[1]Настоящая полезная модель относится к области компрессоростроения, а именно к поршневым компрессорам, обеспечивающим сжатие природного газа.
[2]В частности настоящая полезная модель может быть использована для компримирования природного газа на автомобильных газонаполнительных станциях (АГНКС).
[3]Спецификой применения компрессорного оборудования для автомобильных газонаполнительных станций является:
[4]1) необходимость обеспечения значительного перепада давления, так как из газопровода природного газа природный газ выходит, как правило, при низком давлении (от 0,3 до 0,6 МПа), а для проведения сжатия и заправки в баллоны целесообразно повышенное давление (25,0 МПа);
[5]2) требование к перекачке либо сжатию природного газа без загрязнения смазочными маслами, для обеспечения чистоты природного газа с целью адсорбционной осушки, и хранения в емкостях без выпадения остатков масла в капельном виде, что недопустимо.
[6]3) требования к герметичности компрессоров, так как выделение в окружающую среду взрыво-, пожароопасного природного газа в атмосферу недопустимо;
[7]4) минимальные габаритные размеры для размещения на АГЗС.
[8]Известны различные конструкции поршневых W-образных компрессоров (Г.А. Поспелов, П.И. Пластинин, А.И. Шварц, А.Х. Сафин, Объемные компрессоры. Атлас конструкций, М., Машиностроение, 1994 г.).
[9]Известен поршневой трехцилиндровый компрессор с двухступенчатым сжатием и W-образным расположением цилиндров КТ-6. Компрессор выполнен с горизонтально расположенным коленчатым валом, цилиндры располагаются под углом в 60° относительно друг друга в вертикальной плоскости
[10](Асадченко В.Р. Автоматические тормоза подвижного состава: Учебное пособие для ВУЗов ж-д транспорта М.: Маршрут, 2006, стр. 143-146).
[11]Известен компрессор W-образный и компрессор W-образный фирмы Hydor (Финляндия), два цилиндра используются в качестве первой ступени сжатия, третий в качестве второй ступени. (Объемные компрессоры: Атлас конструкций. Учеб. пособие для студентов вузов по спец. "Холодильные и компрессорные машины" (Г.А. Поспелов, П.И. Пластинин, А.И. Шварц и др., М. Машиностроение, 1994. л. 5, 6, 11).
[12]Указанные компрессоры обеспечивают небольшой перепад давления и имеют большие габаритные размеры, что не позволяет их эффективно использовать для сжатия природного газа в контейнерных АГНКС.
[13]Задачей настоящей полезной модели является снижение массогабаритных показателей компрессоров природного газа высокого давления.
[14]Технический результат - создание компрессора для сжатия природного газа для АГНКС с минимальными габаритными размерами.
[15]Сущность полезной модели состоит в следующем.
[16]Трехрядный поршневой W-образный компрессор для сжатия природного газа включает картер с горизонтально расположенным в нем коленчатым валом, имеющем две опорные и одну шатунную шейку, на которой установлены три одинаковых шатуна, каждый из которых соединен с крейцкопфом первого, второго и третьего ряда соответственно, соединенными посредством штоков с поршнями, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрах, причем первый ряд расположен вертикально, а второй и третий ряды расположены по обе стороны от него с углом развала между рядами 60°. Компрессор характеризуется тем, что он выполнен четырехступенчатым, в первом ряду размещен поршень двойного действия первой ступени, во втором ряду размещен поршень двойного действия второй ступени, а в третьем ряду размещен дифференциальный поршень третьей и четвертой ступеней.
[17]На фиг. 1 показан компрессор, поперечный разрез, на фиг. 2 - схема компрессора.
[18]Трехрядный поршневой W-образный компрессор для сжатия природного газа (см. фиг. 1) включает картер 1 с расположенным в нем коленчатым валом 2, первый ряд 3 расположен вертикально, второй ряд 4 расположен под углом 60° к вертикали, третий ряд 5 расположен под углом 60° к вертикали. Коленчатый вал 2 содержит две опорные и одну шатунную шейку, на которой установлены три одинаковых шатуна 6, каждый из которых соединен с крейцкопфом 7, 8, 9 первого, второго и третьего ряда соответственно. Крейцкопфы соединены посредством штоков 10, 11, 12 с поршнями 13, 14, 15 соответственно. Для уплотнения штоков применяются сальники, в поршнях предусмотрены поршневые кольца. Поршни 13, 14, 15 установлены с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндрах.
[19]Компрессор выполнен четырехступенчатым, в первом ряду 3 размещен поршень двойного действия 13 первой ступени, во втором ряду 4 размещен поршень двойного действия 14 второй ступени, а третьем ряду 5 размещен дифференциальный поршень 15 третьей и четвертой ступеней.
[20]В цилиндре первой ступени предусмотрены входной патрубок 16, сообщенный с всасывающими клапанами 17 и выходной патрубок 18, сообщенный с нагнетательными клапанами 19. В цилиндре второй ступени предусмотрены входной патрубок 20, сообщенный с всасывающими клапанами 21 и выходной патрубок 22 сообщенный с нагнетательными клапанами 23. В цилиндре третьей ступени предусмотрены входной патрубок 24, сообщенный с всасывающими клапанами 25, и выходной патрубок 26, сообщенный с нагнетательными клапанами 27. В цилиндре четвертой ступени предусмотрены входной патрубок 28, сообщенный с всасывающим клапаном 29, и выходной патрубок 30, сообщенный с нагнетательным клапаном 31.
