Скидка ­ 50 %

Устройство и принцип действия поршневого компрессора


Устройство, правила и принцип работы поршневого компрессора

Этот тип компрессора берет за основу своей работы использование механического прибора поршневого типа с целью увеличения давления газа или жидкости посредством компрессии, то есть – уменьшения объема. Такие компрессоры используются чуть ли не во всех сферах жизни: химическая промышленность, медицина, автомобилестроение, холодильной технике, а также для бытовых и полупрофессиональных нужд.

Иногда при помощи поршневых компрессоров осушают воздух. Это связано с технологическими особенностями сжатия воздуха. Они отличаются:

  • Недорогой ценой по сравнению с остальными типами компрессоров;
  • Простым технологическим процессом их производства;
  • Легкостью в ремонте и доступностью деталей.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный

Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потоками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

  • Малый размер;
  • Не нуждается в частом обслуживании;
  • Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Читайте так же:  Делаем простейший преобразователь 12В - 220В своими руками

Также на таких компрессорах устанавливают дополнительную очистку для лучшего качества воздуха.

Винтовой

Винтовой компрессор используют для снижения давления путем вращательных движений роторов. Это устройство изобрели в 30х годах. Отличается способностью работать в автоматическом режиме и экономичностью.

По сути своей, это устройство призвано преобразовывать электрическую энергию в энергию газа или простого воздуха. Это происходит посредством электродвигателя. Винтовой блок имеет конструкцию, состоящую из корпуса и двух больших винтов. Винты между собой не соприкасаются – между ними есть небольшой зазор, который просто уплотняется пленкой из масла. Собственно, принцип устройства состоит в том, что никакие узлы между собой не трутся.

Это также означает, что мелкий сор, если даже и попадет вовнутрь устройства, не повредит его, так как элементов, которые терлись бы, нет. Максимум, придется заменить масло. Еще один плюс – винтовой компрессор в разных скоростных режимах, то есть, существует возможность регулировать его производительность и тем самым экономить электроэнергию.

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный

Принцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой

Поршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.

Интересно, что зачастую размеры обоих аппаратов схожи. Получается, что верхняя часть всего устройства направлена на работу двигателя внутреннего сгорания, а нижняя часть сжимает и нагнетает заряд в цилиндр и в мотор.

Безмасляный

Основные особенности безмасляного поршневого компрессора – чистота газа на выходе и немного меньший ресурс работы, чем у его собратьев. Название не означает, что узлы устройства без смазки. Просто она находится отдельно и в картер не заливается. Плюс, установлена дополнительная система очистки.

Винтовой

Воздух попадает в роторный механизм посредством клапана, проходя предварительную очистку. Потом воздух смешивается с маслом. Смесь направляется в емкость, где сжимается. Параллельно выполняются такие цели, как устранение зазоров между винтами и стенками корпуса.

Это делает появление протечек практически невозможным даже при том, что оба ротора не соприкасаются и, плюс ко всему, отводит тепло, появившееся при сжатии. Смесь, уже сжатая, направляется в маслоотделитель, где, собственно, и разделяется на смазочный материал и воздух. Масло, после прохождения сквозь фильтр и охлаждения, течет обратно в блок. Воздух тоже охлаждается и выводится из компрессора.

Принцип работы поршневых компрессоров показан на видео

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

  1. Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
  2. При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
  3. Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

  1. Легко ремонтируются.
  2. Просты в использовании.
  3. Могут иметь совсем небольшие габариты.
  4. Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Читайте так же:  Рассмотрим воздушные электрические компрессоры 220В

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Что делать при поломке?

  • Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.
  • Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
  • Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
  • Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
  • При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
  • Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
  • В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.

generatorexperts.ru

Устройство и принцип действия поршневого компрессора.

Для малорасходных газопроводов и компрессорных станций, как правило применяют поршневые компрессоры с приводом от двигателей внутреннего сгорания, топливом для которых служит транспортируемый (закачиваемый) газ. Они являются сравнительно тихоходными машинами с частой вращения п =300-375 об/мин, достоинством которых возможность получения большой степени сжатия и изменения внешних характеристик, а недостатком малая единичная мощность и производительность, большая металлоемкость.

Поршневые компрессоры по числу ступеней сжатия делятся на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, а по характеру действия — на компрессоры простого (одинарного) и двойного действия.

Одноступенчатые компрессоры изготовляются горизонтальными и вертикальными; горизонтальные компрессоры являются большей частью машинами двойного действия, а вертикальные — простого действия.

