14. ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ И ДЕТАНДЕРЫ. МЕМБРАННЫЕ КОМПРЕССОРЫ

14.1. Конструкции поршневых компрессоров

Компрессор – устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3.

По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные. Компрессоры также подразделяют по роду сжимаемого газа (воздушные, кислородные и др.), по создаваемому давлению (низкого давления – от 0,3 до 1 Мн/м, среднего – до 10 Мн/м и высокого – выше 10 Мн/м), по производительности и другим признакам.

Поршневые компрессоры являются наиболее распространенным типом холодильных компрессоров. Их применяют в холодильных машинах производительностью от нескольких десятков ватт до сотен киловатт, а в области малых холодопроизводительностей (до 2–3 кВт) – это практически единственный используемый тип компрессоров.

Процесс сжатия в поршневых компрессорах осуществляется в цилиндре в результате возвратно-поступательного движения поршня и изменения вследствие этого рабочего объема цилиндра.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала соединенный с ним шатун сообщает поршню возвратные движения. В рабочем цилиндре при этом возникает разряжение из-за увеличения объема, заключенного между днищем поршня и крышкой цилиндра, и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан, открывает его и поступает в цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление возрастет, открывается нагнетательный клапан и воздух поступает в трубопровод.

186

В зависимости от организации процесса сжатия в цилиндре поршневые компрессоры подразделяются на компрессоры простого и двойного действия, а также на компрессоры прямоточные и непрямоточные (рис. 14.1).

в

Рис. 14.1

В компрессоре простого действия (рис. 14.1, а, в) цилиндр имеет только одну полость сжатия; подпоршневое пространство обычно соединяется с картером машины и находится под давлением всасывания.

В компрессоре двойного действия (рис. 14.1, б) обе полости (над и под поршнем) – рабочие. При движении поршня, например, вверх в полости над поршнем происходит сжатие, а в

187

полости под поршнем – всасывание, и наоборот. Такая конструкция позволяет более полно использовать объем цилиндра и увеличить производительность на единицу объема, однако машина при этом усложняется. Поэтому компрессоры двойного действия применяются в машинах большой производительности.

Внепрямоточных компрессорах направления движения рабочего тела в цилиндре при всасывании и нагнетании противоположны.

Впрямоточных компрессорах всасывающий клапан расположен на поршне, а рабочее тело при всасывании и нагнета-

нии движется в одном направлении.

Существенное преимущество непрямоточных многоцилиндровых машин состоит в возможности регулирования производительности путем принудительного открытия всасывающего клапана одного или нескольких цилиндров.

Недостаток непрямоточных машин состоит в значительном подогреве всасываемого рабочего тела вследствие теплового контакта полостей всасывания и нагнетания в крышке цилиндров.

Преимущество прямоточных машин в более свободном размещении клапанов, позволяющем увеличить проходное сечение и уменьшить гидравлическое сопротивление.

По конструктивным признакам различают крейцкопфные и бескрейцкопфные компрессоры. У крейцкопфных компрессоров поршень 1 жестко связан со штоком, который соединен с ползу- ном-крейцкопфом 2 (рис. 14.2).

В крейцкопфе имеется палец, с помощью которого он соединяется с шатуном 3 (рис. 14.2). Крейцкопфные компрессоры обычно выполняют двойного действия, а шток уплотняют с п о- мощью сальника специальной конструкции. Важным достоинством крейцкопфных компрессоров является возможность создания машин, работающих без смазывания цилиндров. При этом сам крейцкопф и весь механизм движения работают с принудительным смазыванием.

У бескрейцкопфных, или тронковых, компрессоров поршни соединены с шатунами непосредственно с помощью поршневых пальцев (рис. 14.3).

188

Рис. 14.2

Рис. 14.3

Роль крейцкопфа играет в этом случае сам поршень, передающий через боковую поверхность нормальное усилие на стенкугильзы цилиндра.

189