RU2644424C1 - Hybrid machine with trunk piston - Google Patents
Hybrid machine with trunk piston Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644424C1 RU2644424C1 RU2016145987A RU2016145987A RU2644424C1 RU 2644424 C1 RU2644424 C1 RU 2644424C1 RU 2016145987 A RU2016145987 A RU 2016145987A RU 2016145987 A RU2016145987 A RU 2016145987A RU 2644424 C1 RU2644424 C1 RU 2644424C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- cylinder
- piston
- gas
- machine
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
- F04B19/04—Pumps for special use
- F04B19/06—Pumps for delivery of both liquid and elastic fluids at the same time
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressor (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетических машин и касается гибридных поршневых машин объемного действия, используемых в качестве насосов-компрессоров, к которым предъявляются жесткие требования по массогабаритным характеристикам и экономичности.The invention relates to the field of energy machines and relates to hybrid reciprocating volumetric machines used as compressor pumps, which are subject to stringent requirements for weight and size characteristics and efficiency.
Известна гибридная поршневая машина, содержащая цилиндр и поршень с образованием двух полостей, соединенных с источником жидкости и газа с помощью обратных самодействующих клапанов (см., например, патент РФ №118371, МПК F04B 19/06 от 20.07.2012 г.).Known hybrid piston machine containing a cylinder and a piston with the formation of two cavities connected to a source of liquid and gas using self-acting check valves (see, for example, RF patent No. 118371, IPC F04B 19/06 from 07/20/2012).
К недостатку этой и подобной ей конструкции относится их высокая материалоемкость и большие габариты вдоль оси цилиндра.The disadvantage of this and a similar design is their high material consumption and large dimensions along the axis of the cylinder.
Известна также поршневая гибридная машина, содержащая цилиндр с газовой и жидкостной полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны, причем поршень выполнен тронковым и соединен с механизмом привода, а цилиндр имеет рубашку охлаждения, объем которой расположен между всасывающим и нагнетательным жидкостными клапанами (см. патент РФ №125635, МПК F04B 19/06 от 10.03.2013 г.). Данная конструкция является наиболее близкой по достигаемому положительному эффекту.A piston hybrid machine is also known, comprising a cylinder with gas and liquid cavities connected respectively to sources and consumers of gas and liquid through self-acting check valves, the piston being made tron and connected to the drive mechanism, and the cylinder has a cooling jacket, the volume of which is located between the suction and discharge liquid valves (see RF patent No. 1256635, IPC F04B 19/06 of 03/10/2013). This design is the closest to the achieved positive effect.
Недостатком известной конструкции является практически нецелесообразность сжатия жидкости до сравнительно высокого давления, т.к. сжатие кроме нижней части цилиндра происходит и в картере машины, который имеет относительно большую поверхность и, как минимум, три стыка с неподвижными уплотнениями, что при сжатии жидкости до высоких давлений (30-60 бар и более) требует выполнения стенок картера большой толщины и тщательной обработки плоскостей вплоть до их притирки по плоскости) под уплотнительные прокладки.A disadvantage of the known design is the almost inexpediency of compressing the liquid to a relatively high pressure, because Compression, in addition to the lower part of the cylinder, also occurs in the crankcase of the machine, which has a relatively large surface and at least three joints with fixed seals, which, when compressing the fluid to high pressures (30-60 bar and more), requires that the walls of the crankcase be thick and thoroughly processing planes up to their grinding in the plane) under the gaskets.
Все это вместе взятое повышает материалоемкость машины, усложняет технологию ее изготовления и сужает область применения известной конструкции.All this taken together increases the material consumption of the machine, complicates the technology of its manufacture and narrows the scope of the known design.
Технической задачей изобретения является снижение материалоемкости гибридной машины с тронковым поршнем, снижение затрат на ее изготовление и расширение области ее применения.An object of the invention is to reduce the material consumption of a hybrid machine with a tron piston, reducing the cost of its manufacture and expanding its scope.
