Известно устройство ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора, содержащее блок отслеживания соотношения давлений всасывания и нагнетания на основе мембраны, а также вентиль, управляемый по сигналам этого блока, которые установлены между магистралью всасывания и магистралью нагнетания, реализованное на основе способа ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора [1].
Недостатком указанного устройства является то, что ресурс работы мембраны недостаточно высок из-за избыточной деформации мембраны, тем самым снижается точность определения установленного предельного значения степени сжатия. Так же в составе устройства имеются электровентиль и источник электропитания, которые снижают надежность работы устройства за счет нестабильности заряда и непостоянства напряжения источник электропитания.
Отношение давления нагнетания Рнагн к давлению всасывания Рвсас
газа в цилиндре называется степенью сжатия компрессора [2].
. (1)
В дожимающих компрессорах степень сжатия не должна превышать установленного предельного значения [3].
Техническим результатом разработки является увеличение ресурса работы устройства ограничения степени сжатия дожимающего компрессора и увеличение надежности устройства за счет исключения электрической составляющей устройства, автоматизация работы компрессора при зарядке потребителей и недопущение эксплуатации с превышением степени сжатия, т. е. в аварийном режиме. Этот результат
достигается тем, что в известном устройстве
между магистралью всасывания и магистралью нагнетания исключают вентиль с возможностью дистанционного управления и ограничитель степени сжатия связанный электрически с данным вентилем.
Сущность разработки автоматического ограничителя степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа поясняется рисунком 1,
1 – собственная емкость станции с запасом газа; 2 – баллонный вентиль; 3, 4 – вентили
нагнетания, всасывания; 5 – вентиль замкнутого цикла работы компрессора; 6 – дожимающий компрессор; 7 – манометр давления нагнетания; 8 – манометр давления всасывания;
9 – автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа; 10 – магистраль нагнетания (раздачи); 11 – магистраль всасывания (зарядки станции).
Рисунок 1 – Схема газозарядной станции с автоматическим ограничителем степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа
Автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа выполняется по схеме, приведенной на рисунках 2 и 3, где представлены условия функционирования разработки.
Рисунок 2 – Степень сжатия меньше предельной ε ≤ εпредел
Величина степени сжатия закладывается конструктивно в автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа и описывается следующим выражением:
Известно, что величина давления Р определяется выражением:
P=F/S , (2)
где S -
площадь поверхности плунжера, на которую воздействует давление
P; F – сила, действующая на эту поверхность.
С учетом этого по формуле (1) можно получить
, (3)
Из выражения (3) видно, что степень сжатия определяется соотношением площадей взаимосвязанных поверхностей, на которые действуют давления всасывания и нагнетания соответственно, которые можно выполнить на основе плунжера.
Сущность разработки автоматического ограничителя степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа заключается в том, что:
1. Если степень сжатия меньше предельной
ε ≤εпредел, то плунжер (Рисунок 2) находится в крайнем левом положении и канал 12 перекрыт им. Дожимающий компрессор 6 (Рисунок 1) продолжает работу по нагнетанию газа.
2. При достижении предельной степени сжатия ε>εпредел
плунжер (Рисунок 3) перемещается в сторону полости всасывания, и открывается канал 12. Газ из магистрали нагнетания через открытый плунжером канал поступает в магистраль всасывания, и дожимающий компрессор прекращает зарядку потребителя – начинает работу в замкнутом цикле. Степень сжатия уменьшается, что и необходимо для безопасной работы дожимающего компрессора
Рисунок 3 – Степень сжатия больше предельной ε>εпредел
Автоматический ограничитель степени сжатия дожимающего компрессора плунжерного типа разработан на кафедре криогенной техники, систем кондиционирования и метрологического обеспечения ВАИУ г. Воронежа.
Библиографический список
- Иванов А.В. Патент № 2377443 РФ, Способ ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора и устройство для его осуществления, МПК F 04 В 39/10. Опубликовано 28.08.2009. Бюл. №36
- Кислород. Справочник. ч.1. Под ред. Д. Л. Глизманенко. М.: Металлургия, 1987. 422 с.
- Учебник сержанта военно-воздушных сил. Для механика аэродромных газозарядных средств. Под ред. Л. Н. Страхова. М.: Военное издательство МО СССР, 1977. – 296 с.