Компресорна установка з ручним настроюванням, автоматичним регулюванням і покажчиком виробності

Реферат: Компресорна установка з ручним настроюванням, автоматичним регулюванням і покажчиком виробності містить ресивер, корпус з циліндром, з поршнем і штоком, кривошипно-шатунний механізм з приводом, впускний і випускний трубопроводи, сполучені з ресивером. Додатково в установці між штоком і корпусом установлений порожнистий двоплечий важіль, одне плече якого шарнірно з'єднане зі штоком, друге плече - з корпусом, а середня частина через установлений в порожнині п'ятий рухомий фланець - з кривошипно-шатунним механізмом. В порожнині верхньої частини розміщена пружина, взаємодіюча одним торцем з п'ятим рухомим фланцем і другим торцем - з важелем, а в нижній частині - приймальний сильфон вхідних сигналів тиску, один торець якого зв'язаний з першим, а другий торець - з другим нерухомим фланцем з дроселем, і два диференціальні блоки автоматичного регулювання виробності. З них перший блок розміщений усередині четвертого сильфона, і виконаний у вигляді співвісних першого і другого сильфонів, зв'язаних одними торцями з першим спільним рухомим фланцем, а протилежними торцями - перший - з другим нерухомим фланцем, а другий - з другим рухомим фланцем, до якого приєднаний, розміщений у другому сильфоні, один торець третього сильфона, зв'язаного другим торцем спільною жорсткою тягою із першим рухомим фланцем, а другий диференціальний блок, послідовно розміщений усередині четвертого сильфона, і виконаний у вигляді п'ятого і шостого сильфонів, зв'язаних одними торцями з другим спільним рухомим фланцем і через спільну тягу - з першим рухомим фланцем, а другими торцями відповідно із другим рухомим фланцем і п'ятим рухомим фланцем, з яким з'єднаний другий торець четвертого сильфона, а його перший торець - із першим спільним рухомим фланцем. При цьому порожнина ресивера через гнучку пневмолінію і механізм настройки виробності, у вигляді крана-фіксатора, сполучена з приймальним сильфоном і другим сильфоном першого диференціального блока безпосередньо, з першим сильфоном - через дросель, четвертий сильфон виконаний замкненим, а третій і шостий сильфони через отвори в третьому і п'ятому UA 114586 U (12) UA 114586 U рухомих фланцях другого блока - з атмосферою. Також додатково установлений покажчик виробності зі шкалою, проградуйованою в одиницях виробності, закріпленою на важелі, і стрілкою, зв'язаною з п'ятим рухомим фланцем другого диференціального блока. UA 114586 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Компресорна установка належить до енергетичних засобів створення в ізольованих резервуарах надлишкового тиску газоподібних тіл, і зокрема, до поршневих компресорних установок з рідинним або повітряним охолодженням із змінною виробністю. Відома, найбільш близька за суттю і технічною реалізацією, поршнева компресорна установка із змінною виробністю, містить ресивер, корпус з циліндром, до якого прикріплений нагнітальний, сполучений через клапан з ресивером, і впускний з клапаном трубопроводи, розміщений усередині корпуса поршень зі штоком, кривошипно-шатунний механізм з джерелом енергії, зв'язаний зі штоком, мертвий простір і механізм змінювання виробності виконаний у вигляді додаткової порожнини постійної або змінної ємності, приєднуваної до мертвого простору автоматично або вручну. Для здійснення плавного регулювання виробності додатковий об'єм мертвого простору виконується у вигляді варіатора об'єму - циліндра з поршнем (див. кн. Черкасский В.Μ., Рауль Р.