Указанная задача решается тем, что в известной гибридной машине с тронковым поршнем, содержащей цилиндр с газовой и жидкостной полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны, причем поршень выполнен тронковым и соединен с механизмом привода, а цилиндр имеет рубашку охлаждения, объем которой расположен между всасывающим и нагнетательным жидкостными клапанами, согласно изобретению жидкостная полость образована с помощью ступеньки в нижней части цилиндра, а поршень снабжен ответной ступенькой в зоне своей юбки. При этом рубашка охлаждения может быть включена в объем жидкостной полости, всасывающий жидкостный клапан может быть расположен в зоне нагнетательного газового клапана, а нагнетательный - в нижней части рубашки охлаждения.This problem is solved by the fact that in the known hybrid machine with a tron piston containing a cylinder with gas and liquid cavities, respectively connected to sources and consumers of gas and liquid through self-acting check valves, the piston being made tron and connected to the drive mechanism, and the cylinder has a jacket cooling, the volume of which is located between the suction and discharge liquid valves, according to the invention, the liquid cavity is formed using a step in the lower part of the cylinder, and The piston is equipped with a reciprocal step in the area of its skirt. In this case, the cooling jacket can be included in the volume of the liquid cavity, the suction liquid valve can be located in the zone of the discharge gas valve, and the discharge valve in the lower part of the cooling jacket.
Суть изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 схематично показано продольное (вдоль оси цилиндра) сечение машины.In FIG. 1 schematically shows a longitudinal (along the axis of the cylinder) section of the machine.
На фиг. 2 и фиг. 3 показаны положения органов машины в разные моменты времени придвижении поршня вверх и вниз.In FIG. 2 and FIG. Figure 3 shows the positions of the organs of the machine at different points in time when the piston moves up and down.
Гибридная машина с тронковым поршнем (фиг. 1) содержит цилиндр 1 с газовой 2 и жидкостной 3 полостями, соединенными соответственно с источниками и потребителями газа и жидкости через обратные самодействующие клапаны 4 и 5 (всасывающий и нагнетательный газовые клапаны), 6 и 7 (всасывающий и нагнетательный жидкостные клапаны).The hybrid machine with a tron piston (Fig. 1) contains a
Поршень 8 выполнен тронковым и соединен пальцем 9 с механизмом привода, содержащим шатун 10, коленчатый вал 11 с кривошипом 12 и противовесом 13.The
Цилиндр 1 имеет рубашку охлаждения 14, объем которой расположен между всасывающим 6 и нагнетательным 7 жидкостными клапанами.The
Жидкостная полость 3 образована с помощью ступеньки 15 в нижней части цилиндра 1, а поршень снабжен ответной ступенькой 16 между своей головной частью 17 и юбкой 18.The
В данной конструкции рубашка 14 включена в объем жидкостной полости 3, причем всасывающий жидкостный клапан 6 расположен в зоне нагнетательного газового клапана 5, а нагнетательный жидкостный клапан 7 - в нижней части рубашки охлаждения 14 с противоположной стороны.In this design, the
Цилиндр 1 установлен на картере 19, который частично заполнен жидкой смазкой 20.The
Гибридная машина работает следующим образом (фиг. 2 и фиг. 3).The hybrid machine operates as follows (Fig. 2 and Fig. 3).
