2.4.2. Поршневые компрессоры

Поршневым называется компрессор объемного действия, в котором изменение объема рабочей полости осуществляется поршнем, совер­шающим прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Превращение вращательного движения вала приводного двигателя в прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня может осуществляться кривошипно-шатунным, кулисным или кулачковым механизмами. В поршневых компрессорах более всего распространен кривошипно-шатунный механизм.

Поршневые компрессоры классифицируют следующим образом:

- по числу ступеней – одноступенчатые, многоступенчатые (не более семи);

- по производительности – малые до 10 м/мин, средние 10–100 м/мин, крупные более 100 м/мин;

- по величине создаваемого давления – низкого – (р < 2,5 МПа), среднего – 2,5–10,0 МПа, высокого – 10,0–35 МПа, сверхвысокого – более 35 МПа;

- по конструктивному исполнению – компрессоры простого и двойного действия; горизонтальные, вертикальные и угловые; однорядные и многорядные; крейцкопфные и бескрейцкопфные; с дисковым, тронковым или дифференциальным поршнем и т.п.;

- по составу сжимаемого газа: воздушные и газовые, кислородные, этиленовые, азотоводородные, аммиачные и т.д.

На рис. 2.30 приведены принципиальные схемы поршневых компрессоров одностороннего и двухстороннего действия.

В зависимости от приводаразличают поршневые компрессоры с электродвигателем, ДВС, гидроприводом и др.

Поршневые компрессоры дополнительно делят на компрессоры со смазкой и без смазки цилиндров, с водяным и воздушным охлаждением.

Для характеристики поршневых компрессоров пользуются понятиями: объем, описываемый поршнем за один оборот (рабочий объем цилиндра V_h), значение которого для компрессора:

простого действия

;

двойного действия

и объем, описываемый поршнем в единицу времени:

,

где n– число оборотов коленчатого вала.

Объем, описываемый поршнем компрессора в единицу времени, в конечном итоге определяет производительность и подачу компрессора.

а) б)

Рис. 2.30. Принципиальные схемы поршневых компрессоров:

а – одностороннего действия; б – двухстороннего действия;

1 – поршень с кольцами; 2 – шатун; 3 – кривошип;

4, 5 – всасывающий и нагнетательный клапаны; 6 – крейцкопф; 7 – шток

Производительностью компрессораназывается объем газа, нагнетаемый в единицу времени и замеренный на выходе, но пересчитанный на условия всасывания, т.е. на давление и температуру перед всасывающим патрубком.

Подачей называется масса газа, подаваемого компрессором потребителю в единицу времени (кг/с).

На производительность компрессора значительное влияние оказывает мертвый (вредный) объем. Мертвый объем – часть объема рабочей полости, из которого поршнем не может быть вытеснен сжимаемый газ. Мертвый объем состоит из объема в зазоре между поршнем и крышкой цилиндра, объемов в каналах, которые служат для сообщения полости цилиндра с запорными элементами клапанов, и объемов различных пустот, каналов и выемок в поршне и цилиндре.

В расчетных зависимостях принято пользоваться безразмерной величиной относительного мертвого объема: _.