Поршневий компресор

Реферат: UA 114865 U UA 114865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Технічне рішення належить до галузі машинобудування і може бути використане в одно- та багатоступінчастих компресорах, у тому числі, які застосовуються в автомобільних газонаповнювальних станціях для стиснення природного, попутного або інших вибухонебезпечних газів, а також в холодильній техніці та як пневматичний двигун. Відомий поршневий компресор, що складається з картера, колінчастого вала, шатуннопоршневої групи, блоків циліндрів з клапанами нагнітання та всмоктування, системи циркуляції та автоматичного підтримання рівня мастила, сальника, розташованого у мастильній кишені на боці виходу вала до двигуна, колінчастий вал виконаний збірним і складається з двох ексцентриків з противагами, кожний шатун посаджений на підшипник кочення, що встановлений на шатунній шийці колінчастого вала, а система циркуляції й автоматичного підтримання рівня мастила у картері виконана за допомогою бака статичного підпору мастила, що встановлений вище компресора і поплавкового регулятора рівня мастила, встановленого на зовнішньому боці компресора (патент України на винахід № 55132, "Компресор холодильний поршневий" МПК F04B 39/00, дата публікації 17.03.2003 р, Бюл. № 3). Наявність шатуна в компресорі призводить до виникнення значних бокових зусиль зі сторони поршня на стінки циліндра, що має наслідком суттєве скорочення робочого ресурсу таких компресорів та необхідність застосування складної системи змащення та циркуляції мастила. Вказаний недолік частково усувається в поршневому компресорі, який вибрано як прототип, що містить картер з розміщеним в ньому кривошипно-шатунним механізмом, який складається з колінчастого вала, шатунів і крейцкопфів, циліндри, встановлені з двох сторін картера, в передній частині яких розташовані маслознімачі, газові сальники з ущільнювальними камерами, поршні, розміщені в циліндрах і жорстко пов'язані з крейцкопфами через штоки, а маслознімачі розміщені спільно з газовими сальниками в передній частині циліндрів і між ними виконана кільцева проточка з каналом відводу аварійних витоків газу (патент України на корисну модель № 71175 "Компресор поршневий опозитний дворядний" МПК F04B 25/00, опублікований 10.07.2012 р., Бюл. № 13). Така конструкція компресора має значні габаритні розміри в напрямку осі циліндрів, потребує ретельного змащування крейцкопфів і, крім того, ускладнює монтаж-демонтаж під час ремонтно-профілактичних та складальних робіт. В основу корисної моделі поставлена задача зменшити розміри компресора в напрямку осі циліндрів, спростити конструкцію компресора і системи змащення та полегшити виконання робіт при монтажі і демонтажі окремих його складових. Поставлена задача вирішується в поршневому компресорі, що містить щонайменше один циліндр з клапанами нагнітання та всмоктування, картер з розміщеним в ньому колінчастим валом, поршень, розміщений в циліндрі і жорстко пов'язаний зі штоком, маслознімач, згідно з технічним рішенням, містить центральне колесо з внутрішніми зубами, що нерухомо закріплене в корпусі картера, шестірню, оснащену опорним пальцем, яка разом з центральним колесом утворює планетарну передачу, шестірня посаджена на перший підшипник, що встановлений на шатунній шийці колінчастого вала, а опорний палець шарнірно з'єднаний з головкою штока через другий підшипник. Крім того, згідно з технічним рішенням, шестірня одночасно контактує своїми зубами з внутрішніми зубами центрального колеса щонайменше в трьох точках, що утворюють криволінійний контактний шлях. Крім того, згідно з технічним рішенням як перший та другий підшипники застосовані голчасті підшипники. Технічне рішення пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 подано розріз загального вигляду компресора в першому положенні його складових; на фіг. 2 показано вигляд А-А фіг. 1; на фіг. 3 показано розташування основних вузлів компресора в другому робочому положенні; на фіг. 4 - профіль зубів при багатопарному зачепленні шестірні з центральним колесом; на фіг. 3 показана конструкція компресора при опозитному розташуванні двох циліндрів в горизонтальній площині. На фігурах 1 та 2 поршневий компресор містить щонайменше один циліндр 1 з клапанами нагнітання 2 та всмоктування 3, картер 4, складений із двох симетричних частин, з розміщеним в ньому колінчастим валом 5, 6 поршень 7, розміщений в циліндрі 1 і жорстко пов'язаний зі штоком 8, маслознімач 9, центральне колесо 10 з внутрішніми зубами 11 (див. також фіг. 4), що нерухомо закріплене в корпусі картера 4, шестірню 12, оснащену опорним пальцем 13, яка разом з центральним колесом 10 утворює планетарну передачу (10, 12), шестірня 12 посаджена 1 UA 114865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 на перший підшипник 14, що встановлений на шатунній шийці 15 колінчастого вала 5, 6 а опорний палець 13 шарнірно з'єднаний з головкою 16 штока 8 через другий підшипник 17. Нижня частина картера 4 містить незначну кількість мастила 18 на дні. На фіг. 4 шестірня 12 одночасно контактує своїми зовнішніми зубами 19 з внутрішніми зубами 11 центрального