RU118371U1

RU118371U1 - PISTON PUMP COMPRESSOR

Info

Publication number: RU118371U1
Application number: RU2012107932/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Болштянский; Виктор Евгеньевич Щерба; Григорий Анатольевич Нестеренко; Василий Сергеевич Виниченко; Акан Каербаевич Кужбанов; Диана Анатольевна Кузеева
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2012-07-20

Abstract

Поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, разделяющий цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, причем между боковой поверхностью поршня и цилиндром имеется уплотняющий зазор в виде протяженной щели, а компрессорная и насосная полости соединены с источником и потребителем соответственно газа и жидкости с помощью обратных самодействующих клапанов, отличающийся тем, что в теле поршня размещена отделительная канавка, соединенная с насосной полостью через обратный самодействующий клапан. Piston pump-compressor containing a cylinder and a differential piston with a rod, dividing the cylinder into the upper compressor and lower pump cavities, and between the side surface of the piston and the cylinder there is a sealing gap in the form of an extended slot, and the compressor and pump cavities are connected to the source and consumer, respectively, of gas and liquid by means of self-acting check valves, characterized in that a separating groove is located in the piston body, connected to the pumping cavity through a self-acting check valve.

Description

Полезная модель относится к области насосо- и компрессоростроения и может быть использована при создании поршневых машин объемного действия, предназначенных для сжатия и подачи потребителю одновременно или попеременно жидкостей и газов.The utility model relates to the field of pump and compressor engineering and can be used to create volumetric reciprocating machines designed to compress and supply liquids and gases to a consumer simultaneously or alternately.

Известен поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, причем нижняя часть цилиндра заполнена жидкостью, а верхняя - газом (см., например, АС СССР №1078126 по заявке 3513877/25-06, кл. F04B 39/06, опубл. 07.03.84, Бюл. №9).Known piston pump-compressor containing a cylinder and a differential piston with a rod, and the lower part of the cylinder is filled with liquid, and the upper is filled with gas (see, for example, the USSR AS No. 1078126 according to the application 3513877 / 25-06, class. F04B 39/06, publ. 07.03.84, Bull. No. 9).

Известен также поршневой насос-компрессор, содержащий цилиндр и дифференциальный поршень со штоком, разделяющий цилиндр на верхнюю компрессорную и нижнюю насосную полости, причем между боковой поверхностью поршня и цилиндром имеется уплотняющий зазор в виде протяженной щели, а компрессорная и насосная полости соединены с источником и потребителем соответственно газа и жидкости с помощью обратных самодействующих клапанов (см. Виниченко B.C. «Конструкция и расчет поршневого насос-компрессора», автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Омск, 2011, стр.7, рис.1, стр.13, рис.4).A piston pump-compressor is also known, which contains a cylinder and a differential piston with a rod that separates the cylinder into the upper compressor and lower pump cavities, and there is a sealing gap in the form of an extended gap between the piston and cylinder faces and the compressor and pump cavities are connected to the source and consumer gas and liquid, respectively, using self-acting check valves (see Vinichenko BC “Design and Calculation of a Piston Pump-Compressor”, the dissertation 1st degree of candidate of technical sciences, Omsk, 2011, p. 7, fig. 1, p. 13, fig. 4).

Недостатком известных конструкций является их низкая работоспособность при работе насосной полости с высоким давлением жидкости, т.к. эта жидкость при высоком давлении нагнетания в насосной полости попадает в большом количестве через протяженную щель уплотнения в компрессорную полость, что чревато гидроударом, полностью выводящим из строя насос-компрессор.A disadvantage of the known designs is their low performance when the pump cavity with high fluid pressure, because this liquid at high discharge pressure in the pump cavity enters in large quantities through an extended seal gap into the compressor cavity, which is fraught with water hammer, completely disabling the pump-compressor.

Техническим результатом полезной модели является повышение работоспособности насос-компрессора.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the pump compressor.

Указанный технический результат достигается тем, что в теле поршня размещена отделительная канавка, соединенная с насосной полостью через обратный самодействующий клапан.The specified technical result is achieved by the fact that in the piston body there is a separation groove connected to the pump cavity through a self-acting check valve.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена схема насос-компрессора.Figure 1 shows a diagram of a pump-compressor.