При ходе сжатия-нагнетания (фиг. 2) поршень 8 движется вверх из нижней мертвой точки (НМТ) в верхнюю мертвую точку (ВМТ). При этом происходит уменьшение объема полостей 2 и 3 и сжатие жидкости в полости 3 и рубашке 14. Клапан 4 закрыт, и после того, как давление жидкости превысит давление потребителя (давление нагнетания), открывается клапан 7, и жидкость нагнетается через него в направлении потребителя. При этом также через клапан 7 в направлении потребителя жидкости происходит ее истечение из рубашки 14. Жидкость движется по рубашке 14 вдоль цилиндра 1 и нагревается, отнимая теплоту от стенок цилиндра 1, которую он получил от сжатого газа.During the compression-injection process (Fig. 2), the
Одновременно происходит сжатие газа в полости 2 и после того, как его давление превысит давление потребителя газа (давление нагнетания), открывается клапан 5, и газ через него нагнетается к потребителю газа. Клапан 4 при ходе поршня 8 вверх закрыт.At the same time, gas is compressed in
В том случае, когда давление нагнетания жидкости превышает давления нагнетания газа (этот вариант наиболее часто встречается на практике, именно он изображен чертежах), при ходе поршня 8 вверх часть жидкости вытесняется в полость 2 через зазор между поршнем 8 (его головной частью 17) и цилиндром 1 и заполняет этот зазор, препятствуя утечкам газа из полости 2. Эта жидкость растекается по верхней торцовой поверхности поршня 8 и создает слой, который при приходе поршня в положение ВМТ заполняет мертвый объем цилиндра 1, вытесняя из него сжатый газ, что способствует увеличению коэффициента подачи машины по газу. Избытки жидкости эвакуируются через клапан 5.In the case when the liquid injection pressure exceeds the gas injection pressure (this option is most often encountered in practice, it is shown in the drawings), when the
На ходе всасывания (фиг. 3) поршень 8 идет вниз из ВМТ к НМТ, происходит увеличение полостей 2 и 3. При этом клапаны 5 и 7 закрыты, а клапаны 4 и 6 открываются в связи с возникновением в полостях 2 и 3 разрежения и через них происходит поступление соответственно газа в полость 2 и жидкости в полость 3 от источников газа и жидкости.During the suction stroke (Fig. 3), the
В полость 3 жидкость поступает через рубашку 14 и движется вдоль цилиндра 1 сверху вниз, отнимая от цилиндра 1 теплоту сжатия газа в полости 2. При этом наиболее холодная жидкость, еще не успевшая нагреться о стенки цилиндра 1, обтекает поверхность цилиндра 1 в зоне установки нагнетательного газового клапана 5, наиболее интенсивно отнимая теплоту от деталей в этой зоне. Это способствует хорошему охлаждению деталей клапана 5 (седло, запорный элемент, пружина и т.д.), что повышает работоспособность этого клапана и вместе с этим - всей машины, т.к. одними из наиболее быстро выходящих из строя элементов газовых машин объемного действия являются именно нагнетательные клапаны.In the
Потери давления в газовых клапанах существенно ниже, чем в жидкостных, и поэтому давление в полости 3 в процессе всасывания жидкости существенно ниже, чем давление всасывания в полости 2. В связи с этим остаток жидкости, помещавшийся в конце хода нагнетания газа в мертвом объеме полости 2 и представляющий собой некоторый слой жидкости на верхнем торце поршня, оказывается под действием перепада давления (со стороны полости 2 давление выше, со стороны полости 3 - ниже), и эта жидкость в процессе движения поршня 8 вниз стекает из полости 2 в полость 3 через зазор между цилиндром 1 и головной частью 17 поршня 8.The pressure loss in the gas valves is significantly lower than in the liquid valves, and therefore the pressure in the
После прихода поршня 8 в положение НМТ цикл работы повторяется.After the arrival of the
В предложенной конструкции давление жидкости не выходит за пределы цилиндропоршневой группы, в связи с чем нет необходимости делать прочными, а, соответственно, тяжелыми элементы картера машины, что позволяет снизить ее общую массу. Кроме того, отсутствие высокого давления жидкости (при высоком давлении потребителя) не предполагает значительных технологических затрат на исключение утечек через стыковочные узлы и сальники картера, что снижает затраты на изготовление машины. Возможность достигать средних и высоких (до 100 бар и выше) давлений нагнетаемой жидкости существенно расширяет область применения гибридной поршневой машины с тронковым поршнем.In the proposed design, the fluid pressure does not go beyond the cylinder-piston group, and therefore there is no need to make the crankcase elements strong and, accordingly, heavy, which reduces its total mass. In addition, the absence of high fluid pressure (at high consumer pressure) does not imply significant technological costs for eliminating leaks through the docking nodes and crankcase seals, which reduces the cost of manufacturing the machine. The ability to achieve medium and high (up to 100 bar and higher) pressurized fluid pressures significantly expands the scope of application of a hybrid piston machine with a tron piston.