Одноступенчатый компрессор простого действия (рис. 11.1, а) имеет цилиндр 1, который с одной стороны открыт, а с другой — закрыт крышкой, в которой расположены всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4. Поршень 2 соединен непосредственно с шатуном 5. Такие компрессоры отличаются простотой устройства — они не имеют сальника и ползуна (крейцкопфа).

В одноступенчатых компрессорах двойного действия (рис. 11.1, б) газв цилиндре 1 сжимается по обе стороны поршня 2; поэтому цилиндр снабжен двумя всасывающими клапанами 3 и двумя нагнетательными клапанами 4. Устройство компрессоров двойного действия сложнее, но зато, при равном весе и равной занимаемой площади, они дают вдвое большую производительность, чем компрессоры простого действия.

Для охлаждения сжатого газа цилиндр, а иногда и крышки компрессоров снабжают водяными рубашками. На коренной вал компрессора насажен маховик 8.

Для увеличения производительности одноступенчатых компрессоров простого и двойного действия они изготавливаются многоцилиндровыми. В двухцилиндровом компрессоре простого действия (рис. 11.1, в) поршни работают параллельно, привод поршней осуществляется от одного коленчатого вала с кривошипами, сдвинутыми друг относительно друга на угол 90 или 180°. Для сжатия газа до избыточного давления выше 4—5 ат (максимум 7 ат) применяют многоступенчатые компрессоры с двумя и более ступенями, причем газ охлаждается в холодильниках между ступенями сжатия.

Рис. 11.1. Одноступенчатые поршневые компрессоры:

а- одноцилиндровый простого действия; б - одноцилиндровый двойного действия; в - двухцилиндровый простого действия; 1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — всасывающий клапан; 4 — нагнетательный клапан; 5— шатун; 6 —крейцкопф; 7—кривошип;8 — маховик.

Многоступенчатые компрессоры изготовливают с последовательным расположением цилиндров (по одной оси)—системы тандем (рис. 11.2, а) или с параллельным расположением цилиндров - системы компаунд (рис. 11.2, б).

Двухступенчатые горизонтальные компрессоры часто изготовляют одноцилиндровыми со ступенчатым или дифференциальным поршнем (рис. 11.2,в). Газ первоначально сжимается в цилиндре 1 одной стороной поршня 2, затем охлаждается в промежуточном холодильнике 9, из которого снова поступает в цилиндр но другую сторону поршня и сжимается до заданного конечного давления.

Горизонтальные компрессоры являются тихоходными (п=80—300 об/мин). Они соединяются двигателем ременной передачей. Вертикальные компрессоры быстроходные (n= 300-350 об/мини более) и соединяются с двигателем либо непосредственно, либо через ременную, в частности клиноременную передачу.

Многоступенчатые горизонтальные компрессоры часто приводятся в действие тихоходным электродвигателем, ротор которого насажен на вал компрессора и служит одновременно маховиком.

Соединение компрессора с двигателем в один агрегат дает возможность значительно уменьшить площадь, занимаемую машиной,

причем для большей компактности цилиндры компрессора иногда располагают V-образно, под углом друг к другу (рис. 11.2,г).

Рис. 11.2. Многоступенчатые поршневые компрессоры:

а —системы тандем; б—системы компаунд; в —с дифференциальным поршнем; г —с V-образным расположением цилиндров. 1 — цилиндр; 2—поршень; 3 —всасывающий клапан; 4 — нагнетательный клапан; 5 — шатун; 6 —крейцкопф; 7 —коренной вал; 8 —маховик; 9—промежуточный холодильник.

Сжатый газ из поршневых компрессоров направляется к местам потребления через газосборник (ресивер), служащий буфером для смягчения толчков газа, неравномерно нагнетаемого компрессором, и колебаний давления газа при неравномерном потреблении. В газосборнике газ очищается от масла и влаги

Дата добавления: 2016-04-14; просмотров: 2258; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

helpiks.org

Принцип действия поршневого компрессора

В поршневом компрессоре вращательное движение, сообщаемое коленчатому валу 1 от электродвигателя, преобразуется в возвратно- поступательное движение поршня 6 с помощью шатуна 3. Поршень движется внутри цилиндра 4 между двумя крайними точками: верхней ВМТ и нижней НМТ, изменяя при этом объем рабочей полости цилиндра.

Рабочий цикл компрессора условно состоит из трех процессов: всасывания, сжатия и выталкивания пара холодильного агента. Схема движения пара в компрессоре может быть прямоточной, когда во время этих трех процессов пар движется по прямой линии (снизу вверх), и непрямоточной, если он движется криволинейно (сверху вниз и обратно).

