Компрессоры холодильных машин

Классификация компрессоров.

Главной частью паровой компрессионной холодильной машины является компрессор. Он же является основным потребителем электроэнергии, расходуемой на осуществление холодильного цикла, и должен быть простым в обслуживании, надежным в эксплуатации и экономичным. Компрессор в холодильной машине отсасывает пары хладона из испарителя, сжимает их и нагнетает в конденсатор.

По принципу действия различают компрессоры

- поршневые

-ротационные

- турбокомпрессоры.

По холодопроизводительности компрессоры бывают

малые (до 14 кВт),

средние (до 105 кВт)

крупные (свыше 105 кВт).

По числу цилиндров их делят на одно и многоцилиндровые (двух-, четырех-, шести-, восьмицилиндровые).

По числу ступеней сжатия — одно-, двух-, и многоступенчатые.

По применяемому хладону — аммиачные (А) и фреоновые (Ф).

По расположению осей цилиндров компрессоры различают: горизонтальные (Г), вертикальные (В), У – образные (У), с расположением осей цилиндров под углом и веерообразные (УУ).

В зависимости от движения паров в цилиндре компрессоры бывают прямоточные (П) и непрямоточные (Н).

По числу рабочих полостей в цилиндрах — на компрессоры простого и двойного действия.

По числу оборотов коленчатого вала — на тихоходные и быстроходные.

В зависимости от размещения электродвигателя привода по степени герметичности компрессоры делятся на:

открытые или сальниковые (электродвигатель соединяется с валом компрессора муфтой или клиноременной передачей);

бессальниковые (полугерметичные – электродвигатель встроен в герметичный корпус компрессора);

герметичные (компрессор и электродвигатель размещаются в общем герметичном корпусе, который после сборки сваривается газовой или электросваркой и не подлежит разборке).

Поршневые компрессоры.

На предприятиях общественного питания используется в основном паровые компрессионные холодильные машины с поршневыми и ротационными компрессорами холодопроизводительностью до 23000 Вт.

Наиболее совершенными и экономичными являются герметичные компрессоры, электродвигатель которых вместе с компрессором заключен в общий сварной герметичный кожух. Компрессор обозначается буквами и цифрами: первая буква означает холодильный агент, вторая — расположение осей в цилиндре. Цифра показывает холодопроизводительность в кВт. У безсальниковых компрессорах перед цифрой ставят еще буквы БС. Например, ФВ – 6— компрессор открытый, фреоновый с вертикальным расположением цилиндров, холодопроизводительностью 6 кВт.

ФВБС – 6— фреоновый, вертикальный, бессальниковый, холодопроизводительностью 6 кВт.

Для герметичных компрессоров после буквы, обозначающей вид холодильного агента (Ф) ставят букву Г— герметичный, а затем цифры, указывающие на холодопроизводительность. Например, ФГ – 2,8 — компрессор фреоновый, герметичный, холодопроизводительностью 2,8 кВт.

Несмотря на различие конструктивных особенностей, все поршневые компрессоры имеют одинаковый принцип действия.

В начальном положении поршень компрессора находится в верхней части цилиндра, занимая положение, получившее название ВМТ (верхняя мертвая точка). При вращении вала компрессора по направлению, указанному стрелкой, поршень начинает перемещаться вниз. Небольшое количество парообразного хладагента, находящееся в ВМТ, расширяется и давление хладагента начинает понижаться. Как только давление в цилиндре станет немного ниже давления кипения (давление всасывания), откроется всасывающий или впускной клапан (б). При открытом впускном клапане поршень перемещается вниз и достигает самого нижнего положения, получившего название «нижняя мертвая точка», или НМТ. В этом положении изменяется направление движения поршня и он начинает перемещаться вверх (в). При этом закрывается впускной клапан и находящийся в полости цилиндра хладагент начинает сжиматься. Процесс сжатия будет продолжаться до тех пор, пока давление в полости цилиндра не превысит давление конденсации (давление нагнетания). В этот момент откроется нагнетательный или выпускной клапан (г) и начинается нагнетание сжатого хладагента в конденсатор. После достижения поршнем ВМТ цикл работы компрессора заканчивается.

Из цилиндра компрессора в конденсатор нагнетается не весь парообразный хладагент. Некоторое его количество остается в зазоре между поршнем и днищем цилиндра, в каналах клапанов. Объем, который занимает оставшийся в цилиндре хладагент, получил название «мертвый объем». Чем меньше величина мертвого объема, тем меньше потери компрессора и лучше характеристики работы компрессора.

Рабочий процесс поршневого компрессора. На рисунке 2 представлена схема работы поршневого компрессора.

