×
13.01.2017
217.015.7bb8

Результат интеллектуальной деятельности: СТУПЕНЬ ПОРШНЕВОЙ ГИБРИДНОЙ МАШИНЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных поршневых машин для сжатия газа с независимым активным жидкостным охлаждением. Устройство содержит цилиндр 1 с поршнем 2 и рабочей полостью 3, имеющей всасывающий 4 и нагнетательный 5 клапаны, соединенные со всасывающей 6 и нагнетательной 7 линией, соединенной с газовым ресивером 8. На линии нагнетания 7 имеются участки сужения 9 и расширения 10. Зона перехода 11 соединена каналом 12 с выходом жидкости из рубашки охлаждения 13. Канал входа 14 соединен с рубашкой охлаждения 13 через бачок 15, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода 11, и канал 16. Ресивер 8 соединен с бачком 15 через канал 17. При работе машины газ попадает в участок сужения 9, где, в соответствии с уравнением Бернулли, его скорость возрастает, а давление падает. Под действием перепада давления жидкость поднимается из рубашки 13 по каналу 12, потоком газа перемещается к входу в канал 14 и стекает в него под действием гравитационных сил, возвращаясь в бачок 15. Охлаждение цилиндра производится без дополнительных устройств, снижается масса и габариты машины при сохранении высокого КПД. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области энергетики и компрессоростроения и может быть использовано при создании экономичных поршневых машин для сжатия газа с независимым активным жидкостным охлаждением цилиндропоршневой группы.

Известна ступень поршневой машины, содержащей цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером (см., например, книгу Б.С. Фотин, И.Б. Пирумов, И.К. Прилуцкий, П.И. Пластинин «Поршневые компрессоры». - Л.: Машиностроение, 1987, стр. 5, рис. B1).

Известна также ступень поршневой машины, содержащей цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером, причем цилиндр имеет жидкостную рубашку, соединенную каналами входа и выхода с устройством для прокачки жидкости (см., например, книгу Б.С. Фотин, И.Б. Пирумов, И.К. Прилуцкий, П.И. Пластинин «Поршневые компрессоры». - Л.: Машиностроение, 1987, стр. 185-185, рис. 6.32). Данное устройство является наиболее близким к заявляемому по конструкции и принципу работы.

В этой ступени рабочая полость омывается охлаждающей жидкостью, и имеется возможность получения сравнительно высокой степени повышения давления при удовлетворительном КПД. Однако конструкция ступени весьма громоздка из-за необходимости иметь дополнительно приводной механизм подачи охлаждающей жидкости и сам механизм в виде жидкостного насоса, что увеличивает массу машины, усложняет ее конструкцию, увеличивает стоимость и общие затраты мощности на сжатие газа. Все это вместе взятое увеличивает приведенную стоимость сжатого газа и снижает общую эффективность ступени поршневой машины.

Задачей изобретения является снижение приведенной стоимости сжатого газа и увеличение общей эффективности работы ступени поршневой машины.

Указанная задача решается тем, что в ступени поршневой машины, содержащей цилиндр и размещенный в нем поршень с образованием рабочей полости, имеющей всасывающий и нагнетательный клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей и нагнетательной линией, которая соединена с газовым ресивером, причем цилиндр имеет жидкостную рубашку, соединенную каналами входа и выхода с устройством для прокачки жидкости, согласно заявляемому изобретению устройство для прокачки жидкости выполнено в виде части линии нагнетания, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения и соединенной в зоне перехода от сужения к расширению каналом выхода жидкости из рубашки охлаждения.

Часть линии нагнетания, содержащая последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, в зоне перехода от сужения к расширению может содержать пластину, перекрывающую с зазором сечение канала выхода жидкости из рубашки охлаждения, причем эта пластина имеет протяженность вдоль потока газа по направлению к каналу входа в рубашку охлаждения. Эта пластина также может иметь рифленую поверхность, обращенную в сторону упомянутого канала.

Между каналом входа в рубашку охлаждения и самой рубашкой может быть установлен резервный бачок, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода от сужения к расширению участка линии нагнетания, а между нагнетательным клапаном и участком сужения и расширения линии нагнетания может быть установлен дополнительный ресивер, который может иметь рубашку охлаждения, вход которой подсоединен к выходу рубашки цилиндра, а выход - к зоне перехода от сужения к расширению линии нагнетания.

Часть линии нагнетания, содержащая последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, может быть соединена с нагнетательным клапаном через ресивер.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично изображено продольное сечение ступени поршневой машины.