[21]В компрессоре для обеспечения сжатия до высокого давления необходимо применение не менее 4 ступеней сжатия с межступенчатым охлаждением (см. фиг. 2). На выходе из первой ступени предусмотрены охладитель 32 и влагоотделитель 33, на выходе из второй ступени предусмотрены охладитель 34 и влагоотделитель 35, на выходе из третьей ступени предусмотрены охладитель 36 и влагоотделитель 37, на выходе из четвертой ступени предусмотрены охладитель 38 и влагоотделитель 39. Для циркуляции масла в картере предусмотрен насос 40. Для привода компрессора предусмотрен электродвигатель 41.
[22]Благодаря тому, что шатуны 6 расположены на одной шатунной шейке коленчатого вала 2, и ряды компрессора 3, 4, 5 расположены практически в одной плоскости, поэтому картер 1 компрессора, и компрессор в целом имеет минимальную длину (соизмеримую с наружным диаметром цилиндра 1 ступени).
[23]Применение в первом вертикальном ряду 3 в первой ступени поршня 13 большого диаметра и двойного действия, позволяет при идентичном объеме ступени значительно уменьшить высоту ряда и в целом компрессора, при этом клапаны 17 и 19, входной и выходной патрубки 16 и 18 расположены не в торце, а на боковых поверхностях цилиндра 1 и также не увеличивают высоту компрессора.
[24]Размещение рядов 4 и 5 под углом 60° к вертикали, сокращает ширину компрессора, по сравнению с оппозитным расположением рядов, что позволяет располагать и обслуживать компрессор в транспортном контейнере.
[25]Трехрядный поршневой W-образный компрессор для сжатия природного газа работает следующим образом.
[26]Расположенный в картере 1 компрессора (см. фиг. 1 и 2) коленчатый вал 2 приводится во вращение электродвигателем 41.
[27]Природный газ низкого давления около 0,3-0,6 МПа из газопровода поступает в цилиндр первой ступени, который расположен в первом ряду 3. Коленчатый вал 2 через шатун 6, крейцкопф 7 и шток 10 передает поступательное движение поршню 13 первой ступени. Газ поступает в цилиндр первой ступени через входной патрубок 16 и всасывающие клапаны 17, и поршнем двойного действия 13 газ сжимается в верхней и нижней полости цилиндра до давления порядка 1,0-1,2 МПа, и через нагнетательные клапаны 19 и выходной патрубок 18 выходит из первой ступени. После сжатия газ с высокой температурой порядка 180-200°С поступает в охладитель 32, где температура газа снижается до 25-35°С, и во влагоотделитель 33, где газ очищается от твердых частиц и капельной влаги и проходит в цилиндр второй ступени, который расположен во втором ряду 4.
[28]Коленчатый вал 2 через шатун 6, крейцкопф 8 и шток 11 передает поступательное движение поршню 14 второй ступени. Газ поступает в цилиндр второй ступени через входной патрубок 20 и всасывающие клапаны 21, и далее поршнем двойного действия 14 газ сжимается в верхней и нижней полости цилиндра до давления порядка 3,0-4,2 МПа, и затем через нагнетательные клапаны 23 и выходной патрубок 22 выходит из второй ступени. После сжатия газ с высокой температурой порядка 180-200°С поступает в охладитель 34, где температура газа снижается до 25-35°С, и во влагоотделитель 35, где газ очищается от твердых частиц и капельной влаги и проходит в цилиндр третьей ступени, который расположен в третьем ряду 4.
[29]Коленчатый вал 2 через шатун 6, крейцкопф 9 и шток 12 передает поступательное движение дифференциальному поршню 15 третьей и четвертой ступеней. Газ поступает в цилиндр третьей ступени через входной патрубок 24, всасывающие клапаны 25 и поршнем 15 сжимается в нижней полости цилиндра до давления порядка 9,0-12,0 МПа, и через нагнетательные клапаны 27 и выходной патрубок 26 выходит из третьей ступени. После сжатия газ с высокой температурой порядка 180-200°С поступает в охладитель 36, где температура газа снижается до 25-35°С и во влагоотделитель 37, где газ очищается от твердых частиц и капельной влаги и проходит в цилиндр четвертой ступени, который также расположен в третьем ряду 4. Газ поступает в цилиндр четвертой ступени через входной патрубок 28, всасывающие клапана 29 и поршнем 15 сжимается в верхней полости цилиндра до давления порядка 24,0-25,0 МПа, и через нагнетательные клапаны 31 и выходной патрубок 30 выходит из четвертой ступени. После сжатия газ с высокой температурой порядка 180-200°С поступает в охладитель 38, где температура газа снижается до 25-35°С и во влагоотделитель 39, где газ очищается от твердых частиц и капельной влаги, выходит из компрессора и направляется к потребителю. Для циркуляции масла в компрессоре предусмотрен электроприводной масляный насос 40 с манометром и регулирующим клапаном.
[30]Предложенная конструкция обеспечивает снижение габаритных показателей компрессоров природного газа высокого давления и позволяет создать компактный компрессор для сжатия природного газа в составе АГНКС.
