Вільнопоршневий компресор з електромагнітним приводом

Винахід відноситься до компресоробудування і може бути використаний у вільнопоршневих компресорах з електромагнітним приводом. Відомо вільнопоршневий компресор з електромагнітним приводом, що містить два співвісно розташованих циліндрових блоки, кожний з яких містить у собі два опозитно розташованих циліндри з розміщеним між ними додатковим циліндром і встановленими в циліндрах з утворенням робочих камер поршнями, жорстко зв'язаними між собою, дві співвісні приводні електромагнітні котушки, що укладені в кільцевий магнітопровід і охоплюють додатковий циліндр, середні й крайні котушки компресора попарно електрично зв'язані між собою і з комутатором, який забезпечує навперемінне подання напруги живлення постійним током на середні та крайні приводні електромагнітні котушки, додаткові циліндри компресора мають у порівнянні з опозитними циліндрами більший діаметр і обладнані тонкостінними гільзами з антифрикційного немагнітного матеріалу, поршні додаткових циліндрів і кільцеві магнітопроводи виконано з магнітом'якого феромагнітного матеріалу, опозитно розташовані циліндри і встановлені в них поршні - з немагнітного матеріалу, циліндри обладнано усмоктувальними і нагнітальними клапанами (див. А.с. СРСР №1610068 МПК 5 F04В35/04. Опубл. 30.11.1990р., бюл. №44). Даний компресор обрано за прототип. Недоліком відомого вільнопоршневого компресора з електромагнітним приводом є недостатня рушійна сила, що утворюється на поршнях додаткових циліндрів, внаслідок чого обмежуються продуктивність компресора та можливість його роботи при більших силах протитиску в порожнинах циліндрів. В основу винаходу поставлено задачу збільшення рушійної сили, що утворюється на поршнях додаткових циліндрів вільнопоршневого компресора з електромагнітним приводом, шляхом раціональної зміни в компресорі характеру взаємодії електромагнітних полів. Це дозволить підвищити продуктивність компресора та забезпечити можливість його роботи при більших силах протитиску в порожнинах циліндрів. Поставлена задача досягається тим, що в вільнопоршневому компресорі з електромагнітним приводом, що містить два співвісно розташованих циліндрових блоки, кожний з яких містить у собі два опозитно розташовані циліндри з розміщеним між ними додатковим циліндром і встановленими в циліндрах з утворенням робочих камер поршнями, жорстко зв'язаними між собою, дві співвісні приводні електромагнітні котушки, що укладені в кільцевий магнітопровід і охоплюють додатковий циліндр, середні і крайні котушки компресора попарно електрично зв'язані між собою і з комутатором, який забезпечує навперемінне подання напруги живлення постійним током на середні та крайні приводні електромагнітні котушки, додаткові циліндри компресора мають у порівнянні з опозитними циліндрами більший діаметр і обладнані тонкостінними гільзами з антифрикційного немагнітного матеріалу, поршні додаткових циліндрів і кільцеві магнітопроводи виконано з магнітом'якого феромагнітного матеріалу, опозитно розташовані циліндри і встановлені в них поршні - з немагнітного матеріалу, циліндри обладнано усмоктувальними і нагнітальними клапанами, відповідно до винаходу, поршні додаткових циліндрів виконано з магнітотвердого феромагнітного матеріалу з подальшим їх намагніченням до насичення і встановлено в одному та другому циліндрових блоках з протилежною орієнтацією магнітних полюсів, приводні електромагнітні котушки в кожному циліндровому блоці з'єднані між собою ідентично, а саме, послідовно, із зустрічною орієнтацією утворюваних ними електромагнітних полів, а загальні виводи приводних електромагнітних котушок одного та другого циліндрових блоків підключено до загального виходу комутатора, який забезпечує подання напруги живлення котушок постійним током з періодичною зміною полярності вихідної напруги комутатора. Завдяки ознакам, властивим запропонованому винаходові, різко збільшуються рушійні сили, що утворюються на поршнях додаткових циліндрів компресора. Це пояснюється, по-перше, значним збільшенням втягувальної сили з боку одних котушок (середніх або крайніх, в залежності від полярності напруги, що подається комутатором) завдяки виконанню поршнів додаткових циліндрів у вигляді постійних магнітів і, по-друге, виникненням додаткової, вишто вхувальної сили з боку інших котушок (крайніх або середніх), електромагнітні поля яких направлено зустрічно електромагнітним полям втягувальних котушок. Тому збільшиться продуктивність компресора, буде забезпечена можливість його роботи при більших силах протитиску в порожнинах циліндрів. Оскільки приводні електромагнітні котушки в кожному циліндровому блоці з'єднані між собою ідентично, а поршні додаткових циліндрів встановлені в лівому та правому циліндрових блоках з протилежною орієнтацією їх магнітних полюсів, то поршні в ци х циліндрах будуть здійснювати опозитний рух. Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображено один з циліндрових блоків вільнопоршневого компресора з електромагнітним приводом без з'єднувальних трубопроводів і ресиверів, яких суть винаходу не стосується. Даний циліндровий блок розташований співвісно з непоказаним на кресленні другим циліндровим блоком. Він містить у собі опозитно розташовані циліндри 1, 2 і розміщений між ними додатковий циліндр 3, у яких встановлені жорстко зв'язані між собою поршні 4, 5, 6. Циліндри 1, 2 та поршні 4, 5 виконано з немагнітного матеріалу. Додатковий циліндр 3 обладнано тонкостінною гільзою 7 з антифрикційного немагнітного матеріалу. Додатковий циліндр 3 охоплюється кільцевим магнітопроводом 8 з магнітом'якого феромагнітного матеріалу з мінімально можливою коерцитивною силою. Поршень 6 додаткового циліндра 3 виконано з магнітотвердого феромагнітного матеріалу з подальшим його намагніченням до насичення. Поршень додаткового циліндра в другому циліндровому блоці встановлено з протилежною орієнтацією його магнітних полюсів. В кільцевий магнітопровід 8 укладені приводні електромагнітні котушки 9, 10, які з'єднані між собою послідовно, з зустрічною орієнтацією утворюваних ними електромагнітних полів, а загальні виводи 11, 12 котушок 9, 10 підключено до загального виходу комутатора 13, який забезпечує подання напруги живлення цих котушок постійним током з періодичною зміною полярності вихідної напруги комутатора 13. Приводні електромагнітні котушки в другому циліндровому блоці з'єднані між собою та їх загальні виводи 14, 15 підключено до загального виходу комутатора 13 строго ідентично тому, як це зроблено в показаному на кресленні циліндровому блоці. Вільнопоршневий компресор з електромагнітним приводом працює наступним чином. При включенні живлення комутатора 13 напруга подається по проводах 11, 12, 14, 15 на приводні електромагнітні котушки 9, 10 та аналогічні приводні електромагнітні котушки другого, непоказаного на кресленні, циліндрового блоку. Котушки кожного циліндрового блока утворюють ідентичні, протилежно направлені електромагнітні поля (стрілками показано напрями магнітних силових ліній котушок 9, 10 та поршня 5 додаткового циліндра 3). При показаному на кресленні варіанті напрямів утворюваних котушками 9, 10 електромагнітних полів положення поршня 6 відповідає початку його переміщення вправо. Спочатку рух поршня 6 вправо викликається втягувальною силою, що утворюється котушкою 9 завдяки тому, що магнітні силові лінії її електромагнітного поля і магнітні силові лінії поршня 6 мають узгоджені напрями. Цієї сили достатньо для початку руху поршня 6 разом з поршнями 4, 5, оскільки сили опору руху поршнів на початку їх ходу мінімальні. Як тільки поршень 6 почне переміщатися, визначиться напрям виштовхувальної сили, що утворюється котушкою 10. Вона також буде напрямлена вправо. Виштовхувальна сила пояснюється протилежними напрямами магнітних силових ліній електромагнітного поля котушки 10 і магнітного поля поршня 6. В міру переміщення поршня 6 вправо будуть інтенсивно збільшуватися як втягувальна сила з боку котушки 9, так і виштовхувальна сила з боку котушки 10. Величина сумарної рушійної сили, що утворюється на поршні 6, буде максимальною, коли він переміститься в крайнє праве положення. Оскільки в другому циліндровому блоці приводні електромагнітні котушки утворюють ідентично направлені електромагнітні поля, а поршень додаткового циліндра має в порівнянні з поршнем 6 протилежну орієнтацію магнітних полюсів, то він переміститься із крайнього правого в крайнє ліве положення, тобто буде здійснюватися опозитний рух поршнів в циліндрових блоках. Зміна полярності напруги на ви ході комутатора 13 викличе переміщення поршнів в циліндрових блоках в зворотних напрямах. Далі цикл роботи компресора повторюється. В будь-якому положенні поршнів в циліндрових блоках запропонованого компресора рушійна сила, що утворюється на поршнях додаткових циліндрів, буде значно більшою, ніж рушійна сила, прикладена до поршнів додаткових циліндрів в відомому вільнопоршневому компресорі з електромагнітним приводом, оскільки в запропонованомукомпресорі на ці поршні діє збільшений, за рахунок їхньої намагніченості, втягувальний магнітний потік та додатково утворений виштовхувальний магнітний потік. Таким чином, запропонований вільнопоршневий компресор з електромагнітним приводом має, у порівнянні з прототипом, значно більшу продуктивність і може працювати при більших значеннях протитиску в порожнинах циліндрів.