора, в этом пространстве открывается, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, а также газовыпускное устройство для выпуска газа из указанного пространства. Желательно также, чтобы подшипниковое устройство имело устройство для контроля давления газа с целью контролировать давление газа в указанном пространстве. Контроль давления газа в изолированном пространстве между поршнем и цилиндром предполагает поддержание давления газа на определенном значении или в пределах допустимых значений, и этот контроль можно осуществлять любым подходящим способом. Например, можно создать цепь управления, где реальное давление газа сопоставляется с требуемым давлением. Давление газа предпочтительно контролировать путем установки или однократной регулировки соответствующи х средств контроля, например, путем установки клапанов, которые открываются или закрываются при определенном 4 41427 значении давления газа. Желательно разместить устройство для контроля давления газа в газовыпускном устройстве. Было обнаружено, что поршневые кольца очень хорошо подходят для создания газоизоляции в поршневых компрессорах указанного типа, если эти компрессоры имеют большие размеры, поскольку такие кольца обеспечивают надежную газоизоляцию при высоком давлении в тех случаях, когда допуски при изготовлении неизбежны, а также при различных температурных и механических расширениях. Идея по настоящему изобретению может быть использована для преобразования существующих компрессоров "маслосмазочного" типа в компрессоры "бессмазочного" типа, или для преобразования существующих "бессмазочных" компрессоров в "газосмазочные" компрессоры. Предпочтительные варианты реализации идеи по настоящему изобретению описаны в формуле изобретения и в нижеследующей части описания. Сущность настоящего изобретения более подробно раскрыта в вариантах его осуществления, которые показаны на чертежах, где: - на фиг. 1 схематично показан первый пример осуществления настоящего изобретения - горизонтальный поршневой компрессор в вертикальном разрезе; - на фиг. 2 показан пример наружного кольца (вид сбоку) в компрессоре, изображенном на фиг. 1; - на фиг. 3 дан вид снизу наружного кольца, изображенного на фиг. 2; - на фиг. 4 дан разрез по линии V-V наружного кольца, изображенного на фиг. 2; - на фиг. 5 схематично показан второй пример осуществления настоящего изобретения - горизонтальный поршневой компрессор в вертикальном разрезе; - на фиг. 6 схематично показан третий пример осуществления настоящего изобретения - горизонтальный поршневой компрессор в вертикальном разрезе; - на фиг. 7 схематично показан четвертый пример осуществления настоящего изобретения - горизонтальный поршневой компрессор в вертикальном разрезе. Горизонтальный поршневой компрессор 1, изображенный на фиг. 1, включает в себя корпус 2, в котором размещен цилиндр 3. Цилиндр 3 содержит поршень 4, который может совершать возвратно-поступательные движения в цилиндре 3. На фиг. 1 нижняя часть поршня показана в разрезе, а верхняя часть не разрезана. Поршневой шток 5 прикреплен к поршню 4 с правого конца, как показано на фиг. 1, а с левого конца, как показано на фиг. 1, он соединен с ползуном 6. Ползун 6 совершает возвратно-поступательные движения по прямой, расположенной горизонтально и находящейся в корпусе 2 компрессора, причем направление движениям задают направляющие 7. Движение ползуну 6 придает кривошипно-шатунный механизм, который хорошо известен и обычно применяется в горизонтальных поршневых компрессорах. Вращательное движение при водного вала 8 передается на ползун 6 посредством кривошипа 9, неподвижно сидящего на валу, и переходного стержня 10, который закреплен между кривошипом 9 и ползуном 6. Компрессор, показанный на фиг. 1, является компрессором двойного действия. Камеры сжатия 11 и 12 образуются в цилиндре 3 посредством поршня 4. Каждая из камер сжатия 11, 12 снабжена впускным клапаном 13, 14 и выпускным клапаном 15, 16, соответственно. При движении поршня 4 в направлении