На фиг. 2 показан участок сужения и расширения нагнетательного трубопровода с пластиной, перекрывающей с зазором сечение канала выхода жидкости из рубашки охлаждения.

На фиг. 3 показан фрагмент ступени машины, в которой для сглаживания пульсации нагнетаемого потока сжатого газа и его охлаждения между нагнетательным клапаном и участком сужения и расширения линии нагнетания установлен дополнительный ресивер.

На фиг. 4 показано сечение ступени, в которой часть линии нагнетания, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения и расширения, соединена с нагнетательным клапаном через ресивер.

Ступень гибридной поршневой машины (фиг. 1) содержит цилиндр 1 и размещенный в нем поршень 2 с образованием рабочей полости 3, имеющей всасывающий 4 и нагнетательный 5 клапаны, соединенные, соответственно, со всасывающей 6 и нагнетательной 7 линией, которая соединена с газовым ресивером 8 через устройство для прокачки жидкости, которое выполнено в виде части линии нагнетания 7, содержащей последовательно по ходу движения нагнетаемого газа участки сужения 9 и расширения 10 и соединенной в зоне перехода 11 от сужения к расширению каналом 12 выхода жидкости из рубашки охлаждения 13 цилиндра 1. Канал входа 14 соединен с рубашкой охлаждения 13 через резервный бачок 15, уровень жидкости в котором ниже зоны перехода 11, и канал 16.

Ресивер 8 соединен с резервным бачком 15 через канал 17, поршень 2 приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом 18, размещенным в картере 19 ступени машины, который частично заполнен смазочным маслом.

В зоне 11 перехода от сужения 9 к расширению 10 (фиг. 2) установлена пластина 20, перекрывающая с зазором A сечение канала 12 выхода жидкости из рубашки 13 охлаждения, причем эта пластина имеет протяженность вдоль потока газа по направлению к каналу 14 входа в рубашку 13 охлаждения и имеет рифленую поверхность, обращенную в сторону канала 12.

На фиг. 3 показан вариант ступени машины, в котором между нагнетательным клапаном 5 и участком сужения 9 и расширения 10 линии нагнетания 7 установлен дополнительный ресивер 21, который имеет рубашку охлаждения 22, вход 23 которой подсоединен к выходу рубашки 13 цилиндра 1 каналом 24, а выход 25′ - к зоне перехода 11 линии нагнетания 7 через канал 12. Дополнительный ресивер 21 снабжен перегородками 25 для удлинения пути нагнетаемого газа с целью его лучшего охлаждения и снижения пульсаций за счет трения о стенки ресивера и перегородки 25. Отверстие 26 служит для пропуска конденсата к вентилю слива.

На фиг. 4 показана конструктивная схема ступени поршневой машины, в которой для гашения пульсаций в нагнетательной линии 7 перед входом в участок сужения 9 и расширения 10 используется ресивер 8.

Все жидкостные каналы (12, 14, 24) снабжены теплообменными поверхностями (показаны, как утолщенные поперечные линии). В конструкции на фиг. 4 аналогичными поверхностями снабжена и нагнетательная линия 7.

На чертежах также обозначены давление нагнетания PН и давление PЭ в зоне 11.

Ступень поршневой машины (фиг. 1) работает следующим образом.

При вращении вала кривошипно-шатунного механизма 18 поршень 2 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 1, в результате чего изменяется объем рабочей полости 3, газ всасывается через клапан 4 из линии всасывания 6, сжимается в полости 3 и нагнетается через клапан 5 в линию нагнетания 7 под давлением нагнетания PН. Двигаясь в процессе нагнетания по этой линии, газ попадает в участок сужения 9, где, в соответствии с уравнением Бернулли, его скорость возрастает, а давление падает до величины PЭ, которая определяется отношением сечения линии нагнетания 7 к сечению зоны 11 (чем больше это отношение, тем ниже величина PЭ).

В связи с тем, что на жидкость, находящуюся в рубашке 13, бачке 15 и канале 12, действует давление нагнетания PН, подведенное каналом 17 к свободному объему бачка 15 над жидкостью, а в зоне 11 - давление PЭ<PН, жидкость из рубашки 13 по каналу 12 под действием перепада давления (P-PЭ) поднимается в зону 11 (фиг. 2) в виде струи, которая упирается в пластину 20, а возможные брызги гасятся рифленой поверхностью этой пластины.

