Выше 150

!

2 4

5 6 И более

Увеличение количества ступеней усложняет конструк­цию и увеличивает стоимость компрессора. Это обстоя­тельство обусловливает предел увеличения количества ступеней современных компрессоров.

Многоступенчатое сжатие с промежуточным охлажде­нием приближает рабочий процесс компрессора к изотер­мическому. Поэтому при заданной степени повышения дав­ления компрессора применение ступенчатого сжатия обус­ловливает существенную экономию мощности приводного двигателя (см. § 10.4).

О.6. Мощность многоступенчатого компрессора

В многоступенчатых компрессорах с числом ступеней г при одинаковых работах отдельных ступеней изотермиче­ская мощность компрессора определяется формулой

Л_ив^-*5мп~^-г. (13,13)

^ив 1000 р, * '

Мощность компрессоре при указанном условии

_N-_ ?& 1п-^г. (13.14)

Если работа отдельных ступеней неодинакова, то мощ­ность на валу компрессора определяется как сумма мощ­ностей отдельных ступеней.

13.7. Конструктивные типы компрессоров

Многоступенчатые компрессоры выполняются в двух основных вариантах: с дифференпиальными поршнями и несколькими ступенями сжатия в одном иилиндре; со сту­пенями сжатия в отдельных цилиндрах. Рассмотрим неко­торые из них.

Двухступенчатый компрессор с дифференциальны* поршнем двустороннего действия. В компрессоре этого

354

типа (рис. 13.4) ступени сжатия разнесены по обе сторо­ны дифференциального поршня. Способ работы наглядно изображается индикаторными диаграммами, построенны­ми совместно для обеих ступеней (рис. 13.5).

Если полагать! что компрессор всасывает воздух из атмосферы, то линия всасывания первой ступени будет лежать несколько ниже линии атмосферного давления. При движении поршня вправо происходит всасывание в первую

*fVWWWW\Ar-^-4

Ш поршю f

Т

Охладитель

Рис. 13.4. Двухступенчатый компрессор прямоточного типа с дифференциальным поршней

Рнс. 13.fi. Теоретические индика­торные диаграммы двухступенча­того прямоточного компрессора с дифференциальный поршнем

ступень (линия 4'-Г), сжатие и выталкивание во второй ступени (линии ЗЧГи У-З").

Когда поршень начинает двигаться влево, в первой сту­пени происходит сжатие, а во второй — расширение газа. Последний процесс идет до тех пор» пока давление в ци­линдре не достигнет р*' в точке 4". В этот момент открыва­ется всасывающий клапан второй ступени и поршень, дви­гаясь влево, будет всасывать газ из замкнутого простран­ства охладителя. При этом давление газа будет понижаться. Когда поршень займет положение, определяемое точкой 2\ давление газа в охладителе понизится настолько, что откроется напорный клапан первой ступени и газ будет поступать из неё через охладитель во вторую ступень. Давление газа будет изменяться по линии if-3\

В начале хода вправо в первой ступени происходит расширение газа по политропе 3*-4\

Объемы цилиндров первой и второй ступеней неодина­ковы, поэтому рассмотренные диаграммы имеют различ­ные масштабы абсцисс.

23*

355

В компрессоре этого типа процессы сжатия в ступенях осуществляются на разных ходах поршня, и поэтому раб&. чие усилия на ходовые части распределяются довольна равномерно.

Двухступенчатый компрессор с дифференциальны^ поршнем одностороннего действия* Особенностью компрес­сора этого типа (рис. 13.6) является расположение первой и второй ступеней по одну сторону поршня; это приводят

Рцс. 13.6. Двухступенчатый Рис. 13.7. Теоретические ннднка- комгтрессор с дифферен- торные диаграммы диухступенча- опальным поршнем одво- того компрессора с дифферен- стороннего действия циалыдам поршней односторонне

го действия

к тому, что всасывание, как и подача, происходит в обеих ступенях одновременно.

Начиная от точки 3" (рис 13.7), при движении поршня вправо происходит расширение во второй ступени до дав­ления р_а, которое было создано в охладителе ступенью при

ходе поршня влево. В положении поршня, определяемой точкой 4"_ш открывается всасывающий клапан второй сту­пени и происходит всасывание газа из замкнутого объема охладителя. Это также процесс расширения газа по полит­ропе 4^1". В конпе этого процесса давление во второй ступени понижается др р\. Далее при ходе поршня влево во второй ступени газ сжимается полинии /"—2" и подает­ся *по линии 2"-5" в напорный трубопровод. В это же время в первой ступени происходит сжатие на политропе 1-2' до давления р\. В точке 2' открывается напорный клапан

первой ступени и газ вытесняется из нее в замкнутый объем охладителя. Этот процесс протекает по политропе 2*-3' и сопровождается повышением Давления от р\ До Pv

356

При ходе поршня вправо происходят расширение и всасы* панне в первой ступени.