колеса 10 щонайменше в трьох точках 20, 21, 22, що утворюють криволінійний контактний шлях 23. В переважному варіанті виконання перший 14 та другий 17 підшипники виконані пальчастими. Опорний палець 13 може бути нерухомо прикріплений до шестірні 12 за допомогою щонайменше двох штифтів 24. Компресор працює наступним чином. При обертанні колінчастого вала 5,6 зовнішнім рушієм (електродвигуном тощо - на фігурах не показаний) шестірня 12 обертається в першому підшипнику кочення 14 навколо шатунної шинки 15 і одночасно оббігає по колу 25 (див. фіг. 2) центральне колесо 10 у відповідності до функціонування типової планетарної передачі. При цьому шестірня 12 виконує функції сателіта планетарної передачі, де в зачеплення входить не менше трьох пар зубів 11, 19 як це показано на фіг. 4, а опорний палець 13 описує в площині А-А гіпоциклоїду, яка при відповідному співвідношенні числа внутрішніх зубів 11 центрального колеса 10 та зовнішніх зубів 19 шестірні 12 перетворюється в вертикальну пряму. Опорний палець 13 виконує при цьому прямолінійні зворотно-поступальні рухи у вертикальному напрямку з обертанням навколо його осі його симетрії 26 (див. фіг. 1). Опорний палець 13 через другий підшипник 17, головку 16 штока 8 передає зусилля силового моменту зовнішнього рушія на поршень 7 і перемішує його в циліндрі 1 від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки і в зворотному напрямку за одне переміщення шестірні 12 по колу 25 на фіг. 2. При переміщенні поршня 7 вверх починаючи з нижньої мертвої точки, відкривається нагнітальний клапан 2 і відповідне газове середовище в робочому об'ємі 27 циліндра 1 витісняється в накопичувальну ємність (газгольдер) через клапан 2 у вихідний трубопровід (на фігурах не показаний). Процес нагнітання газового середовища в газгольдер через клапан 2 триває до моменту досягнення поршнем 7 верхньої мертвої точки. При цьому опорний палець 13 переміщується по прямій в верхню частину картера 4 як це показано на фіг. 3. При переміщенні поршня 7 вниз від верхньої мертвої точки на фіг. 3 нагнітальній клапан 2 закривається; відкривається всмоктувальний клапан 3 і через останній відповідне газове середовище засмоктується в робочий об'єм 27 циліндра 1 із вхідного трубопровода (на фігурах не показаний). В процесі обертання вхідного вала 5 процес всмоктування і нагнітання газового середовища в робочий об'єм 27 циліндра 1 циклічно повторюється. При цьому шестірня 12, головка штока 16 разом з підшипником 17 періодично занурюються в мастило 18 і розбризкують його в робочому об'ємі картера 4, утворюючи мастильний туман, який змащує також підшипник 14. Маслознімач 9 не пропускає надходження мастильного туману в нижню частину циліндра 1, що розташована під поршнем 7. Запропоноване технічне рішення дозволяє досить просто збільшити продуктивність компресора вдвічі за рахунок опозитного встановлення двох ідентичних циліндрів 1, розташованих на одній горизонтальній осі 28 (див. фіг. 5). В останньому випадку шток 29 другого опозитного поршня 30 прикріплений до спільної головки 16 і разом зі штоком 8 утворює один завершений вузол. Багатопарне зачеплення зубів 19 шестірні 12 з зубами 11 центрального колеса 10 на фіг. 4 забезпечує високу плавність ходу та надзвичайно низький рівень шуму при роботі компресора. Застосування планетарної передачі у формі центрального колеса 10 та шестірні 12 з голчатими підшипниками кочення дозволяє суттєво спростити конструкцію компресора, зменшити його розміри в напрямку розташування циліндрів та відмовитися від застосування крейцкопфів. Це дозволяє суттєво спростити систему циркуляції мастила для змащення вузлів компресора і збільшити його надійність та робочий ресурс. Випробування дослідного зразка безшатунного компресора, реалізованого на основі запропонованого технічного рішення, показало високі характеристики та відмінні результати. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Поршневий компресор, що містить щонайменше один циліндр (1) з клапанами нагнітання (2) та всмоктування (3), картер (4) з розміщеним в ньому колінчастим валом (5, 6), поршень (7), розміщений в циліндрі (1) і жорстко пов'язаний зі штоком (8), маслознімач (9), який відрізняється тим, що містить центральне колесо (10) з внутрішніми зубами (11), що нерухомо закріплене в корпусі картера (4), шестірню (12), оснащену опорним пальцем (13), яка разом з центральним колесом (10) утворює планетарну передачу, шестірня (12) посаджена на перший підшипник (14), що встановлений на шатунній шийці (15) колінчастого вала (5, 6), а опорний палець (13) шарнірно з'єднаний з головкою (16) штока (8) через другий підшипник (17). 2 UA 114865 U 5 2. Компресор за п. 1, який відрізняється тим, що шестірня (12) одночасно контактує своїми зубами (19) з внутрішніми зубами (11) центрального колеса (10) щонайменше в трьох точках (20, 21, 22), що утворюють криволінійний контактний шлях (23). 3. Компресор за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що як перший (14) та другий (17) підшипники застосовані пальчасті підшипники. 3 UA 114865 U 4 UA 114865 U 5 UA 114865 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 6