3 Классификация поршневых компрессоров

Холодильные поршневые компрессоры классифицируются по множеству отличительных особенностей, из которых наиболее значительные следующие:

1 По виду рабочего вещества – на аммиачные, фреоновые, пропановые и воздушные.

Детали и узлы компрессоров изготавливают из таких конструкционных материалов, которые не вступают в химическую реакцию с холодильным агентом. Например, в аммиачных компрессорах исключается применение медных деталей, так как аммиак окисляет медь, что может привести к нежелательному омеднению стальных поверхностей. Фреоны являются наиболее летучими холодильными агентами. Поэтому, во избежание утечек, к материалам блок-картеров предъявляются повышенные требования (отсутствие микротрещин, раковин, рисок и т.д.).

2 По диапазону работы на высоко-, средне- и низкотемпературные.

Для высокотемпературных компрессоров стандартная температура кипения холодильных агентов равна = 278 К (+5 ), для среднетемпературных компрессоров = 258 К (-15 ), для низкотемпературных =238 К (-35 ).

3 По холодопроизводительности на малые , средние и крупные.

По классификации ВНИИхолодмаш к малым относятся компрессоры, имеющие холодопроизводительность менее 12кВт, к средним от 12 до 120 кВт, к крупным - более 120 кВт при стандартном среднетемпературном режиме.

4 По конструкции кривошипно-шатунного механизма на крейцкопфные и бескрейцкопфные (рисунок 2).

В крейцкопфных конструкциях компрессоров (рисунок 2а) движение от шатуна к поршню передается через специальный механизм – крейцкопф и шток. В бескрейцкопфных компрессорах движение от шатуна непосредственно передается поршню (рисунок 2б). В крейцкопфных компрессорах поршень имеет небольшую высоту, достаточную только для размещения колец, так как всю боковую нагрузку воспринимает на себя крейцкопф. В бескрейцкопфных компрессорах высота поршня значительно больше, здесь роль крейцкопфа выполняет нижняя часть поршня.

а – крейцкопфный; б – бескрейцкопфный.

1 – цилиндр; 2 – шатун; 3 – поршень; 4 – коленчатый вал; 5 – крейцкопф; 6 – шток; 7 – нагнетательный клапан; 8 – всасывающий клапан.

Рисунок 2 – Конструкция механизма движения компрессоров

В настоящее время в холодильной технике применяются в основном бескрейцкопфные компрессоры, как наиболее простые.

5 По количеству цилиндров – на одно-, двух-, четырех-, шести- и так далее цилиндров (количество цилиндров может быть до шестнадцати). Так как валы холодильных компрессоров преимущественно двухколенчатые, то число цилиндров всегда четное, кроме одноцилиндровых с консольным или эксцентриковым валом.

6 По расположению осей цилиндров – на вертикальные, горизонтальные, аппозитные и угловые (рисунок 3)

В вертикальных компрессорах оси цилиндров расположены вертикально (рисунок 3а). У горизонтальных компрессоров оси цилиндров проходят по одну сторону коленчатого вала (рисунок 3б).Расположение осей цилиндров у аппозитного компрессора также горизонтальное, только по обе стороны коленчатого вала (рисунок 3г). Угловые компрессоры имеют часть цилиндров, расположенных горизонтально, часть – вертикально (рисунок 3в).В последнее время большое распространение получили угловые компрессоры, у которых оси цилиндров расположены V-образно с углом развала от 60 до 90 градусов (рисунок 3д) и веерообразно с углом развала от 45 до 60 градусов (рисунок 3е).

а – вертикальный; б- горизонтальный; в – угловой; г – оппозитный; д – v-образный; е – ψ-образный

Рисунок 3 – Расположение осей цилиндров компрессоров

7 По типу газораспределения в цилиндре - на прямоточные и непрямоточные (рисунок 4).

В прямоточных компрессорах пар всегда движется в одном направлении. Нагнетательный клапан неподвижно закреплен в клапанной доске в верхней части цилиндра, а всасывающий клапан находится в верхней части поршня и движется вместе с ним (рисунок 4б). В непрямоточных компрессорах, всасывающий и нагнетательный клапан неподвижны и расположены в клапанной доске в верхней части цилиндра. При всасывании и нагнетании пар холодильного агента в цилиндре меняет свое направление (рисунок 4а).

