Поршневий холодильний компресор

Поршневий холодильний компресор, що містить картер, збірний колінчастий вал з односторонніми ексцентриками і шатунними осями, циліндри, поршні, з'єднані з колінчастим валом через поршневі пальці, та шатуни, що спираються через підшипники на шатунні шийки колінчастого вала, сальник, розміщений у сальниковій кишені з мастилом на боці виходу вала до двигуна, систему змащування, яка містить бак підпору мастила, І трубопроводи з вентилями, який відрізняється тим, що колінчастий вал оснащений двосторонніми ексцентриками, розміщеними між односторонніми ексцентриками, з'єднаними рознімним з'єднанням з шатунними осями, сальникова кишеня, заповнена мастилом, ізольована від картера і з'єднана з баком підпору мастила, в якому підтримують тиск, вищий ніж тиск зовнішнього середовища. Корисна модель відноситься до холодильної техніки, а конкретніше до обладнання для стискування газів, переважно холодильних агентів. Відомий аміачний компресор, наприклад типу П40, який складається з картера, колінчастого вала, шатунно-поршневої групи, блоків циліндрів з охолоджувальними оболонками, графітового сальника, встановленого в сальникову кишеню сполучену з картером, й системи змащування в складі мастильного насоса, редукційного клапана, фільтра, та трубопроводів. Шатунно-поршнева група у таких компресорів шатунними підшипниками ковзання спирається на шатунні шийки колінчастого вала, встановленого у картері на підшипниках кочення [див. Холодильные машины. Под общ,, ред. И.А. Сакуна Л.: Машиностроение:, Ленинград, отделение, 1985. - с. 122-аналог]. Недоліками компресора такої конструкції с недостатня надійність і низький ресурс безаварійної1 роботи, що суттєво залежить від безперервного змащування підшипників ковзання і відводу тепла тертя за рахунок подачі достатньої кількості мастила, в них при постійному тиску незалежно від коливання температури. Підшипники ковзання є досить точними тертьовими нарами, виконаними з матеріалів, які мають різні коефіцієнти температурного розширення. Виготовлення їх також потребує відповідного уста ткування й кваліфікації виконувачів, що не завжди можливо забезпечити під час ремонту. Відомий холодильний компресор що складається з картера, збірного колінчастого вала, на одній з сторін якого встановлений двигун, циліндрів, поршнів, поєднаних з колінчастим валом через поршневі пальці та шатуни, що спираються через підшипники кочення на шатунні шийки, які створені осями, встановленими між двома односторонніми ексцентриками. Компресор має сальник, встановлений у сальникову кишеню, Ідо сполучається з картером, і систему змащування розбризкуванням [Компресор холодильний поршневий. Патент №55132 А., Бюл. №3, 2003р. - прототип]. Недоліками відомого компресора є те, що компресор має кут розвалу циліндрів та кут між кривошипами 0 градусів, що призводить до поганого зрівноважування сил інерції і, як наслідок, підвищеної вібрації працюючого компресора. Робота у складі низькотемпературних холодильних машин призводить до необхідності стискування холодильного агенту від тиску, нижчого ніж тиск зовнішнього середовища, що наприклад, для аміачних холодильних компресорів має місце при температурах кипіння холодоагенту нижче ніж 33°С. Внаслідок цього виникає вірогідність проникнення зовнішнього повітря в холодильну систему через сальникове ущільнення і, як наслідок, пору CM CM 7422 шення нормальних умов роботи системи Крім того безаварійна робота вимагає високої чистоти циркулюючої суміші холодильного агенту і мастила тому що попадання твердих частинок (окалини іржі тощо) в торцеві ущільнення сальника може призвести до виходу їх із ладу, що потребує негайної аварійної зупинки компресора