кривошипно-шатунного механизма, на фиг. 1 - налево, газ под давлением всасывания всасывается через впускной клапан 13 в камеру сжатия 11. В это же время газ, находящийся в камере сжатия 12, сжимается и выпускается под заданным давлением через выпускной клапан 16. Как указывает само название горизонтального поршневого компрессора, корпус 2 компрессора расположен на опорной плите так, что цилиндр 3 находится в горизонтальном положении. Согласно настоящему изобретению предлагается подшипниковая опора узла поршня/поршневого штока, образуемого поршнем 4 и поршневым штоком 5. Левый конец (как показано на фиг. 1) узла покоится посредством ползуна 6 на корпусе 2, причем смазочное масло обычно наносят между направляющими 7 и ползуном 6. Однако, этот способ опоры на ползун 6 не в состоянии предотвратить волочение поршня 4 вдоль нижней части стенки цилиндра 3, в частности, поскольку между ползуном 6 и направляющими 7 необходим определенный зазор, что позволяет наклонять ползун 6, а также поскольку тонкий поршневой шток 5 будет изгибаться. Иное несущее приспособление, которое обеспечивает опору узла поршень/ поршневой шток описано ниже. В примере осуществления настоящего изобретения, приведенном на фиг. 1, поршень 4 снабжен стержнем 17, который идет по одной линии с поршневым штоком 5 с другой стороны поршня 4. Стержень 17 проходит сквозь сальник 18 крышки 19 цилиндра 3. Свободный конец стержня 17 несет часть поршня 20, которая расположена во втором цилиндре 21, смонтированном на крышке 19 цилиндра. Под номером 22 схематически показан источник газа. Указанный источник газа, который может представлять собой, например, камеру, соединенную с нагнетательными клапанами 15 и 16 компрессора, сообщается с камерами сжатия 23 в цилиндре 21 посредством трубы 24, которая имеет установленный в ней всасывающий клапан 25. Стержень 17 имеет канал 26, который идет от торцевой поверхности части поршня 20 до камеры 27, образованной в поршне 4. Связь между отверстием 26 и камерой сжатия 23 контролируется посредством нагнетательного клапана 28, который размещен в части поршня 20 и который открывается, если в камере 23 создается достаточно высокое давление. Благодаря этому во время возвратно-поступательного движения узла поршень/поршневой шток газ в камере 27 всегда находится под давлением. Вокруг поршня 4, возле каждой торцевой поверхности расположено наружное кольцо (о котором более подробно будет сказано в описаниях фиг. 2, 3 и 4), которое закреплено в канавке, идущей по периферии корпуса 5 41427 поршня 4. Эти в целом идентичные наружные кольца 29 и 30 выступают на небольшое расстояние над поверхностью поршня 4. Поршневые кольца в сборе 31 также расположены вокруг корпуса поршня 4 в точке между наружными кольцами 29 и 30, чтобы газ не мог протечь из той части цилиндра 3, где давление высокое, в ту часть указанного цилиндра, где давление низкое. Как видно из фиг. 1, камера 27 поршня 4 сообщается с одним или несколькими выпускными отверстиями 32, 33, имеющимися в каждом наружном кольце. Источник, который образуется камерой 27 в сочетании с частью компрессора, которая подает газ под давлением в указанную камеру 27, должен быть сконструирован таким образом, чтобы в процессе работы компрессора газ под давлением непрерывно вытекал из камеры 27 в выпускные отверстия 32 и 33. Это означает, что давление в камере 27 в каждом случае должно быть выше, чем максимальное давление подачи газа в камерах сжатия 11 и 12. Газ образует газовую пленку между наружными кольцами 29, 30 и гладкой стенкой цилиндра 3. Несущая способность такой газовой пленки определяется по давлению газа в пленке и поверхности, на которой это давление действует на ту часть узла поршень/поршневой шток, которую необходимо поддерживать. В любом случае в рамках настоящего примера этой поверхностью будет участок нижней половины наружного кольца. В варианте поршневого компрессора по фиг. 1 (что не изображено на чертеже) в поршне 4 имеются клапаны, благодаря которым при