КІРІСПЕ
Химиялық өнеркәсіптің белсенді дамуына байланысты аралас салалара арасында газды сыға отырып жоғары тазалықты қамтамасыз ететін компрессорлық машиналарға деген сұраныс артып келеді. Мембраналы компрессорлар құрғақ газдарды сығуға арналған және таза, улы, коррозионды-агрессивті, тез өртенетін және де басқа қауіпті газдарға (хлор, этан, этилен, сутегі, аргон, этилен, биохимиялық газ, гелий, метан, азот, азот оксиді, ксенон) қажеттілік бар кезде қолданады. Компрессордың конструкциясы қоршаған ортадан газдың оқшаулануын қамтамасыз етеді және оны қажалатын бөліктердің ескіру бөлшектерінен, майдан немесе судан ластануынан сақтайды. Осы себепті мембраналы компрессорды газдың жоғары таза деңгейі қажет кезінде қолданады.
Берілген типті компрессорларда піспектің үдемелі ауысуында жұмыс камерасының көлемінің кемуі кезінде газ сығылады – бағаналы сұйықтықпен қозғалысқа келетін икемді металл мембрана. Өз кезгінде, сұйықтық гидрожетек піспекпен қозғалысқа келеді.
Мембраналы компрессорлардың қолдану облысы өте кең. Оларды өндірісте (мұнай-химиялық, химиялық, энергетикалық, атомдық және т.б.) қолданады, сонымен қатар жоғары қысымды газға қажеттілігі туындайтын ғылыми зерттеулерде.
Өзінің ерекше конструкциясымен мембраналы компресорлар келесі артықшылықтарға ие:
ықшамды конструкциясының арқасында мембраналы компрессормен газ қысымының жоғары көрсеткіштеріне қол жеткізеді;
сығу камерасының герметикалығымен газдағы бөтен қоспалардың болмауына толық кепілдік береді;
газдың кемуінің болмауынан сыртқы ортаны зиянды ластанудан қорғауды қамтамасыз етеді;
апаттан қорғау жүйесінің болуынан мүмкін қауіптілік пайда болған жағдайда компрессорды тастап кетуге мүмкіндік береді;
қолдануы мен техникалық қызмет көрсетуіндегі қарапайымдылық – мембраналы компрессордың сервисі оператордың тұрақты түрде мембраналарды ауыстырумен сипатталады.
Мембраналы компрессорлар өзінің құрылысы мен қозғалыс принципі бойынша піспекті компрессорларға жатады. Мембраналы компрессорлар келесі түрлерге бөлінеді: икемді мембрана жетегімен және гидрожетекпен. Мембраналы компрессорлар піспекті компрессорларға қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие, атап айтқанда газ сапасының жоғары сақталуын қамтамасыз етеді.
Металл мембрананың қолдану мерзімі салыстырмалы түрде ұзақ емес. Қысылған газға жұмысшы сұйықтықтың түсіп кетпеуі үшін көпқабатты мембраналарды және автоматты түрде сақтау құрылғыларын қолданады. Өнімділігіне байланысты бір және екі сатылы компрессорларды шығарады. Бір сатылы компрессорлар бір немесе екі мембраналы блоктан тұрады. Екі сатылы мембраналы компрессорларда әр сатыда екі мембраналы блоктан тұрады.
Мембраналы компрессорлар икемді мембрананы қолдана отырып газды сығады, ал икемді мембрана контур бойынша саңылаусыз қондырылған және қосиінді-бұлғақты механизмі арқылы жоғарыдан төменге тербеледі.
– шығын 0,2 л/мин 91 л/мин арасында;
– қысым немесе вакуумды жасау үшін қолданады;
– жоғары пайдалы әрекет еселігі;
–майсыз, герметикалық камераларды агрессивті орталар үшін қолдануға болады;
– кішкентай модельдер үшін арналған сұйықтықтармен жұмыс жасау мүмкіндігі.
Мембраналы компрессорларда мембрана компрессордың жоғарғы қақпағы мен тірек плиталары арасында контур бойынша бекітілген, жетекті білікте орналасқан эксцентриктің әрекетінен жоғары-төмен тербеледі. Ол соташықтың мембранада бекітілген тегерікпен кері-үдемелі қозғалысын қамтамасыз етеді. Төменге қарай қозғалу кезінде ауа компрессордың жұмыс камерасына сорылады және жоғарыға қарай қозғалғандай шығарылады. Компрессордың жоғарғы қақпағында орнатылған клапанның бір бағытты жармасы ауа ағынының бағытын басқарады. Мембрана вакуумды сорғы немесе компрессор ретінде қолданылады, ол шудың төмен деңгейімен сипатталады, жоғары пайдалы әркет еселігіне ие және газ өтпейтін жұмыс камерасы бар.
Ауыспалы немесе тұрақты ток қозғалтқыштарымен шығарылады, бір немесе екі басты болып орындалады, бастары кезекпен немесе параллельді болып біріге алады, шығарылатын вакуум 1 барға дейін, қысымы 2,8 барға дейін және диапазондағы шығын 0,2 л/мин 91 л/мин арасында.