Попадання твердих частинок вірогідно при монтажі холодильної системи і в період ремонтних робіт холодильної системи в цілому, а також безпосередньо компресора Задача, на вирішення якої спрямований дана корисна модель, полягає у підвищенні технологічності та надійності роботи компресора Поставлена задача вирішується шляхом застосування збірного колінчастого вала, при виготовленні якого передбачено застосування крім односторонніх, ще і двосторонніх ексцентриків, встановлених між односторонніми, і поєднання їх роз'ємним з'єднанням з шатунними осями, а також герметизацією сальникової кишені від картера і з'єднання и з посудиною з мастилом, яка знаходиться ПІД ТИСКОМ ВИЩИМ, НІЖ ТИСК ЗОВНІШНЬОГО середовища Суть корисної моделі пояснюється Фіг 1, 2, З На Фіг 1 зображений загальний вигляд зібраного компресора з трубопроводами для підключення його в холодильну систему, на Фіг 2 - розріз АОА загального виду компресора, на Фіг 3 - варіант рознімання колінчастого валу Компресор складається з картера 1, збірного колінчастого валу 2, циліндрів 3, поршнів 4 з поршневими пальцями 5 та кільцями 6, сальника 7 який розташований у сальниковій кишені 8, клапанних дошок 9, всмоктувальних 10 і нагнітальних 11 клапанів, всмоктувальних 12 і нагнітальних 13 вентилів поєднаних з ВІДПОВІДНИМИ колекторами 14 і 15, шатунів 16, які поєднують поршні 4, через підшипники кочення 17 та поршневі пальці 5 з шатунними осями 18, колінчастого валу 2 на яких встановлені шатунні підшипники кочення 19 Колінчастий вал встановлюють у картері на корінні підшипники кочення 20 Колектори 14 і 15 трубопроводами 21 і 22 приєднують компресор до холодильної системи (на Фіг не показана) На трубопроводі 21 перед колектором встановлений вентиль 23 Сальникова кишеня 8 герметизована від картера компресора сальником 7, має штуцери 24 і 25 НИЖНІЙ штуцер 24 поєднаний із зливним трубопроводом з вентилем 26, трубопроводом з вентилем 27 з нижньою частиною бака 28, розташованого вище сальникової кишені 8, верхня частина якої через штуцер 25 трубопроводом 29 поєднана з верхньою частиною бака 28, який має трубопровід з вентилем ЗО Картер компресора має оглядове вікно 31 і штуцери 32 і 33 Штуцери 32 і 33 через вентилі 34 і 35 поєднані з регулятором рівня мастила 36, вхід в який має штуцер 37 Штуцер 33 трубопроводом з вентилем 38 поєднаний з всмоктувальним колектором 14 Картер компресора трубопроводом з вентилем 39 поєднаний з трубопроводом 21 до вентиля 23 На Фіг 3 зображений один з варіантів роз'ємного з'єднання збірного колінчастого вала 2, який складається з двох крайніх односторонніх ексцентриків 40 та 41 і середніх двосторонніх ексцентри ків 42 одного (як показано на Фіг 3) або декількох, які поєднані шатунними осями 18 Один кінець шатунних осей 18 сполучений з ексцентриками щільною посадкою, протилежний кінець з'єднаний з іншим ексцентриком шліцьовим з'єднанням 43 Поздовжнє переміщення ексцентрика відносно осі фіксують одним з відомих способів, наприклад гайкою 44 і стопорною шайбою 45 Для попередження можливості самовщгвинчування гайки 44 передбачена можливість фіксування и шплінтом або проволокою через отвори 46. Роз'ємне з'єднання ексцентриків і шатунних осей забезпечує можливість здійснювати заміну ПІДШИПНИКІВ кочення та повний ремонт колінчастого вала 2 На шатунні осі 18 через підшипники кочення 19 спираються шатуни 16 Компресор працює таким чином Для приклада розглянутий випадок, коли компресор працює у складі аміачної холодильної машини {на Фіг не показана), що включає випарник, конденсатор, мастилозбірник, ресивер та ІНШІ ОСНОВНІ елементи, при температурі кипіння холодильного агенту to=-40°C і температурі конденсації tk=20°C Компресор трубопроводами 21 і 22 поєднаний