определенном давлении газа в камерах сжатия 11, 12, в которых происходит сжатие поданного газа, сообщение между камерой 27 и выпускным отверстием 32 или 33, принадлежащим этой камере сжатия, перекрывается, и газовая пленка образуется только между поршнем 4 и цилиндром 3 с той стороны поршневых колец 31, где давление низкое. Значит, давление газа в камере 27 может быть ниже, чем в случае поршневого компрессора по фиг. 1, что очень просто достижимо. Благодаря некоторому наложению, возникающему, когда с одной стороны поршневых колец 31 образуется газовая пленка, а с другой стороны она распадается, газовая пленка постоянно присутствуе т между поршнем и цилиндром. В другом варианте осуществления изобретения, который не показан на чертеже, наружные кольца не размещены в канавках на корпусе поршня, но вместо этого корпус поршня состоит из нескольких отдельных сегментов, и наружное кольцо зажато между двумя сегментами. Вариант осуществления изобретения - наружные кольца 29 и 30 - далее описываются со ссылками на наружное кольцо 29, показанное на фиг. 2, 3 и 4. Наружное кольцо 29 представляет собой кольцевой элемент с точно цилиндрическим внутренним диаметром, который соответствует периферической канавке, которая будет образована на корпусе поршня и в которой размещается кольцо. Однако, наружная периферия наружного кольца 29 не является строго цилиндрической. Как видно на фиг. 2, нижний сегмент наружной периферии, когда наружное кольцо надето, имеет немного больший радиус, чем верхний сегмент, со единяющийся с ним. Нижний сегмент идет под определенным углом с каждой стороны от вертикали 34, и радиус соответствуе т радиусу цилиндра, вдоль которого движется наружное кольцо. Причина создания именно такой конструкции наружной периферии состоит в том, что для образования газовой пленки между поясом 29 и цилиндром 3 необходимо, чтобы поршень 4 мог сдвигаться немного вверх и должен оставаться достаточный зазор для механических и термических деформаций. Из фиг. 4 видно, что ниппель 35 ввинчен в наружное кольцо, причем отверстие наружу находится в круглом торце 36. Торец 36 несколько заглублен по сравнению с наружной периферией наружного кольца 29. Для создания газовой пленки важно, чтобы выпускное отверстие 37 в ниппеле 35 было достаточно малым, чтобы ограничивать поток газа. Выпускное отверстие 37 сообщается с камерой 27 через отверстие 38 в стенке поршня 4 (см. фиг. 1). Как уже упоминалось ранее, несущая способность такой газосмазывающей системы определяется, помимо прочего, по эффективной поверхности, на которой газовая пленка поддерживает узел поршень/поршневой шток. Чтобы получить большую поверхность, покрытую стабильной газовой пленкой, сеть канавок нанесена на нижний сегмент наружного кольца 29; это показано на фиг. 3. Сеть канавок состоит из двух параллельных основных канавок 39, 40, которые идут по обе стороны ниппеля 35. На фиг. 2 видно, что каждая основная канавка 39, 40, идет симметрично с каждой стороны вдоль выпускного отверстия 37 ниппеля 35, расположенного на вертикали 34. Центральная поперечная канавка 41 соединяет две основные канавки 39, 40 с выпускным отверстием 37. Концы основных канавок 39, 40 связаны друг с др угом поперечными канавками 42. Поперечные канавки 43-47, лежащие симметрично относительно вертикали 34, соединяют две основные канавки 39, 40 и таким образом образуют поля 48-55, Поля 48-55 лежат на одной поверхности с остальной частью нижнего сегмента наружного кольца 29. Вышеописанный узор канавок представляет собой только одно из возможных решений. В определенных ситуациях можно будет даже отказаться от узоров канавок и просто сделать одно или несколько выпускных отверстий в форме простых о тверстий. Предпочтительно изготовить наружные кольца 29 и 30 из материала, который обладает свойствами, позволяющими использовать этот материал в критических ситуациях, с тем, чтобы если газовая пленка неожиданно спадет, нежелательный износ стенки цилиндра не случится. По этой причине