Различные схемы движения пара в поршневых компрессорах представлены на рис. 3.

Отличительной особенностью этих двух схем движения пара является размещение всасывающего клапана 5. В прямоточных компрессорах он расположен внутри цилиндра (на торце поршня), а в непрямоточном компрессоре - вне цилиндра (обычно сверху).

Пар холодильного агента поступает в компрессор из испарителя через всасывающий патрубок 7, предварительно очищаясь от механических примесей в сетчатом цилиндрическом фильтре, который может быть размещен как внутри цилиндрового блока (в компрессоре АВ-100), так и вне его (в компрессоре П110). Всасывание и нагнетание пара происходит только при наличии разности давлений в цилиндре и в соответствующей полости. В компрессоре следует различать следующие области давлений:

- в картере и во всасывающей полости (давления всасывания Рвс);

- в цилиндре (давление в цилиндре Рц), меняющееся в зависимости от положения поршня;

- под крышкой цилиндров и в нагнетательной полости (давление нагнетания Рн).

Рис. 3. Схемы движения пара хладагента в поршневых компрессорах: а - схема прямоточного компрессора; б - схема непрямоточного компрессора: 1 - нагнетательный клапан; 2 - нагнетательный патрубок; 3 - буферная пружина; 4 - седло нагнетательного клапана; 5 - всасывающий клапан; 6 - поршень; 7 - всасывающий патрубок

При ходе поршня вниз (от ВМТ к НМТ) происходит увеличение объема рабочей полости цилиндра и уменьшение давления газа (Рц). Как только сила от давления газа во всасывающей полости (Рвс) превысит давление газа в цилиндре (Рц) на величину, достаточную для подъема пластины всасывающего клапана 1, происходит процесс всасывания, как показано на (рис. 4,а). Подъем пластины всасывающего клапана составляет 1,5 ÷ 2 мм.

Процесс всасывания прекращается при выравнивании давлений в цилиндре и всасывающей полости (Рц = Рвс), когда поршень достигнет крайнего нижнего положения НМТ, как показано на (рис. 4,б). При ходе поршня вверх к ВМТ объем рабочей полости цилиндра будет уменьшаться, а давление газа в ней повышаться. Под действием этого давления всасывающий клапан закроется, происходит процесс сжатия, который продолжается до тех пор, пока давление газа в цилиндре не станет больше, чем в нагнетательной полости (Рц > Рн). В этот момент происходит подъем пластины нагнетательного клапана 2 и выталкивание пара в нагнетательную полость и далее в конденсатор (рис. 4,в). В крайнем верхнем положении поршень вплотную не подходит к седлу нагнетательного клапана, выполняющего роль крышки цилиндра, образуя так называемое «мертвое пространство». Зазор между торцом поршня и крышкой цилиндра называется линейным размером мертвого пространства. При обратном движении поршня вниз происходит процесс расширения газа, заключенного в этом пространстве до момента открытия всасывающего клапана. Затем процесс повторяется.

Рис. 4. Рабочие процессы в компрессоре: а - всасывание пара; б - прекращение всасывания; в - нагнетание пара в нагнетательный трубопровод; 1 - всасывающий клапан; 2 - нагнетательный клапан

studfiles.net

Устройство и принцип действия компрессора

Сжатый воздух широко используется в промышленности, строительстве, а также в быту. Например, владельцу небольшого производства, где используется  штамповочное оборудование, не обойтись без сжатого воздуха, при помощи которого действуют системы включения прессов.

При выполнении разнообразных дорожно-строительных работ широко применяются пневматические отбойные молотки, пульверизаторы, шуруповёрты.

Для работы всех этих агрегатов необходим воздух под давлением не менее 5…7 ат, которое и обеспечивает широкий класс машин, называемых компрессорами.

Классификация основных видов компрессоров

В зависимости от особенностей своей конструкции, а также по принципу действия всё многообразие компрессорных установок может быть сведено к двум видам: лопастным и объёмным.

В компрессорах лопастного типа необходимое давление воздуха создаётся за счёт взаимодействия воздушного потока с решётками лопастей – подвижной и неподвижной. Конструктивно такие компрессоры бывают осевыми, радиально-осевыми и центробежными.

Схема  лопастного компрессора последнего типа представлена на рис. 1.

Рис. 1

Она  применяется, например,  в установках для кондиционирования воздуха. Эксцентрично установленный на валу ротор 1 снабжён лопастями 3, отбрасываемыми возникающими при вращении центробежными силами от корпуса 4. В результате уменьшается площадь поперечного сечения рабочей камеры 2, что, при постоянном расходе хладагента обеспечивает необходимое повышение его давления.