На фиг.2 изображена схема насос-компрессора при ходе поршня вниз (ход нагнетания в насосной полости и ход всасывания в компрессорной полости).Figure 2 shows a diagram of a pump-compressor when the piston moves down (the discharge stroke in the pump cavity and the suction stroke in the compressor cavity).

На фиг.3 изображена схема насос-компрессора в конце хода поршня вверх (осуществляется нагнетание газа из компрессорной полости и нагнетание жидкости из насосной полости).Figure 3 shows a diagram of a pump-compressor at the end of the piston stroke upwards (gas is injected from the compressor cavity and liquid is pumped from the pump cavity).

Насос-компрессор состоит (см. фиг.1) из цилиндра 1, в котором с уплотняющим зазором 2, выполненном в виде протяженной щели, размещен дифференциальный поршень 3 со штоком 4. Поршень 3 делит цилиндр 1 на две полости - компрессорную 5 и насосную 6, заполненную жидкостью. Компрессорная полость 5 соединена с источником газа через обратный самодействующий всасывающий клапан 7 и с потребителем газа - через обратный самодействующий нагнетательный клапан 8. Насосная полость 6 соединена с источником жидкости через обратный самодействующий всасывающий клапан 9 и с потребителем жидкости - через обратный самодействующий нагнетательный клапан 10. В теле поршня 3 выполнена отделительная канавка 11, которая соединена с насосной полостью 6 через обратный самодействующий клапан 12 и канал 13. Уплотнения 14 предотвращают утечки жидкости в картер (условно не показан) насос-компрессора.The compressor pump (see Fig. 1) consists of a cylinder 1, in which with a sealing gap 2, made in the form of an extended gap, a differential piston 3 with a rod 4 is placed. Piston 3 divides cylinder 1 into two cavities - compressor 5 and pump 6 filled with liquid. The compressor cavity 5 is connected to a gas source through a self-acting check valve 7 and to a gas consumer through a self-acting check valve 8. The pump cavity 6 is connected to a fluid source through a self-check check valve 9 and to a fluid consumer through a self-check check valve 10. A separating groove 11 is made in the body of the piston 3, which is connected to the pump cavity 6 through a self-acting check valve 12 and a channel 13. Seals 14 prevent leakage fluids into the crankcase (not shown conditionally) of the pump-compressor.

Насос-компрессор работает следующим образом.The compressor pump operates as follows.

При ходе поршня 3 вниз (см. фиг.2) увеличивается объем компрессорной полости 5, давление в ней падает, всасывающий клапан 7 открывается, нагнетательный клапан 8 закрывается, и газ от источника попадает в компрессорную полость 5, происходит процесс всасывания (направление движения газа показано стрелками).When the piston 3 moves down (see FIG. 2), the volume of the compressor cavity 5 increases, the pressure in it drops, the suction valve 7 opens, the pressure valve 8 closes, and gas from the source enters the compressor cavity 5, the suction process occurs (gas movement direction shown by arrows).

В это же время объем насосной полости 6 уменьшается, давление находящейся в ней жидкости в связи с малой сжимаемостью жидкости резко увеличивается, что приводит к закрытию всасывающего клапана 9 и открытию нагнетательного клапана 10, жидкость из насосной полости 6 течет потребителю, происходит процесс нагнетания (направление движения жидкости показано стрелками).At the same time, the volume of the pump cavity 6 decreases, the pressure of the liquid in it increases sharply due to the low compressibility of the liquid, which leads to the closure of the suction valve 9 and the opening of the discharge valve 10, the liquid from the pump cavity 6 flows to the consumer, the injection process occurs (direction fluid movements are shown by arrows).

Под действием перепада давления между жидкостной 6 и компрессорной 5 полостями обратный клапан 12 закрывается, и жидкость течет вверх через уплотняющий зазор 2 и в канал 13. При этом жидкость заполняет отделительную канавку 11, и ее расхода недостаточно, чтобы и заполнить канавку 11, и преодолеть всю длину уплотняющего зазора 2, что предотвращает, таким образом, попадание жидкости в компрессорную полость 5.Under the action of a pressure differential between the liquid 6 and compressor 5 cavities, the check valve 12 closes and the liquid flows upward through the sealing gap 2 and into the channel 13. At the same time, the liquid fills the separation groove 11, and its flow rate is insufficient to fill the groove 11 and overcome the entire length of the sealing gap 2, which prevents, therefore, the ingress of fluid into the compressor cavity 5.