предпочтение отдается таким материалам, как тефлон (PTFE) или медный штейн. Выбирая материал для наружных колец, следует учесть, что газовая пленка в опорном приспособлении по настоящему изобретению не должна полностью предотвращать трение при контакте деталей поршня или не сможет на практике полностью предотвратить трение частей поршня по фиг. 1, наружных колец 29, 30 и цилиндра. На фиг. 1 очень схематично показан источник газа, который подается под давлением на соот 6 41427 ветствующие газовые подшипники в узле поршень/поршневой шток, причем газ подается снаружи под давлением; такое схематичное изображение говорит о том, что здесь можно использовать самые различные решения. В принципе основное условие по отношению к такому источнику состоит в том, что газ должен непрерывным потоком выходить из одного или нескольких выпускных отверстий, чтобы сохранялась газовая пленка между цилиндром и поршнем. Выпуск газа из выпускного отверстия в этом случае будет зависеть, помимо прочего, от давления в той области, куда поступает газ. Вот почему особенно важно в варианте изобретения по фиг. 1, чтобы источник мог подавать газ под давлением, которое выше, чем максимальное давление подачи газа в камере сжатия компрессора. Например, допустимо, чтобы источник формировался фазой более высокого давления того же компрессора или другим компрессором. Более того, в ситуации, когда газ из газовой пленки попадает в цилиндр, желательно, чтобы газ, поставляемый на газовые подшипники, поступал снаружи под тем же давлением, что и газ, подлежащий сжатию компрессором. Горизонтальный поршневой компрессор 1, показанный на фиг. 5, включает в себя корпус 2, в котором размещен цилиндр 3. Цилиндр 3 содержит поршень 4, который может совершать возвратно-поступательные движения в цилиндре 3. На фиг. 5 нижняя часть поршня 4 показана в продольном сечении, а верхняя часть не рассечена. Поршневой шток 5 прикреплен с правого конца (фиг. 5) к поршню 4, а с левого конца (фиг. 5) он соединен с ползуном 6. Движение ползуна 6 направляется с помощью направляющей 7 таким образом, что ползун может совершать возвратнопоступательные движения в горизонтальном направлении вдоль прямой в корпусе 2 компрессора. Движение ползуну 6 придает кривошипно-шатунный механизм, который хорошо известен и обычно применяется в горизонтальных поршневых компрессорах. Вращательное движение приводного вала 8 передается на ползун 6 посредством кривошипа 9, неподвижно сидящего на валу, и переходного стержня 10, который закреплен между кривошипом 9 и ползуном 6. Компрессор, показанный на фиг. 5, является компрессором двойного действия. Камеры сжатия 11 и 12 образуются в цилиндре 3 с помощью поршня 4. Камера сжатия 11 имеет впускной клапан 13 и выпускной клапан 15, камера сжатия 12 снабжена впускным клапаном 14 и выпускным клапаном 16. При движении поршня 4 в направлении кривошипно-шатунного механизма (налево на фиг. 5), газ под давлением всасывания всасывается через впускной клапан 13 в камеру сжатия 11. После того, как движение поршня 4 меняет направление на обратное, газ в камере сжатия 11 сжимается и выпускается под выпускным давлением через выпускной клапан 15. Как указывает само название горизонтального поршневого компрессора, корпус 2 компрессора расположен на опорной плите так, что цилиндр 3 находится в горизонтальном положении. Согласно настоящему изобретению предлагается подшипниковая опора узла поршень/поршневой шток, образуемого поршнем 4 и поршневым штоком 5. Ле вый конец (как показано на фиг. 5) указанного узла покоится посредством ползуна 6 на корпусе 2, причем смазочное масло обычно наносят между направляющими 7 и ползуном 6. Однако, этот способ опоры на ползун 6 не в состоянии предотвратить волочение поршня 4 вдоль нижней части стенки цилиндра 3, в частности, поскольку между ползуном 6 и направляющими 7 необходим определенный зазор, что позволяет наклоняться ползуну 6, а также поскольку тонкий поршневой шток 5 будет изгибаться. Иное подшипниковое