Более распространены компрессорные установки второго типа – объёмного. Здесь избыточное давление воздуха создаётся в специальных камерах. Объём и порядок соединения этих камер в ходе одного рабочего цикла сжатия постоянно изменяются, что вызывает соответствующее изменение рабочего давления воздуха. Компрессоры указанного типа подразделяются на роторные и поршневые.

Поршневые компрессоры благодаря своим положительным особенностям – надёжности и удобству в эксплуатации, стабильности рабочих характеристик, компактности и пр. – получили повсеместное применение. Пользователей в самых различных сферах хозяйственной деятельности вполне устраивают универсальность и широкие технические возможности поршневых компрессоров.

Устройство поршневого компрессора представлено рис. 2. Компрессор состоит из  цилиндра 1, поршня 2, двигателя 3, вращающего приводной вал, впускного 4 и нагнетательного 5 клапанов, фильтра 6 и ресивера 7.

Рис. 2

Принцип работы поршневого компрессора заключается в следующем. Вращающийся от двигателя приводной вал (кривошипно-коленчатого или эксцентрикового исполнения) преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное перемещение поршня, которым обеспечивается подача сжатого воздуха в полость ресивера.

Очистка отбираемого внешнего воздуха производится фильтром, который одновременно представляет собой и осушитель воздуха для компрессора. Цикличность поступления воздуха в рабочую полость цилиндра осуществляется синхронным действием клапанов: при обратном ходе поршня открывается впускной клапан (соответственно, закрывается нагнетательный), а при прямом – наоборот – впускной клапан закрывается, а нагнетательный открывается.

Ресивер для компрессора позволяет накапливать сжатый воздух , после чего он далее по трубопроводам передаётся для своего дальнейшего использования.

Компрессор с ресивером позволяет обеспечивать более надёжную работу пневматических устройств, поскольку снижает колебания давления сжатого воздуха и создаёт необходимый его объём при продолжительной работе таких устройств.

Компрессоры поршневого типа классифицируются на установки:

—  простого и двойного действия;

—  с различной компоновкой рабочего цилиндра: вертикальной, горизонтальной, угловой;

— с различным количеством рабочих цилиндров.

Комплектация поршневых компрессоров

Определяется  мощностью и предназначением компрессора. Например, при длительной работе компрессора необходима  установка системы автоматического контроля за его функционированием, которая  включает в себя реле давления воздуха для компрессора. Это обеспечивает  управление производительностью компрессора при изменениях  величины расхода сжатого воздуха, что  приводит к постоянству значений рабочего давления.

Например, с уменьшением давления в ресивере такой компрессор включается, а при повышении давления в ресивере до максимально допустимого значения – выключается. Наличие реле давления компрессора, цена на которое зависит от  мощности привода и диапазона регулирования давления, снижает износ поршней и соответственно повышает долговечность компрессора.

Требуемый объём ресивера компрессора зависит от его производительности и допустимых колебаний давления. Он рассчитывается по формуле

V=(Q/8*Δр)  (м3),

где:

Q – требуемая производительность компрессора, м3/мин;

Δр – допустимое колебание рабочего давления сжатого воздуха, ат.

Поршневые компрессоры небольшой производительности изготовляются в передвижном исполнении (см. рис.3), что позволяет оперативно перемещать агрегат к новому месту его применения.

Рис. 3

Такие компрессоры могут приводиться в действие и от двигателя внутреннего сгорания.

Недостатки поршневых компрессоров:

1. Ограниченная, по сравнению с другими типами,  производительность агрегата.

2. Довольно высокий уровень вибраций и шума в процессе работы.

3. Необходимость частого технического обслуживания и ремонта.

4. Необходимость в тщательной очистке воздуха.

Ремонт поршневых компрессоров

Длительная и надёжная эксплуатация поршневых компрессоров возможна лишь при своевременном и качественном проведении регламентных работ. В частности, ремонт поршневых компрессоров требуется в следующих случаях:

— в случае снижения производительности агрегата;

— при  повышенном (против паспортных значений) нагреве компрессорного блока;

— при подтекании масла из картера;

— в случае самопроизвольного падения давления;

— при разгерметизации пневмореле;

— при механических стуках в рабочей полости цилиндра;

—  при повышенном нагаре на рабочих деталях компрессора.

andrejgrechuha.ru


Смотрите также

© "Совершенные окна", 2019 г.
Перепечатка текстов, а так же полное или частичное воспроизведение других материалов сайта возможно только с согласия их авторов.

телефон: (495) 755-10-94
(многоканальный)