	1 – всасывающий вентиль; 2 – всасывающая полость; 3 – всасывающий клапан; 4 – цилиндр компрессора; 5 – поршень; 6– кривошипно-шатунный механизм; 7 – нагнетательный клапан; 8 – нагнетательная полость; 9 – нагнетательный вентиль
Рис. 2. Схема непрямоточного поршневого компрессора

Пары холодильного агента по всасывающему трубопроводу через всасывающий вентиль заполняют всасывающую полость головки блока цилиндра. При движении поршня от верхней мертвой точки вниз давление в цилиндре становится ниже, чем в испарителе и пары, преодолевая сопротивление всасывающего клапана, из всасывающей полости головки блока поступают в рабочий объем цилиндра, заполнение которого идет до достижения поршня нижней мертвой точки.

В результате давление во всасывающем трубопроводе выравнивается и всасывающий клапан закрывается. В этот момент поршень проходит нижнюю мертвую точку и начинается сжатие паров холодильного агента. Процесс сжатия продолжается до тех пор, пока давление в цилиндре не станет выше давления в конденсаторе. После этого пары с высокой температурой преодолевая сопротивление нагнетательного клапана, через нагнетательный вентиль поступают в конденсатор и процесс повторяется в той же последовательности.

Герметичные поршневые компрессоры. Они являются основным типом компрессоров для холодильных машин в торговом холодильном оборудовании. На рисунке 16.3 представлена схема герметичного компрессора типа ФГ – 0,7.

В настоящее время налажено общественное производство герметичных компрессоров для трех режимов работы в зависимости от рабочей температуры кипения холодильного агента: ФГ— среднетемпературные (от –25 до –10 ⁰С); ФГН — низкотемпературные (от –40 до –20 ⁰С); ФГП — плюсовые (от –10 до 10 ⁰С).

Герметичные компрессоры выпускаются холодопроизводительностью от 130 до 3260 Вт. Они входят в состав холодильных агрегатов, используемых в бытовых холодильниках и различных типах торгового холодильного оборудования. Среднетемпературные и плюсовые компрессоры работают на фреоне 12, низкотемпературные — на фреоне 22 и 502.

Основные элементы поршневых компрессоров.

Базой компрессора является картер 1, на котором и внутри которого устанавливаются все элементы холодильного компрессора. К картеру крепится цилиндр 5 или блок цилиндров, в котором перемещается возвратно-поступательный поршень 4. Привод поршня обеспечивается кривошипно-шатунным механизмом (2, 3), приводящимся в движение от электродвигателя через клиноременную передачу и шкив (маховик) 10. В верхней части цилиндра установлена клапанная доска 9 со всасывающим 6 и нагнетательным 8 клапанами, коллекторы для подвода и отвода хладагента размещены в крышке цилиндра.

Картер компрессора является базовым элементом всего компрессора и он изолирован герметично от окружающей среды заполнен парообразным хладоном под давлением всасывания.

В холодильном компрессоре имеются всасывающие и нагнетательные клапаны, которые являются самодействующими, т.е. открываются под действием разности давлений на клапан, а закрываются под действием упругости пружины или клапана.

Шатунно-поршневая группа механизмов предназначена для преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное движение поршней. Механизм состоит из коленчатого вала 7, который устанавливается в картере на подшипниках качения или скольжения (есть специальные поверхности 11и 12) На обработанной поверхности устанавливается подшипник шатуна 2.

Всасывающие клапаны. Под действие разности давления пластины 4 воздействует на пружину 9, сжимает ее и приподнимается над седлом 5. Сжатый хладагент из полости цилиндра компрессора через отверстия 6, зазор между седлом 5 и пластиной 4 и отверстия 8 в корпусе 3 поступает в нагнетательный коллектор. Пластина 4 притирается к седлу 5 и в прижатом пружиной 9 состоянии обеспечивает уплотнение по всей поверхности. Корпус 3 клапана прижимается к основанию 7 буферной пружиной 1 через направляющую втулку клапана. Буферная пружина выполняет дополнительно предохранительные функции: при попадании в цилиндр компрессора жидкого агента или смазочного масла буферная пружина сжимаясь позволяет увеличить высоту подъема клапанной пластины и избежать поломки компрессора от гидравлического удара.

Размещение компрессора с электродвигателем в едином цельносварном кожухе исключает необходимость в сальниковых уплотнителях, что повышает его надежность и исключает утечку фреона.

Рис. 3. Герметичный компрессор ФГ-0,7

1 – герметичный кожух; 2 – цилиндр; 3- поршень; 4 – клапанная доска; 5 – головка цилиндра; 6 – всасывающая трубка; 7 – всасывающий запорный вентиль; 8 – электродвигатель; 9 – нагнетательный штуцер; 10 – эксцентриковый вал