устройство, которое обеспечивает опору узла поршень/поршневой шток будет описано ниже. Поршень 4 имеет полость, а перегородка 56 делит указанную полость на две камеры 57 и 58. Камера 57 сообщается посредством нагнетательных клапанов 59 и 60 с камерами сжатия 11 и 12. Клапаны 59 и 60 сконструированы таким образом, что открываются, когда давление в соответствующей камере сжатия становится достаточно высоким. Вокруг части нижней половины периферии поршня 4 находится один или несколько - в данном случае два - кольцевых элементов 61, 62 (указанных пунктирными линиями), каждый из которых имеет одно или несколько выпускных отверстий 63, 64. Указанные выпускные отверстия 63, 64 сообщаются с камерой 57, например, так, как сказано в описании к фиг. 1-4. Газ, выходящий из камеры 57 через выпускные отверстия 63, 64 образует очень тонкую газовую пленку между соответствующим кольцевым элементом и стенкой цилиндра. Благодаря присутствию поршневых колец в сборе 65, 66 на каждой стороне двух кольцевых элементов 61, 62, давление в районе газовых пленок между кольцевыми элементами 61, 62 и стенкой цилиндра всегда ниже, чем давление подачи в камерах сжатия 11 и 12. Благодаря тому, что камера 57 в каждом случае снабжается газом под давлением, которое очень близко к давлению подачи в камерах сжатия 11 и 12, осуществляется непрерывная подача газа в район образования газовых пленок. Газ, подаваемый в пространство между двумя комплектами поршневых колец в сборе 65, 66, конечно должен опять выходить. Газ выходит через отверстие 67 в стенке поршня 4, которое соединяет пространство между поршневыми кольцами 65, 66 с камерой 58. Указанная камера 58 в свою очередь сообщается с камерами сжатия 11 и 12 посредством всасывающих клапанов 68, 69. Если давление в соответствующей камере сжатия является достаточно низким, то соответствующий клапан всасывания 68 или 69 открывается и газ выпускается из камеры 58. Если объем камер 57 и 58 достаточно велик, то изменения в давлении в камерах 57, 58 будут ограниченными, и можно получить поток газа, необходимый для поддержания стабильной газовой пленки между кольцевыми элементами 61, 62 и стенкой цилиндра 3. Поршень 4, как описано выше и показано на фиг. 5, можно успешно использовать для преобразования существующи х поршневых компрессоров (типа "с масляной смазкой") в компрессоры "бессмазочного" типа. Поскольку поршень 4 имеет все элементы, необходимые для образования стабильной системы газовых подшипников, то доста 7 41427 точно просто заменить поршень, имеющийся в компрессоре, на поршень 4. Горизонтальный поршневой компрессор 1, изображенный на фиг. 6, включает в себя корпус 2, в котором размещается цилиндр 3. Цилиндр 3 содержит поршень 4, который совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 3. На фиг. 6 нижняя часть поршня 4 показана в разрезе, а верхняя часть не разрезана. Поршневой шток 5 прикреплен к поршню 4 своим правым концом (по фиг. 6), а его левый конец (по фиг. 6) соединен с ползуном 6. Ползун 6 совершает возвратно-поступательные движения в горизонтальном направлении в корпусе 2 компрессора, причем направление движению задают направляющие 7. Движение ползуну 6 придает кривошипно-шатунный механизм, который хорошо известен и обычно применяется в горизонтальных поршневых компрессорах. Вращательное движение приводного вала 8 передается на ползун 6 посредством кривошипа 9, неподвижно сидящего на валу, и переходного стержня, 10, который соединяет кривошип 9 с ползуном 6. Компрессор, показанный на фиг. 6, является компрессором двойного действия. Камеры сжатия 11 и 12 образуются в цилиндре 3 с помощью поршня 4. Камера сжатия 11 имеет впускной клапан 13 и выпускной клапан 15, камера сжатия 12 снабжена впускным клапаном 14 и выпускным клапаном 16. При движении поршня 4 в направлении кривошипно-шатунного механизма (налево на фиг. 6), газ под давлением всасывания всасывается через впускной клапан 13 в камеру сжатия 11. После того, как движение поршня 4 меняет направление на