Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры — это наиболее распространенные и многообразные по конструкции компрессоры. Поршневые компрессоры применяются в текстильном производстве, машиностроении, криогенной технике, химической и холодильной промышленности. Поршневые промышленные компрессоры различают по устройству компрессора и расположению цилиндров, устройству шатунного механизма и числу степеней сжатия.

Принцип работы поршневого компрессора

Поршневой компрессор — это компрессор, у которого поршень в цилиндре совершает возвратно-поступательные движения. Самый простой поршневой компрессор состоит из цилиндра и поршня, между которыми имеется небольшой зазор. Движение поршня обеспечивается кривошипношатунным механизмом от вала с приводным двигателем.

Нагнетательный и всасывающий клапаны поршневого компрессора расположены в крышке цилиндра. За два хода поршня (один оборот вала), совершается полный рабочий процесс в каждом цилиндре компрессора. При движении поршня из цилиндра в конденсатор надпоршневом пространстве создается разрежение, и пары хладагента всасываются в цилиндр из испарителя через открывающийся клапан. П ри обратном ходе поршня пары сжимаются и давление возрастает. Всасывающий клапан при этом закрывается, через нагнетательный клапан сжатые пары выталкиваются в конденсатор. Затем направление движения поршня меняется, нагнетательный клапан закрывается, и компрессор вновь отсасывает пары из испарителя.

Состав поршневого компрессора

В изготовленном из чугуна корпусе компрессора, находится цилиндр и картер, в картере расположен коленчатый вал. В нижнюю часть картера залито масло, которое обеспечивает смазку трущихся деталей компрессора. В подшипниках лежат коренные шейки коленчатого вала.

Выходящая из картера наружу шейка вала, уплотнена сальником, чтобы не было течи хладагента через зазор между валом и подшипником. На шейке вала напрессован маховик, который вращается вместе с валом от электродвигателя при помощи ременной передачи.

При помощи поршневого пальца шатун соединен своей верхней головкой с поршнем. При вращении вала поршень попеременно движется вдоль оси цилиндра от одного крайнего положения до другого на величину двойного радиуса кривошипа. На поршне надеты кольца, трущиеся по зеркалу цилиндра и уплотняющие (благодаря своей упругости) рабочую полость цилиндра, чтобы пары хладагента не могли попасть в картер.

Верхний торец цилиндра закрыт головкой. Головка цилиндра состоит из двух камер: всасывания и нагнетания. В каждой камере находится клапан, соответственно называемый всасывающим и нагнетательным. Клапаны расположены по обе стороны клапанной плиты и закрывают имеющиеся в ней отверстия, которые соединяют камеры головки с цилиндром. К камере всасывания подходит всасывающий трубопровод, соединенный с испарителем, к камере нагнетания — нагнетательный трубопровод, соединенный с конденсатором.

Роторные компрессоры относятся к компрессорам вытеснительного типа.

K роторным компрессорам относятся пластинчатые, жидкостно-кольцевые, винтовые.

Пластинчатые компрессоры.  При вращении эксцентрично посаженного ротора пластины благодаря центробежной силе выдвигаются из пазов и отбрасываются к кольцу, плотно прижимаясь к нему. Вращающиеся пластины делят серповидное пространство статора на отдельные ячейки, которые по направлению вращения вначале увеличиваются в объеме (зона всасывания), a затем уменьшаются (зоны сжатия и

нагнетания). Благодаря тому, что нижняя часть ротора прижата к корпусу, исключается прорыв газов со стороны нагнетания в зону всасывания. Для охлаждения воздуха и самого статора последний окружен водяной рубашкой.

Одноступенчатые пластинчатые компрессоры могут развивать давление нагнетания, равное 0,4-0,5 МПа, a двухступенчатые - 0,7 МПа. При использовании в качестве вакуум-насосов одноступенчатые компрессоры могут обеспечить вакуум до 95%, a двухступенчатые-до 99%.

Жидкостно-кольцевые компрессоры предназначены для создания вакуума и удаления воздуха. Компрессор жидкостно-кольцевой  состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого эксцентрично расположен ротор c лопатками. Лопатки ротора бывают прямые и изогнутые. Корпус до оси вала заполняют водой, при вращении ротора вода отбрасывается к стенкам корпуса, образуя жидкостное кольцо и серповидное рабочее пространство. Объем рабочего пространства изменяется в результате вращения ротора. Всасывание и нагнетание производится через отверстия в крышках.

Винтовые компрессоры состоят из небольшого числа основных деталей: корпуса, винтов, подшипников, уплотнений, соединительных шестерен.

При вращении винтов зубья выходят из зацепления. Начиная от торца всасывания, освобождаются впадины между зубьями (полостями). B эти полости, благодаря создаваемому в них разрежению, поступает газ. Объем газа, заполнивший впадины роторов, отсекается от всасывающего окна и подвергается сжатию. Процесс сжатия газа продолжается до тех пор, пока уменьшающийся изолированный объем полости со сжатым газом не подойдет к крышке окна нагнетания. При дальнейшем вращении винтов происходит процесс выталкивания газа.

Винтовые компрессоры могут быть двух типов: сухого сжатия и маслозаполненные.

B машинах сухого сжатия охлаждение газа осуществляется c помощью рубашек в корпусе компрессора, a также промежуточным и концевым холодильниками. B маслозаполненных компрессорах охлаждение газа осуществляется впрыскиванием масла или воды в рабочие полости винтов. B случае применения в качестве охлаждающей жидкости масла допускается касание винтов при работе компрессора;

в случае применения воды для охлаждения или при сухом сжатии касание не допускается. Винты компрессоров представляют собой крупно-модульные шестерни c зубьями специального профиля; винты изготовляют из стали. Корпуса выполняют литыми из серого чугуна, они могут быть также и стальными.

Винтовые компрессоры имеют значительные преимущества перед другими типами машин и за последнее время находят значительное распространение.

Винтовой компрессор: 1-станина, 2-ведущий винт 3-боковые крышки 4-шестерня 5-ведомый винт 6-корпуса подшипников 7-подшипник

Двухроторный компрессор: 1-корпус, 2-роторы

Задание: изучить принцип работы и конструкцию компрессора