В компрессоре этого типа полосги первой и второй сту­пеней всегда разобщены закрытыми клапанами, но имеют­ся процессы, протекающие совместно в полостях какой-либо ступени и охладителей. Охладитель кроме сиоего прямого назначения играет роль ресивера, т. е. емкости, принимающей газ из первой ступени,

В компрессорах с дифференциальными поршнями од­ностороннего действии (см. рис 13.6) процессы сжатия и

бхтдателб i cmtmew

Ркс 13 8. Трехступенчатый Рис 13.9. Трехступенчатый

компрессор с диффереи- компрессор с дифференциаль-

цияльньш поршней ным поршнем и разделенной

первой ступенью

Рис. 13.10. Схема шестиступенчатого компрессора с дифференциальный

поршнем

подачи протекают в обеих ступенях одновременно. Благо­даря этому в ходовых частях компрессора возникают вы­сокие, неравномерно распределенные усилия, требующие применения махового колеса большой массы. Такая схема применяется обычно в комбинации с прямоточной схемой для компрессоров с количеством ступеней больше двух.

Трехступенчатый компрессор с днфференкиальньш поршнем. Ступени компрессора (рис. 13.8) комбинируются так, что каждые две соседние ступени представляют собой двухступенчатый компрессор. При равенстве работ отдель­ных ступеней, что диктуется условиями энергетической

357

Таблице 13,2, Характеристики компрессоров общего назначения

Tun компрессоре		Номинальная подача врв условвях всосы- ваввя (предельное отнловенне 5 % и ы"/с (ьГ/ини)	УделъенД расход мощности, ИВТ/СМЯ/МЯН). не более	ие белее
ВУ	С воздушным ох­лаждением	0.060(3) 0,100(6)	6.6	540 690
	С водяным охлаж­дение»!	0,100(6) 0,060(3)	6,2	690 540
ВП	—	0,166(10) 0,332(20) 0,500(30)	6,7 5,6 5,3	1350 2600 4000
ВМ	—	0,830(50) 1,660(100)	5,4 5,4	7900 14 600

Примечание. И&Сытовдос ьоиечиос давление компрессоров р_и -^0.8& ВД1в.

эффективности, такая схема дает значительные неравно­мерные усилия в ходовых частях. Чтобы уменьшить эти усилия и распределить их более равномерно, применяют схему трехступенчатого компрессора с разделением первой ступени (рис. 13.9).

Многоступенчатые компрессоры с дифференциальным поршнем. Используя принцип создания ступеней при по­мощи поршня переменного диаметра, можно сконструиро­вать компрессор с большим количеством ступеней- На рис. 13.10 приведена схема шестиступенчатого компрессора.

Компрессоры общего назначения со ступенями давле­ния в отдельных цилиндрах. В соответствии с ГОСТ эти компрессоры выполняют следующих типов (рис. 13.11, табл. 13.2): а — бескреицкопфные с V'Образным располо­жением цилиндров (обозначение типа ВУ); 6 — крейц-копфные с прямоугольным расположением цилиндров — ВП; в — крейцкопфные с горизонтальным оппозитным рас­положением цилиндров — ВМ.

Эти типы компрессоров рекомендованы ГОСТ как наи­более компактные, экономичные и удобные в эксплуатации при двухступенчатом сжатии- Конструктивный принцип, заложенный в ГОСТ, может быть распространен на ком­прессоры с количеством ступеней больше двух. При этом конструкции получаются многорядными.

356

Компрессоры типов ВУ и ВП с расположением осей цилиндров в вертикальной плоскости трудно сбалансиро­вать динамически, они тихоходны, требуют тяжелых фун­даментов и, с учетом проведения монтажных работ, отно­сительно больших высот здания. Вместе с тем площадь, требуемая дли их установки, невелика.

Компрессоры типа ВМ, называемые оппозитными_р по­лучают в последнее время широкое распространение. Это объясняется многими причинами и главным образом тем.

Рис 13Л К Скемы двухступенчатых компрессоров со ступенями в от­дельных цилиндрах

что благодаря взаимно противоположному движению пор­шней (при угле между коленами вала 180°) они легко ба­лансируются динамически н допускают частоту вращения, в 2,5—3 раза большую, чем компрессоры других типов. Компрессоры ВМ горизонтальные и требуют малых высот при относительно больших площадях помещений.

При большом количестве ступеней давления или высо­кой подаче компрессора с разделением ее на два цилиндра оппоэитный компрессор может быть выполнен многоряд­ным. Подробный анализ схем поршневых компрессоров — см. [25].

359