Далее эта жидкость сносится потоком газа в виде слоя, ограниченного пластиной 20 и текущего по дну зоны 11 и далее по дну расширения 10. В расширении 10 происходит увеличение давления газа до значения PН, и жидкость приобретает это давление, доходит до отверстия канала 14 и под действием гравитационных сил опускается в этот канал.

Поскольку система «канал 14 - бачок 15» является сообщающимися сосудами, а уровень жидкости в бачке 15 ниже зоны 11, жидкость, попавшая в канал 14 из канала 12, протекает по каналу 14 в бачок 15 и далее по каналу 16 - назад в рубашку 13.

Таким образом, в процессе нагнетания газа из полости 3 в линию нагнетания 7 происходит движение порции жидкости по круговому маршруту «бачок 15-рубашка 13-канал 12-канал 14-бачок 15», который является фактически системой охлаждения цилиндра 1. При этом, проходя через рубашку 13, жидкость отбирает у цилиндра 1 часть теплоты, выделившейся при сжатии газа в полости 3, приближая процесс сжатия к наиболее выгодному, с точки зрения затрат энергии на сжатие газа, - изотермическому. Затем, благодаря наличию теплообменных поверхностей каналов 12 и 14, эта теплота отдается путем естественной (или принудительной при наличии вентилятора) конвекции в окружающую среду.

При наличии дополнительного ресивера 21 происходит гашение пульсации газа, прошедшего через нагнетательный клапан 5, и поток нагнетаемого газа, проходящего через зону 11, становится практически постоянным. Соответственно, постоянным становится и поток жидкости через всю систему охлаждения цилиндра 1, что позволяет повысить эффективность работы системы за счет исключения затрат энергии на преодоление сил инерции, которые имеются при пульсирующем потоке. Кроме того, пропуск жидкости через рубашку 22 дополнительного ресивера 21 способствует интенсификации охлаждения нагнетаемого газа, что также положительно сказывается на КПД ступени.

В конструкции, изображенной на фиг. 4, роль дополнительного ресивера играет основной ресивер 8, пояснений к работе такой конструкции не требуется.

Таким образом в предложенной конструкции ступени поршневой машины охлаждение цилиндра происходит без использования дополнительных устройств в виде, например, насоса или внешнего источника жидкости (например - сетевой напорной магистрали), что снижает материалоемкость конструкции и затраты энергии на охлаждение цилиндропоршневой группы, делает ее абсолютно автономной, что позволяет снизить удельные затраты на получение сжатого газа и повысить общую эффективность ступени.


СТУПЕНЬ ПОРШНЕВОЙ ГИБРИДНОЙ МАШИНЫ
СТУПЕНЬ ПОРШНЕВОЙ ГИБРИДНОЙ МАШИНЫ
СТУПЕНЬ ПОРШНЕВОЙ ГИБРИДНОЙ МАШИНЫ
СТУПЕНЬ ПОРШНЕВОЙ ГИБРИДНОЙ МАШИНЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 101-110 из 162.
27.04.2016
№216.015.38c3

Способ производства выстрела в пневматической метательной конструкции и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области метательных устройств, а именно к способам и устройствам производства выстрела в пневматической метательной конструкции. Способ заключается в том, что в рабочий объем цилиндра перед выстрелом вместе с воздухом подается жидкое топливо с образование рабочей смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582754
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.04.2016
№216.015.39d6

Порошковая проволока

Изобретение относится к порошковым проволокам. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 1,0-2,0; феррохром 20,0-24,0; ферромолибден 0,5-2,0; карбид бора 4,0-12,0; железный порошок 0-16,5;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582402
Дата охранного документа: 27.04.2016
10.05.2016
№216.015.3b5f

Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности излучения при сохранении малых габаритов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583758
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3d2a

Снаряд с газовым подвесом

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к снарядам с газовым подвесом. Снаряд с газовым подвесом содержит гладкую цилиндрическую часть, в которой выполнена полость питания для создания давления в несущем газовом слое, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583529
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.05.2016
№216.015.42ec

Магнитоэлектрическая машина

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрогенераторам постоянного тока. Технический результат - повышение рабочего магнитного потока. Магнитоэлектрическая машина содержит ротор с постоянными магнитами и статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585279
Дата охранного документа: 27.05.2016
27.05.2016
№216.015.43ae

Способ минимизации зон отчуждения отделяемых частей ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для снижения площадей районов падения отделяющихся частей (ОЧ) ракет космического назначения (РКН). В способе минимизации зон отчуждения ОЧ определяют дополнительное количество теплоты, необходимое для сжигания ОЧ при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585395
Дата охранного документа: 27.05.2016
27.05.2016
№216.015.43c7