А. Насосы, компрессоры, вентиляторы. - Μ.: Госэнергоиздат, 1962. - с. 225-226). Однак, недоліками відомої компресорної установки є: значні габаритні розміри обумовлені залученням додаткової порожнини шкідливого простору; знос тертьових поверхонь циліндрично-поршневої групи спричинені повним ходом поршня незалежно від виробності, яка в процесі експлуатації компресора понижується; перевитрати енергії на привод компресора через відсутність автоматичного регулювання виробності стисненого повітря залежно від його споживання; неможливе настроювання компресора на необхідну постійну виробність, а також здійснення за нею поточного контролю. Отже, відома компресорна установка матеріалоємна, має низьку експлуатаційну ефективність і незручна в роботі. У зв'язку з цим поставлено задачу спрощенням конструкції зменшити матеріалоємність, зменшити знос тертьових поверхонь циліндрично-поршневої групи, забезпечити стабільну його виробність, а також створити зручності в роботі. Тому для спрощення конструкції, зменшення матеріалоємності і зносу тертьових поверхонь, забезпечення стабільної виробності і створення при цьому зручностей пропонується удосконалення поршневого компресора, суттєві ознаки якого полягають в тому, що знос тертьових поверхонь циліндрично-поршневої групи зменшується за рахунок автоматичного регулювання перемінного ходу і швидкості руху поршня, а поточний контроль і настройка компресора на необхідну виробність забезпечується додатково установленими покажчиком виробності і краном-фіксатором її настройки. Для вирішення поставленої задачі у запропонованій компресорній установці механізми настройки, автоматичного регулювання і поточного контролю (покажчик) виробності розміщені в додатково установленому між штоком і корпусом порожнистому двоплечому важелі, одне плече якого шарнірно з'єднане зі штоком, друге плече - з корпусом, а середня частина через, установлений в порожнині, п'ятий рухомий фланець - з кривошипно-шатунним механізмом. Причому у верхній частині порожнини розміщена пружина, взаємодіюча одним торцем з п'ятим рухомим фланцем і другим торцем - з важелем, в нижній частині - приймальний сильфон вхідних сигналів тиску, один торець якого зв'язаний з першим, а другий торець - з другим нерухомим фланцем з дроселем, а в середній частині - два диференціальні блоки автоматичного регулювання виробності. Перший блок розміщений усередині четвертого сильфона і виконаний у вигляді співвісних першого і другого сильфонів, зв'язаних одними торцями з першим рухомим фланцем, а протилежними торцями - перший - з другим нерухомим фланцем, а другий - з другим рухомим фланцем, до якого приєднаний, розміщений у другому сильфоні, один торець третього сильфона, зв'язаного другим торцем спільною жорсткою тягою із першим спільним рухомим фланцем, а другий диференціальний блок, послідовно розміщений усередині четвертого сильфона, і виконаний у вигляді п'ятого і шостого сильфонів, зв'язаних одними торцями з другим спільним рухомим фланцем і через спільну тягу - з першим рухомим фланцем, а другими торцями - відповідно із другим рухомим фланцем і п'ятим рухомим фланцем, з яким з'єднаний другий торець четвертого сильфона, а його перший торець - із першим спільним рухомим фланцем. Порожнина ресивера, через гнучку пневмолінію і механізм настройки виробності у вигляді крана-фіксатора, сполучена з приймальним сильфоном і другим сильфоном першого диференціального блока безпосередньо, з першим сильфоном - через дросель, четвертий сильфон виконаний замкненим, а третій, п'ятий і шостий сильфони через отвори в третьому і п'ятому рухомих фланцях другого блока - з атмосферою. Із зовнішнього боку верхньої частини важеля установлений покажчик виробності зі шкалою, проградуйованою в одиницях виробності, і закріпленою на важелі, і стрілкою, зв'язаною з п'ятим рухомим фланцем другого диференціального блока. 1 UA 114586 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Така конструкція дає можливість автоматично підтримувати вручну настроєний і зафіксований хід поршня, шляхом діючого на нього, через п'ятий рухомий фланець, сумарного тиску повітря за сигналами, пропорційними змінюванню тиску в порожнині ресивера, швидкості і прискоренню його змінювання, сформованими в першому і другому диференціальних блоках, і таким чином безступенево підвищити швидкодію ручного керування і автоматичного регулювання виробності компресорної установки залежно від витрати стисненого повітря споживачами. При цьому підвищиться ефективність використання компресорної установки за рахунок зменшення потужності на її