В связи с изложенным следует считать, что техническая задача полностью выполнена.In connection with the above, it should be considered that the technical task is fully completed.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145987A RU2644424C1 (en) | 2016-11-23 | 2016-11-23 | Hybrid machine with trunk piston |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145987A RU2644424C1 (en) | 2016-11-23 | 2016-11-23 | Hybrid machine with trunk piston |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2644424C1 true RU2644424C1 (en) | 2018-02-12 |
Family
ID=61226690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145987A RU2644424C1 (en) | 2016-11-23 | 2016-11-23 | Hybrid machine with trunk piston |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2644424C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108775280A (en) * | 2018-07-26 | 2018-11-09 | 西安交通大学 | A kind of diaphragm type compressor oil channel structures, method and diaphragm type compressor that can eliminate hydraulic oil bubble |
RU2686536C1 (en) * | 2018-09-06 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Volumetric hybrid machine with trunk piston |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU300659A1 (en) * | Н. Н. Петиков | PISTON COMPRESSOR | ||
US5713314A (en) * | 1994-10-18 | 1998-02-03 | Beare; Malcolm J. | Dual piston internal combustion engine |
RU118371U1 (en) * | 2012-03-01 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
RU2578758C1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Piston pump-compressor |
-
2016
- 2016-11-23 RU RU2016145987A patent/RU2644424C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU300659A1 (en) * | Н. Н. Петиков | PISTON COMPRESSOR | ||
US5713314A (en) * | 1994-10-18 | 1998-02-03 | Beare; Malcolm J. | Dual piston internal combustion engine |
RU118371U1 (en) * | 2012-03-01 | 2012-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
RU125635U1 (en) * | 2012-09-24 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | PISTON PUMP COMPRESSOR |
RU2578758C1 (en) * | 2015-02-25 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Piston pump-compressor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108775280A (en) * | 2018-07-26 | 2018-11-09 | 西安交通大学 | A kind of diaphragm type compressor oil channel structures, method and diaphragm type compressor that can eliminate hydraulic oil bubble |
RU2686536C1 (en) * | 2018-09-06 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Volumetric hybrid machine with trunk piston |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU125635U1 (en) | PISTON PUMP COMPRESSOR | |
WO2016037500A1 (en) | Reciprocating plunger-type gas compressor and method | |
CN101408168A (en) | Double-operation diaphragm compressor | |
RU2644424C1 (en) | Hybrid machine with trunk piston | |
RU2578748C1 (en) | Piston compressor with independent liquid cooling | |
TWM484014U (en) | Oil pumping structure of diaphragm compressor and diaphragm compressor | |
RU2538371C1 (en) | Operation of pump-compressor and device to this end | |
US20180163719A1 (en) | Reciprocating pump | |
CN103696927A (en) | Four-cylinder and double-action reciprocating type gas fluid mixture pump | |
CN117386578B (en) | A liquid-driven circulating liquid-sealed compressor with a connecting body for liquid inlet and outlet | |
RU2565134C1 (en) | Piston-type pump-compressor | |
RU2578758C1 (en) | Piston pump-compressor | |
CN218347538U (en) | Two-stage compression cylinder capable of being cooled rapidly | |
US11002263B2 (en) | Two-stage high-pressure pump with high sealing performance | |
RU2683051C1 (en) | Method of operating piston pump-compressor and device therefor | |
US3619087A (en) | Free piston-type pump | |
CN201330690Y (en) | Multicylinder translational compression device | |
CN209385419U (en) | A kind of locking pump for quick slider of punch oil cylinder locking | |
RU2565932C1 (en) | Method of operation of piston hydropneumatic unit and device for its implementation | |
RU2634504C1 (en) | Method of lubrication of friction couple of piston-cylinder of two-stroke engine with external combustion chamber | |
JP6951146B2 (en) | Oil-free reciprocating compressor | |
RU2755967C1 (en) | Two-cylinder reciprocating compressor with autonomous liquid cooling | |
CN203702484U (en) | Four-cylinder double-acting reciprocating gas-liquid multiphase pump | |
RU22204U1 (en) | SURVIVING PUMP COMPRESSOR | |
RU2592955C1 (en) | Piston hybrid displacement machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20181129 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191124 |