з випарником та конденсатором холодильної машини, через штуцер 37 з мастилозбірником, а трубопроводом з вентилем ЗО, наприклад, з паровим об'ємом ресивера При цьому між вентилем 30 і ресивером може бути встановлений регулятор тиску, настроєний на підтримання після нього тиску вищого, ніж тиск зовнішнього середовища При переміщенні поршня 4 вниз, об'єм створений циліндром 3, поршнем 4, який переміщується, та клапанною дошкою 9 збільшується і тиск агенту (аміаку) в ньому знижується Коли тиск агенту стане нижчим, ніж тиск у випарнику холодильної машини (~0,072МПа), відкривається всмоктувальний клапан 10 і агент через трубопровід 21, відкритий вентиль 23, колектор 14 та всмоктувальний вентиль 12 починає поступати в циліндр 3 компресора При переміщенні поршня 4 догори всмоктувальний клапан 10 зачиняється, агент стискується і, коли тиск агенту у циліндрі 3 стане вищим ніж тиск у конденсаторі холодильної машини (~0,8578МПа), відкривається нагнітальний клапан 11 і стиснений агент виштовхується з циліндра З через нагнітальний вентиль 13 колектор 15 і трубопровід 22 у конденсатор холодильної машини. Інші циліндри компресора працюють аналогічно При роботі компресора пари тертя (корінні, шатунні і поршневі підшипники 20,19 і 17, поршневі кільця і таке інше) змащуються мастилом, яке подають через штуцер 37 регулятора рівня 36 та вентиль 34 Регулятор рівня 36 через вентиль 35 і штуцер 33 поєднаний з верхньою частиною картера При цьому змащування може проводитися так як і у відомих компресорів мастилонасосом (на Фіг. не показаний) або розбризкуванням Картер сполучують зрівнювальним трубопроводом з вентилем 38 через колектор 14 з трубопроводом 21 і тиск у ньому підтримується рівним тискові, що відповідає температурі випаровування холодильного агенту у випарнику з урахуванням гідравлічного опору, тобто близько 0,071 МПа Сальник 7 змащується мастилом, що знаходиться у сальниковій кишені 8 Мастило подають у 7422 Сальникову кишеню з мастильного баку 28 по трубопроводу з вентилем 27. Повне заповнення мастилом сальникової кишені забезпечують трубопроводом 29 який поєднує верхню частину сальникової кишені через штуцер 25 з верхньою частиною мастильного бака 28, при цьому мастильний бак знаходиться вище сальникової кишені і під тиском, що перевищує тиск у навколишньому середовищі. Останнє досягають за рахунок з'єднання його через вентиль ЗО з одним з апаратів холодильної машини, наприклад з ресивером, який знаходиться під тиском вищим, ніж тиск навколишнього середовища. Герметизація сальникової кишені від картера запобігає підвищенню тиску у картері компресора вище тиску всмоктування пари холодильного агенту, а також проникнення зовнішнього повітря у компресор через сальник як при стабільній роботі компресора, так і в пускові періоди. Зміну мастила у сальниковій кишені, при необхідності, проводять шляхом зливу його через вентиль 26. Необхідний тиск (вищий ніж тиск навколишнього середовища) у мастильному баку 28 і, відповідно, у сальниковій кишені 8 встановлюють вентилем ЗО або, при необхідності, регулюючим пристроєм, встановленим перед ним (на Фіг. не показаний). Запропонована конструкція збірного колінчастого валу 2, в якому передбачене застосування крім односторонніх ексцентриків 40 і 41 ще і двосторонніх ексцентриків 42, встановлених між односторонніми, і поєднання їх роз'ємним з'єднанням з шатунними осями 18 дозволяє створювати компресора з кутом розвалу циліндрів та кутом між кривошипами відмінним від нуля градусів, тобто з більш зрівноваженим механізмом переміщення поршнів компресора з застосуванням підшипників кочення 19 в парах тертя нижня головка шатуна 16 - колінчастий вал. Використання підшипників кочення 17 в парах