Мембраналы компрессорлардың жұмыс теориясы, қолдану облысы және құрылымы
1.1 Мембраналы компрессорларға сипаттама
Мембраналы компрессор өзінің құрылысы мен қозғалыс принципіне қарай піспекті компрессорларға жатқызылуы тиіс, яғни көлемді типті машиналарға. Піспектің үдемелі қозғалысы есебінен сығу камерасының көлемінің қысқаруы нәтижесінде мұндай компрессорлардағы газдың сығылуы пайда болады. Берілген жағдайда піспек дөңгелек икемді мембрана болып келеді, ол қақпақ мен цилиндр арасындағы периметр бойынша сығылған және тербелмелі қозғалысқа әкеледі. Қазіргі таңда мембраналы компрессорлардың екі типі қолданыста: қосиінді-бұлғақты механизмдегі икемді мембра жетегімен және гидрожетекпен. Мұндай жағдайда металл мембрананың иілуін бағаналы сұйықтықтың кері-үдемелі қозғалысы тудырады, өз кезегінде бағаналы сұйықтықтың кері-үдемелі қозғалысына гидрожетектің қосиінді-бұлғақты механизм піспекгі арқылы әсер етеді.
1.2 Мембраналы компрессорлардың типтері және құрылымы
1.1-ші суретте мембраналы компрессордың бірінші типі көрсетілген. Иілімді материалдан жасалған мембрана 1 орталыққа соташыққа 2 бекітілген, соташықтың 2 мәні эксцентриктен 3 кері-үдемелі қозғалысына ие, ал эксцентрик 3 компрессордың түпкі білікте (вал) орналасқан. Мембрана периферия бойынша сығылған, яғни мембрана мен қақпақ аралығында қысылудың герметикалық қуысы пайда болады. Сығылудың герметикалық қуысы қозғалыс механизмінен толық оқшауланған.
Картердегі жағармай сығу камерасына тек икемді мембрананың бұзылу жағдайында ғана түсуі мүмкін.
Сығылатын орта (ауа, газ) сығу камерасына сору клапаны 4 арқылы түседі; сығылған газ ығыстыру клапаны 5 арқылы шығады; екі клапан цилиндрдің шойын қақпағында орналасқан. Машинаның блок-картері 6 де біліктің (вал) тірек мойынтіректері үшін жонып өңделген шойыннан жасалған.
Мұндай мембраналы компрессорларды жоғары емес қысымға дейінгі аз көлемді газды сығу үшін пайдаланады. Мембраналарды салыстырмалы үлкен иілуде жүктелу циклінің көп санын өткізе алатын материалдардан жасайды, мысалы, резеңкеленген матадан немесе жай резинадан.
Мембрананың соташықпен қатаң байланысы біліктің жоғары бұрыштық қозғалысын жіберуге мүмкіндік береді (шамамен 100 рад/с дейін). Мұндай машиналар туғызатын қысым мембрана материалының төзімділігіне тәуелді, ол 15 МПа (1,5 кГ/см2) аспайды.
1.1-сурет. Бейметалл мембраналы компрессор
1.2-ші суретте осындай типтің тік бір сатылы МК 20/12-200 компрессоры көрсетілген. Мембраналы компрессорлардың екінші типі көбінде өндірісте және лабораториялық жағдайларда өз қолданысын табады.
Бұл компрессорда цилиндр рөлін орындайтын негізгі жұмыс түйіні мембраналы блок болып табылады. Ол шектеуші 1 және бөліп тарату 2 тегеріктерден тұрады, олардың арасында периферия бойынша мембрана 3 қысылған, сонымен қатар тұрқы 4 гидравликалық цилиндрмен 5 бірге. Шектеуші және бөліп тарату тегеріктердің ішкі беттерінде бірдей ойысқан профильдері бар, соның арқасында олардың арасында тұйықталған қуыс қалыптасады. Мембрана бұл қуысты екі бөлікке бөліп тұрады. Қуыстың сыртқы бөлігі сору 6 және ығыстыру 7 өзара әрекет ететін клапандар арқылы сәйкесінше газдық коммуникациялармен бірге тасымалданады, ал ішкі бөлігі – бөліп тарататын тегеріктің біртекті тарату саңылаулары арқылы – гидравликалық цилиндрмен. Қуыстың ішкі бөлігі және гидравликалық цилиндр сұйықтықпен толтырады.
Гидрожетектің жұмыс кезінде (қозғалыстың қосиінді-бұлғақты механизмі бар піспекті типті көп конструкцияларда) мембранаға тербелмелі қозғалыс жеткізіледі, мұндай кезде мембрана екі жаққа да иілінеді. Шектегіш және бөліп таратқыш тегеріктердің профильденген беттері арасында пайда болған көлем гидравликалық цилиндрдің жұмыс көлемінен біршама жоғары. Сондықтан, егер ығыстыру үдерісінің соңында мембрана шектеуші тегеріктің профильденген бетіне тығыз қысылса, онда сору үдерісінің соңында мембрана бөліп тарату тегеріктің бетіне жетпейді. Мембрананың өзінің өңдеу шамасындағы қозғалысының жылжуынан компенсациондық сорғыдан 8 гидротежегіш піспегін сору кездінде қосымша сұйықтықтың түсуі туындайды, компенсациондық сорғы 8 гидравликалық жүйеден кеміп қалуларды қайта орынына келтірумен айналысады. Компенсациондық сорғының 8 өнімділігі кеміп қалу шамасынан жоғары болғандықтан гидравликалық жетек піспегі ж.т.н.-не келгеніне қарағанда мембрана шектеуші тегеріктің профильденген бетіне ертерек келеді.
1.2-сурет. Мембраналы компрессор МК-20/12-200