обратное, газ в камере сжатия 11 сжимается и выпускается под выпускным давлением через выпускной клапан 15. Как указывает само название горизонтального поршневого компрессора, корпус 2 компрессора расположен на опорной плите так, что цилиндр 3 находится в горизонтальном положении. Согласно настоящему изобретению предлагаются подшипниковое устройство для опоры узла поршень/поршневой шток, образуемого поршнем 4 и поршневым штоком 5. Левый конец (как показано на фиг. 6) указанного узла покоится посредством ползуна 6 на корпусе 2, причем смазочное масло обычно наносят между направляющими 7 и ползуном 6. Поршень 4 имеет полость, и перегородка 56 делит эту полость на две камеры 57 и 58. Два полых стержня 70 и 71 закреплены на поршне 4. Оболочка 72 цилиндра сконструирована таким образом, что образуются две камеры 73 и 74, и стержни 70 и 71 входят, соответственно, в камеры 73 и 74, причем герметичность обеспечивается соответствующими сальниками. Камера 73 соединена посредством трубы 75 с напорной камерой 76, которая в свою очередь соединена с двумя нагнетательными клапанами 15, 16 цилиндра 3. Камера 74 соединена через трубу 77 с камерой всасывания 78, которая, в свою очередь, соединена с всасывающими клапанами 13, 14 цилиндра 3. Такая схема обеспечивает непрерывную подачу газа под давлением в камеру 57, в то время как газ выходит из камеры 58. Вокруг части нижней половины периферии поршня 4 находится один или несколько - в данном случае два - кольцевых элементов 61, 62 (указанных пунктирными линиями), каждый из которых имеет одно или несколько выпускных отверстий 63, 64. Указанные выпускные отверстия 63, 64 сообщаются с камерой 57, например, так, как сказано в описании к фиг. 2-4. Газ, выходящий из камеры 57 через выпускные отверстия 63, 64, образует очень тонкую газовую пленку между соответствующим кольцевым элементом и стенкой цилиндра. Благодаря присутствию комплектов поршневых колец в сборе 65, 66 на каждой стороне двух кольцевых элементов 61, 62, давление в районе газовых пленок между кольцевыми элементами 61, 62 и стенкой цилиндра всегда ниже, чем давление подачи в камерах сжатия 11 и 12. Благодаря тому, что камера 57 в каждом случае снабжается газом под давлением, которое очень близко к давлению подачи в камерах сжатия 11 и 12, осуществляется непрерывная подача газа в район образования газовых пленок. Газ, подаваемый в пространство между двумя комплектами поршневых колец в сборе 65, 66, выходит через отверстие 67 в стенке поршня 4, которое соединяет пространство между поршневыми кольцами 65, 66 с камерой 58. Горизонтальный поршневой компрессор 1, изображенный на фиг. 7, включает в себя корпус 2, в котором размещается цилиндр 3. Цилиндр 3 содержит поршень 4, который совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 3. На фиг. 7 нижняя часть поршня 4 показана в разрезе, а верхняя часть не разрезана. Поршневой шток 5 прикреплен к поршню 4 своим правым концом (по фиг. 7), а его левый конец (по фиг. 7) соединен с ползуном 6. Ползун 6 совершает возвратно-поступательные движения в горизонтальном направлении в корпусе 2 компрессора, причем направление движению задают направляющие 7. Движение ползуну 6 придает кривошипно-шатунный механизм, который хорошо известен и обычно применяется в горизонтальных поршневых компрессорах. Вращательное движение приводного вала 8 передается на ползун 6 посредством кривошипа 9, неподвижно сидящего на валу, и переходного стержня 10, который соединяет кривошип 9 с ползуном 6. Компрессор, показанный на фиг. 7, является компрессором двойного действия. Камеры сжатия 11 и 12 образуются в цилиндре 3 с помощью поршня 4. Камера сжатия 11 имеет впускной клапан 13 и выпускной клапан 15, а камера сжатия 12 снабжена впускным клапаном 14 и выпускным клапаном 16. При движении поршня 4 в направлении кривошипно-шатунного механизма (налево на фиг. 7), газ под давлением всасывания всасывается через впускной клапан 13 в камеру сжатия 11. После того, как движение поршня 4 меняет направление на обратное, газ в камере сжатия 11 сжимается и выпускается под выпускным давлением через выпускной клапан 15. Как указывает само название горизонтального поршневого компрессора, корпус 2 компрессора расположен на опорной плите так, что цилиндр 3 находится в горизонтальном положении. 