приводі, зменшиться знос тертьових поверхонь деталей циліндрично-поршневої групи з підвищенням їх надійності і довговічності, а також покращаться умови праці завдяки зменшенню шуму на перехідних режимах роботи і створяться певні зручності при настроюванні і підтриманні необхідної виробності компресорної установки. На представленому кресленні показаний загальний вигляд запропонованої компресорної установки. Компресорна установка включає нерухомий циліндр 1 з поршнем 2, впускним 3 з впускним клапаном 4 і нагнітальним 5 трубопроводом з нагнітальним клапаном 6. Поршень 2 з'єднаний з одним кінцем штока 7, другий кінець якого зв'язаний з одним (верхнім) плечем додатково установленого порожнистого двоплечого важеля 8, друге (нижнє) плече якого шарнірно з'єднано з корпусом 9, а середня частина - з шатуном 10, який зв'язаний з колінчастим валом 11 привода компресорної установки. У верхній частині осьової порожнини важеля 8 установлена пружина 12, один торець якої впирається у важіль, а протилежний торець - в одинбік п'ятого рухомого фланця 13, шарнірно з'єднаного з шатуном 10, з можливістю переміщатися вздовж вісі порожнини важеля. В нижній частині важеля 8 розміщений перший нерухомий фланець 14, з яким зв'язаний одним торцем приймальний сильфон 15, а його протилежний торець - з другим нерухомим фланцем 16. Над фланцем 16 установлені два диференціальні блоки, перший з яких виконаний у вигляді першого 17 і другого 18 сильфонів, зв'язаних одними торцями із спільним першим рухомим фланцем 19, а протилежними торцями - перший сильфон 17-3 другим нерухомим фланцем 16, а другий сильфон 18 - з другим рухомим фланцем 20. Фланець 19 спільною тягою 21 жорстко з'єднаний з фланцем 22 третього сильфона 23, який другим торцем зв'язаний з другим рухомим фланцем 20. Другий блок розміщений усередині додаткового четвертого сильфона 24 і виконаний у вигляді двох співвісних п'ятого 25 і шостого 26 сильфонів, зв'язаних своїми одними торцями з другим спільним рухомим фланцем 27 і через спільну тягу 21-3 рухомим фланцем 19, а другими торцями - відповідно із рухомим фланцем 20 сильфона 18 і рухомим фланцем 13, з яким з'єднаний другий торець сильфона 24, співвісно розміщеного в порожнині важеля 8. З порожниною ресивера 28 через гнучку пневмолінію 29 і кран-фіксатор 30 сполучена камера приймального сильфона 15 і камера другого сильфона 18 першого диференціального блока через гнучку пневмолінію 31 безпосередньо, а камера першого сильфона 17 блока через дросель 32. Камери сильфонів 23, 25, через отвори у фланцях 20, 27 блоків постійно сполучені з атмосферою. З нагнітальним трубопроводом 5 компресора порожнина ресивера 28 сполучена пневмолінією 33. Із ресивера 28 надлишковий тиск стравлюється в атмосферу через регулювальний клапан 34, а відбір стисненого повітря для споживачів здійснюється через пневмолінію 35. Для контролю за величиною тиску повітря у порожнині ресивера використовують манометр 36. Виробність компресорної установки настроюється за величиною тиску повітря у камері приймального сильфона 15, який змінюється краном-фіксатором 30. Для контролю за виробністю компресорної установки вона оснащена покажчиком, виконаним у вигляді шкали 37 проградуйованої в одиницях виробності, закріпленої на важелі 8, і стрілки 38, закріпленої на рухомому фланці 13 другого диференціального блока. Компресорна установка працює наступним чином. У випадку відсутнього надлишкового тиску повітря у порожнині ресивера 28 абсолютний тиск в ній і в камерах сильфонів рівний атмосферному. При цьому пружина 12, долаючи зусилля опору жорсткості матеріалу стінок сильфонів приймального і диференціальних блоків, утримує п'ятий рухомий фланець 13 у крайньому (нижньому) положенні, забезпечуючи найбільше відхилення верхнього плеча важеля 8 і виробність компресорної установки. Внаслідок обертання колінчастого вала 11 шатун 10 здійснює плоско-паралельний рух і при переміщенні його вправо діє на середню частину двоплечого важеля 8, повертаючи його вправо на певну величину. В результаті переміщення верхньої частини важеля 8 шток 7 разом із поршнем 2 переміститься вправо, створюючи розрідження у безштоковій порожнині циліндра 1. 