При ходе поршня 3 вверх (см. фиг.3) объем компрессорной полости 5 уменьшается, и давление газа в ней возрастает (происходит процесс сжатия), из-за чего клапан 7 закрывается. После достижения газом давления, равному давлению нагнетания, нагнетательный клапан 8 открывается, и сжатый газ начинает поступать потребителю, происходит процесс нагнетания (направление движения нагнетаемого газа показано стрелками).When the piston 3 moves upward (see FIG. 3), the volume of the compressor cavity 5 decreases, and the gas pressure in it increases (a compression process occurs), due to which the valve 7 closes. After the gas reaches a pressure equal to the discharge pressure, the discharge valve 8 opens, and the compressed gas begins to flow to the consumer, the injection process occurs (the direction of movement of the injected gas is shown by arrows).

В то же время объем насосной полости 6 увеличивается, давление в ней из-за малой сжимаемости жидкости резко падает, что приводит к закрытию нагнетательного клапана 10 и открытию всасывающего клапана 9, через который жидкость от источника поступает в насосную полость 6, происходит процесс всасывания (направление течения жидкости показано стрелками).At the same time, the volume of the pump cavity 6 increases, the pressure in it decreases sharply due to the low compressibility of the liquid, which leads to the closure of the discharge valve 10 and the opening of the suction valve 9, through which the liquid from the source enters the pump cavity 6, the suction process ( fluid flow direction is shown by arrows).

Под действием перепада давления между компрессорной 5 и насосной 6 полостями обратный клапан 12 открывается, и жидкость из отделительной канавки 11 через канал 13 начинает свободно сливаться в насосную полость 6, находящуюся под низким давлением (направление движения жидкости показано стрелкой). При этом объем канавки 11 практически полностью освобождается от жидкости.Under the action of a pressure differential between the compressor 5 and pump 6 cavities, the check valve 12 opens, and the liquid from the separation groove 11 through the channel 13 begins to freely merge into the pump cavity 6, which is under low pressure (the direction of fluid flow is indicated by an arrow). The volume of the groove 11 is almost completely freed from the liquid.

В дальнейшем цикл работы насос-компрессора повторяется.In the future, the cycle of the pump-compressor is repeated.

Наличие в теле поршня 3 отделительной канавки 11 и обратного клапана 12, соединяющего эту канавку с насосной полостью, позволяет предотвратить попадание сколь-нибудь значительного количества жидкости из насосной полости 6 в компрессорную полость 5 даже при сжатии жидкости до больших (10 МПа и более) давлений при обычном для одноступенчатого компрессора давлении нагнетания в компрессорной полости 5 около 0,6-0,8 МПа. Это обеспечивает полное отсутствие причины, по которой возможно появление гидроудара из-за наличия значительного количества жидкости в компрессорной полости.The presence in the body of the piston 3 of the separation groove 11 and the check valve 12 connecting this groove to the pump cavity allows preventing any significant amount of liquid from the pump cavity 6 from entering the compressor cavity 5 even when the liquid is compressed to high (10 MPa or more) pressures at a pressure typical for a single-stage compressor, the discharge pressure in the compressor cavity 5 is about 0.6-0.8 MPa. This ensures that there is no reason why water hammer may occur due to the presence of a significant amount of liquid in the compressor cavity.

Таким образом, в предложенной конструкции насос-компрессора практически полностью исключается явление гидроудара в компрессорной полости даже при работе насос-компрессора с высоким давлением нагнетания жидкости, что повышает работоспособность конструкции.Thus, in the proposed design of the pump-compressor, the phenomenon of water hammer in the compressor cavity is almost completely eliminated even when the pump-compressor is operated with a high liquid discharge pressure, which increases the operability of the structure.

Claims

A piston pump-compressor comprising a cylinder and a differential piston with a rod that separates the cylinder into the upper compressor and lower pump cavities, and there is a sealing gap in the form of an extended gap between the piston and cylinder faces, and the compressor and pump cavities are connected to the gas source and consumer, respectively and liquids using self-acting check valves, characterized in that a separating groove is placed in the piston body, connected to the pump cavity through self-feedback check valve.