8 41427 Согласно настоящему изобретению предлагаются подшипниковое устройство для опоры узла поршень/поршневой шток, образуемого поршнем 4 и поршневым штоком 5. Левый конец (как показано на фиг. 7) указанного узла покоится посредством ползуна 6 на корпусе 2, причем смазочное масло обычно наносят между направляющими 7 и ползуном 6. Однако, этот способ опоры на ползун 6 не в состоянии предотвратить волочение поршня 4 вдоль нижней части стенки цилиндра 3, в частности, поскольку между ползуном 6 и направляющими 7 должен быть определенный зазор, что позволяет наклониться ползуну 6, а также поскольку тонкий поршневой шток 5 будет изгибаться. Иное подшипниковое устройство, которое обеспечивает опору узла поршня/поршневого штока, будет описано ниже. Поршень 4 имеет камеру 27, Камера 27 сообщается посредством нагнетательных клапанов 79 и 80 с камерами сжатия 11 и 12, соответственно. Клапаны 79 и 80 сконструированы таким образом, что они открываются, когда давление в соответствующей камере сжатия становится достаточно высоким. Вокруг части нижней половины периферии поршня 4 находится один или несколько - в данном случае два - кольцевых элементов 61, 62 (указанных пунктирными линиями), каждый из которых имеет одно или несколько выпускных отверстий 63, 64. Указанные выпускные отверстия 63, 64 сообщаются с камерой 27, например, так, как сказано в описании к фиг. 2-4. Газ, выходящий из камеры 27 через выпускные отверстия 63, 64 образует очень тонкую газовую пленку между соответствующим кольцевым элементом и стенкой цилиндра. Благодаря присутствию комплектов поршневых колец в сборе 65, 66 на каждой стороне двух кольцевых элементов 61, 62, давление в районе газовых пленок между кольцевыми элементами 61, 62 и стенкой цилиндра всегда ниже, чем давление подачи в камерах сжатия 11 и 12. Благодаря тому, что камера 27 в каждом случае снабжается газом под нужным давлением, осуществляется непрерывная подача газа в район образования газовых пленок. Газ, подаваемый в пространство между двумя комплектами поршневых колец в сборе 65,66, конечно должен опять выходить. Это достигается с помощью газовыпускного средства, в качестве которого в данном случае выступает выпускное отверстие 81 в стенке цилиндра 3. Указанное выпускное отверстие 81 расположено таким образом, что оно сообщается с пространством, ограниченным поршнем 4, цилиндром 3 и поршневыми кольцами 65, 66. С выпускным отверстием 81 соединено контрольное устройство 82, которое предназначено для контроля выхода газа через выпускное отверстие 81. С помощью этого устройства 82, в качестве которого может быть использован, например, простой дроссельный клапан, давление газа в указанном пространстве может быть постоянным, и получится очень стабильная газовая пленка. Способом по настоящему изобретению, который упоминается в описании к фиг. 7, очень просто преобразовать существующий поршневой компрессор, требующий смазки, в компрессор "бессмазочного" типа, или же снабдить "бессмазочный" компрессор газовым подшипниковым устройством. Для этого нужно только заменить старый поршень на поршень того типа, который показан на фиг. 7, хотя для того, чтобы обеспечить выпускное отверстие для газа, образующего газовую пленку, можно сделать отверстие для подачи масляной смазки, которое обычно имеется в цилиндре. Очевидно, что вышеописанные технические решения по подшипниковому устройству узла поршень/поршневой шток относительно стационарной части компрессора также можно использовать для компрессора простого действия или спаренных компрессоров. 9 Фиг. 1 41427 10 41427 Фиг. 2 Фиг. 4 Фиг. 3 11 Фиг. 5 41427 12 Фиг. 6 41427 13 Фиг. 7 41427 14 41427 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 15