2 UA 114586 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Під дією атмосферного тиску повітря відкривається впускний клапан 4, через отвір якого по впускному трубопроводу 3 повітря із оточуючого середовища надходить у безштокову порожнину циліндра 1. Після проходження поршнем 2 правої мертвої точки і переміщення його вліво тиск у безштоковій порожнині підвищується, впускний клапан 4 закривається, а нагнітальний клапан 6 відкривається і стиснене повітря через нагнітальний трубопровід 5 і пневмолінію 33 надходить у порожнину ресивера 28, підвищуючи в ній тиск. При цьому компресорна установка працює в режимі максимальної виробності, на що вкаже на шкалі 37 стрілка 38 покажчика, яка буде займати крайнє нижнє положення. У міру наповнення стисненим повітрям порожнини ресивера 28 і підвищення в ній тиску, під яким повітря через кран-фіксатор 30 і гнучку пневмолінію 29 надходитиме у приймальний сильфон 15, з якого через дросель 32 - у перший сильфон 17, а пневмолінією 31 у другий сильфон 18 першого диференціального блока, підвищуючи в них тиск. Однак, через наявність дроселя 32 тиск у сильфоні 17 наростатиме повільніше, ніж в сильфоні 18, внаслідок чого рухомий фланець 19 і, зв'язаний з ним через тягу 21, фланець 22 переміститься униз, зменшуючи об'єм камери сильфона 18, і пропорційно, збільшуючи в ній тиск. Отже, в першій фазі перехідного процесу автоматичного регулювання виробності в сильфоні 18 першого диференціального блока будуть додаватисядва тиски: - перший, пропорційний змінюванню тиску в порожнині ресивера 28 і приймальному сильфоні 15 і другий, пропорційний швидкості (першій похідній) його змінювання. Крім цього, через наявність жорсткого зв'язку між фланцями 27, 19 при переміщенні рухомого фланця 13 догори рухомий фланець 27 переміщується з відносно меншою швидкістю, що викличе розтягування сильфона 26 і додаткове зменшення об'єму в сильфоні 24, а отже, і додаткове підвищення в ньому тиску. Останнє забезпечить рухомому фланцю 13 другого диференціального блока також додаткове переміщення на величину, пропорційну прискоренню (другій похідній) його змінювання. Таким чином, абсолютний тиск в сильфоні 24 буде складатися з трьох тисків пропорційних змінюванню вхідного тиску, а також швидкості (першій похідній) і прискоренню (другій похідній) його змінювання. Під дією результуючого тиску, рухомий фланець 13, долаючи зусилля опору пружини 12, буде уже з більшою швидкістю переміщуватись в бік верхнього плеча важеля 8, тим самим зменшуючи його передаточне відношення, і відповідно, переміщення штока 7 і поршня 2. Внаслідок різкого безступеневого зменшення ходу поршня різко зменшиться і виробність компресорної установки, яка з більшою точністю буде відповідати тій кількості повітря, яка надходитиме з порожнини ресивера до споживача, на що вкаже переміщення догори стрілки 38 по шкалі 37. З відбором частини стисненого повітря і пониження тиску в порожнині ресивера 28 і приймальному сильфоні 15 перший і другий диференціальні блоки будуть працювати аналогічно, лише з тією різницею, що їх рухомі деталі будуть переміщатися у зворотному напрямку, безступенево різко збільшуючи при цьому передаточне відношення важеля 8 і хід поршня 2, а отже і виробність компресорної установки. У випадку, коли відбір стисненого повітря із порожнини ресивера 28 повністю припиниться, хід поршня 2 зменшиться настільки, що подача повітря в порожнину ресивера також припиниться. Компресорна установка працюватиме на холостому режимі, на що вкаже на шкалі 37 стрілка 38 покажчика, яка буде займати крайнє верхнє положення. В описаних випадках роботи необхідна виробність компресорної установки, залежно від величини відбору із порожнини ресивера стисненого повітря, підтримується автоматично. Однак, в даному технічному рішенні є можливість ручного змінювання і фіксації виробності при будь-якому за величиною відборі стисненого повітря. Для цього достатньо краном 30 зафіксувати у приймальному