1 – цилиндр компрессора; 2 – поршень компрессора; 3 – всасывающий патрубок; 4 – нагнетательный патрубок; 5 – всасывающий клапан; 6 – нагнетательный клапан

Рисунок 4 – Схемы непрямоточного (а) и прямоточного (б) компрессоров

8 По количеству ступеней сжатия на одно-, двух-, многоступенчатые.

Количество ступеней сжатия выбирается в зависимости от того, какой термодинамический цикл осуществляется в холодильной машине. Сжатие в одной ступени экономически не эффективно при отношении давления нагнетания и всасывания / ≥ 8.

В многоступенчатом поршневом компрессоре одна часть цилиндров работает на низкую ступень, другая – на ступень высокого давления.

9 По степени герметичности на герметичные, бессальниковые и сальниковые.

В герметичных компрессорах весь механизм движения вместе с электродвигателем помещен в один неразъемный сварной кожух . Бессальниковый компрессор имеет картер со встроенным электродвигателем. Картер выполнен со съемными крышками, обеспечивающим доступ к клапанам, механизму движения и электродвигателю. Сальниковые компрессоры соединяются с приводом через муфту или ременную передачу. Тут герметичность между выходным концом коленчатого вала и корпусом достигается установкой специального устройства-сальника

10 По взаимному креплению цилиндра и картера: на блок-картерные и блок-цилиндровые.

Блок-картерные конструкции имеют блок цилиндров и картер в общей отливке. В блок-цилиндровых компрессорах картер и блок цилиндров отдельные детали, крепящиеся друг к другу болтами. Блок-цилиндровые компрессоры применяются в настоящее время сравнительно редко и только в малых холодильных компрессорах.

11 По числу рабочих полостей цилиндра: на компрессоры простого действия и двойного действия.

В компрессорах простого действия сжатие пара осуществляется одной стороной поршня, а в компрессорах двойного действия обеими сторонами поршня, соответственно в двух рабочих полостях цилиндра. Крейцкопфные компрессоры в основном двойного действия (рисунок 2а), бескрейцкопфные – простого действия (рисунок 2б).

12 По виду охлаждения: на компрессоры с водяным охлаждением и с воздушным охлаждением, с охлаждением паром холодильного агента, с комбинированным охлаждением.

При водяном охлаждении верхняя часть цилиндров, а иногда и крышки, имеют водяную рубашку, выполненную в блок-картере или в блок-цилиндре. В компрессорах с воздушным охлаждением для увеличения теплопередающей поверхности на блок-цилиндрах и крышках делается оребрение.

13 По способу смазки трущих деталей: на компрессоры с принудительной смазкой, разбрызгиванием, комбинированной смазкой и без смазки.

Для смазки поверхностей трения используется специальное жидкое масло, которое находится в нижней части картера компрессора. Принудительная смазка осуществляется при помощи масляного насоса через просверленные отверстия в коленчатом вале и шатуне.

При смазке разбрызгиванием, масляного насоса нет, а смазка осуществляется за счет разбрызгивания масла по всему внутреннему объему компрессора. При комбинированной смазке применяется совместное действие принудительной системы смазки и разбрызгиванием. В настоящее время выпускаются крейцкопфные компрессоры, у которых цилиндропоршневая группа не смазывается, а кривошипно-шатунный механизм имеет обычную циркуляционную смазку от насоса. Для предотвращения попадания масла к цилиндрам, в них на штоке, между поршнем и крейцкопфом, устанавливается сальник. Прошли успешные испытания бескрейцкопфные поршневые компрессоры без смазки, где полностью отсутствует жидкое масло. В таких компрессорах шатунные подшипники, поршневые кольца, втулки верхних головок шатунов изготовлены из композиционных антифрикционных материалов с низким коэффициентом трения. Имеются также компрессоры без смазки, в нижних головках шатунов которых установлены герметизированные подшипники качения с консистентной смазкой. Такие компрессоры имеют разъемный вал.