Стабилизированный электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи и в обзорно-поисковых и сканирующих системах. Техническим результатом является повышение быстродействия при переходе в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585241
Дата охранного документа: 27.05.2016
10.06.2016
№216.015.4550

Способ изготовления зубчатого колеса

Изобретение относится к области машиностроения. В способе вначале при электроэрозионной обработке заготовки формируют требуемый профиль зубчатого колеса, а после путем его электрохимической обработки обеспечивают требуемые параметры поверхности. Электроэрозионную обработку осуществляют на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586936
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4b3b

Система датчиков для магнитотеллурического зондирования земли

Изобретение относится к геофизике. Сущность: система датчиков электрического и магнитного поля для измерения магнитотеллурического поля Земли состоит из двух пар заглубленных электродов с единой базой L. Одна пара электродов размещена в приповерхностном слое земли, а другая пара электродов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594641
Дата охранного документа: 20.08.2016
20.08.2016
№216.015.4bd9

Свая

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям висячих свай, в том числе из бетона и железобетона. Предложена свая повышенной несущей способности сплошного сечения, цельной или составной, с поперечным армированием ствола. Поперечное сечение сваи выполнено в виде равностороннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594499
Дата охранного документа: 20.08.2016
Показаны записи 101-110 из 180.
27.04.2016
№216.015.3811

Способ производства плодового десерта

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к продуктам на основе молочной сыворотки, и может быть использовано предприятиями молочной промышленности для изготовления продуктов профилактической направленности. Способ заключается в том, что составляют смесь из жидкой молочной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582809
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.04.2016
№216.015.38c3

Способ производства выстрела в пневматической метательной конструкции и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области метательных устройств, а именно к способам и устройствам производства выстрела в пневматической метательной конструкции. Способ заключается в том, что в рабочий объем цилиндра перед выстрелом вместе с воздухом подается жидкое топливо с образование рабочей смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582754
Дата охранного документа: 27.04.2016
27.04.2016
№216.015.39d6

Порошковая проволока

Изобретение относится к порошковым проволокам. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавиковый шпат 1,0-2,0; феррохром 20,0-24,0; ферромолибден 0,5-2,0; карбид бора 4,0-12,0; железный порошок 0-16,5;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582402
Дата охранного документа: 27.04.2016
10.05.2016
№216.015.3b5f

Малогабаритная резонансная рамочная коаксиальная антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в приемопередающей радиоаппаратуре, преимущественно в средневолновых и коротковолновых системах радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности излучения при сохранении малых габаритов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583758
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3d2a

Снаряд с газовым подвесом

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к снарядам с газовым подвесом. Снаряд с газовым подвесом содержит гладкую цилиндрическую часть, в которой выполнена полость питания для создания давления в несущем газовом слое, соединенная с наружной цилиндрической поверхностью через питающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583529
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.05.2016
№216.015.42ec

Магнитоэлектрическая машина

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрогенераторам постоянного тока. Технический результат - повышение рабочего магнитного потока. Магнитоэлектрическая машина содержит ротор с постоянными магнитами и статор, представляющий собой магнитопровод с пазами, в которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585279
Дата охранного документа: 27.05.2016
27.05.2016
№216.015.43ae

Способ минимизации зон отчуждения отделяемых частей ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для снижения площадей районов падения отделяющихся частей (ОЧ) ракет космического назначения (РКН). В способе минимизации зон отчуждения ОЧ определяют дополнительное количество теплоты, необходимое для сжигания ОЧ при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585395
Дата охранного документа: 27.05.2016
27.05.2016
№216.015.43c7

Стабилизированный электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи и в обзорно-поисковых и сканирующих системах. Техническим результатом является повышение быстродействия при переходе в режиме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585241
Дата охранного документа: 27.05.2016
10.06.2016
№216.015.4550

Способ изготовления зубчатого колеса

Изобретение относится к области машиностроения. В способе вначале при электроэрозионной обработке заготовки формируют требуемый профиль зубчатого колеса, а после путем его электрохимической обработки обеспечивают требуемые параметры поверхности. Электроэрозионную обработку осуществляют на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586936
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4b3b

Система датчиков для магнитотеллурического зондирования земли

Изобретение относится к геофизике. Сущность: система датчиков электрического и магнитного поля для измерения магнитотеллурического поля Земли состоит из двух пар заглубленных электродов с единой базой L. Одна пара электродов размещена в приповерхностном слое земли, а другая пара электродов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594641
Дата охранного документа: 20.08.2016
+ добавить свой РИД