сильфоні 15 тиск повітря, а отже, хід поршня 2, який відповідатиме за показами стрілки 38 необхідній виробності. Таке технічне рішення, завдяки гнучкості ручного настроювання і безступеневого швидкодіючого автоматичного регулювання, забезпечує можливість одержувати оптимальні режими експлуатації запропонованої компресорної установки. Використання компресорної установки, в порівнянні з уже відомими, дасть можливість: - вилученням порожнини шкідливого простору спростити конструкцію і зменшити матеріалоємність установки; - підвищити надійність і довговічність циліндрично-поршневої групи за рахунок зменшення її зносу, а також понизити потужність привода на режимах роботи з малим ходом поршня; - підвищити точність автоматичного регулювання і стабільність виробності за рахунок включення в закон регулювання додаткових сигналів пропорційних першим двом похідним від змінювання тиску; 3 UA 114586 U 5 - безступенево настроювати, регулювати і фіксувати виробність; - підвищити виробність зменшенням прориву стисненого повітря в циліндрично-поршневому з'єднанні, завдяки меншому його зносу і збільшеній швидкості руху поршня; - покращити умови праці в зоні роботи компресорної установки за рахунок усунення режимів стравлювання із ресивера надлишкового тиску і пониження частоти обертання холостого ходу привода; - створити зручності при настроюванні, поточному контролі і обліку виробності компресорної установки, що в цілому підвищить ефективність їх використання і дасть народному господарству певний економічний ефект. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 40 Компресорна установка з ручним настроюванням, автоматичним регулюванням і покажчиком виробності, що містить ресивер, корпус з циліндром, з поршнем і штоком, кривошипно-шатунний механізм з приводом, впускний і випускний трубопроводи, сполучені з ресивером, який відрізняється тим, що в ній додатково між штоком і корпусом установлений порожнистий двоплечий важіль, одне плече якого шарнірно з'єднане зі штоком, друге плече - з корпусом, а середня частина через установлений в порожнині п'ятий рухомий фланець - з кривошипношатунним механізмом, причому в порожнині верхньої частини розміщена пружина, взаємодіюча одним торцем з п'ятим рухомим фланцем і другим торцем - з важелем, а в нижній частині приймальний сильфон вхідних сигналів тиску, один торець якого зв'язаний з першим, а другий торець - з другим нерухомим фланцем з дроселем, і два диференціальні блоки автоматичного регулювання виробності, з яких перший блок розміщений усередині четвертого сильфона, і виконаний у вигляді співвісних першого і другого сильфонів, зв'язаних одними торцями з першим спільним рухомим фланцем, а протилежними торцями - перший - з другим нерухомим фланцем, а другий - з другим рухомим фланцем, до якого приєднаний, розміщений у другому сильфоні, один торець третього сильфона, зв'язаного другим торцем спільною жорсткою тягою із першим рухомим фланцем, а другий диференціальний блок, послідовно розміщений усередині четвертого сильфона, і виконаний у вигляді п'ятого і шостого сильфонів, зв'язаних одними торцями з другим спільним рухомим фланцем і через спільну тягу - з першим рухомим фланцем, а другими торцями - відповідно із другим рухомим фланцем і п'ятим рухомим фланцем, з яким з'єднаний другий торець четвертого сильфона, а його перший торець - із першим спільним рухомим фланцем, при цьому порожнина ресивера через гнучку пневмолінію і механізм настройки виробності, у вигляді крана-фіксатора, сполучена з приймальним сильфоном і другим сильфоном першого диференціального блока безпосередньо, з першим сильфоном - через дросель, четвертий сильфон виконаний замкненим, а третій і шостий сильфони через отвори в третьому і п'ятому рухомих фланцях другого блока - з атмосферою, а також додатково установлений покажчик виробності зі шкалою, проградуйованою в одиницях виробності, закріпленою на важелі, і стрілкою, зв'язаною з п'ятим рухомим фланцем другого диференціального блока. 4 UA 114586 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5