тертя поршневий палець 5 верхня головка шатуна також спрощує ремонт компресора, тому що вилучає з компресора пари тертя у вигляді підшипників ковзання. Герметизація сальникової кишені від картера і підтримання тиску в ній вище тиску зовнішнього середовища не допускає створення умов проникнення зовнішнього повітря крізь сальниковий пристрій при роботі компресора під вакуумом, тобто при застосуванні таких компресорів в низькотемпературних холодильних установках, а крім того в середньо-температурних холодильних установках при пускових режимах. Крім того запропонована конструкція дозволяє створити компресор для стискання холодильного агенту без забруднення його мастилом. Для цього достатньо установити відомі підшипники кочення сухого тертя (наприклад, закриті з густою змазкою або такі що змащуються твердими матеріалами чи 6 з самозмазувальними сепараторами), поршневі кільця виготовити з антифрикційного матеріалу (наприклад з антифрикційного графіту марки АО1500 або інших). В цьому разі з картера зливають мастило, закривають вентилі 34 і 35, а для поліпшення роботи підшипників кочення відвід тепла тертя може проводитися парами холодильного агенту, що подають на вхід циліндрів для стискання. Це досягається тим, що агент в циліндри подають через картер. Для цього доцільно трубопровід 21 поєднати з картером через трубопровід з вентилем 39. Цей трубопровід пропонуємо поєднати через додатковий штуцер встановлений у картері (на Фіг. не показаний), або через пристрій для встановлення оглядового вікна 31. В цьому разі замість оглядового вікна 31 закріплюють трубопровід з вентилем 39. Тоді для подачі агенту низького тиску через картер закривають вентиль 23, відкривають вентиль 39 і пару холодильного агенту з випарника подають через трубопровід 21, вентиль 39, картер 1, відкритий вентиль 38, всмоктувальні колектор 14 і вентиль 12 в циліндри 3 компресора. Така подача холодильного агенту дозволяє також забезпечити кращі умови при стисканні агенту тому що частина, тепла тертя поршневих кілець о стінки гільз циліндрів (в нижній частині гільзи) буде відводитись за рахунок підігріву агенту, що забезпечує необхідний для безпечної роботи компресора перегрів пари, яку подають у порожнину циліндрів на стискання. При цьому пару холодильного агенту стискають без забруднення мастилом, а торцеві ущільнення сальника працюють у звичайному режимі у сальниковій кишені заповненої рідиною мастила, що забезпечує надійну герметизацію місця виводу вала компресора для поєднання його з двигуном, який розташований в зовнішньому відносно холодильного агенту середовищі. Таким чином запропоновані технічні рішення в порівнянні з відомими дозволяють підвищити технологічність компресорів з кутом розвалу циліндрів та кутом між кривошипами відмінним від нуля градусів шляхом можливості заміни підшипників ковзання на підшипники кочення, знизити вірогідність проникнення зовнішнього повітря через сальникове ущільнення при режимах роботи коли тиск всмоктування нижчий за тиск навколишнього середовища, а крім того перетворити масляний поршневий компресор на компресор для стискування холодильного агенту без забруднення його мастилом, що дозволяє спрощувати конструкцію і підвищити енергетичну ефективність холодильної установки до складу якої" входить компресор, а також зменшити площу теплообмінних апаратів, які є невід'ємною частиною будь-якої холодильної установки. 14 39 31 23 22 13 21 12 8 Фіг. 1 З 16 6 11 9 4 10 17 5 19 EZZ3 Фіг. 2 9 2 41 Комп ютерна верстка М Мацело 40 Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького, 45, м Киш, МСП, 03680, Україна ДП Український інститут промислової власності', вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601