13.11, Конструкции компрессоров

В современной промышленности используются поршне-ные компрессоры, значительно различающиеся по подаче и давлению. Для удовлетворения требований промышлен­ности заводы выпускают компрессоры стандартизованного номенклатурного ряда. Этот ряд построен на основе уни­фикации деталей компрессоров, что позволяет создавать машины различных подач и давлений с применением оди­наковых конструкций основных элементов (рам, цилинд­ров, валов и пр.). Это значительно удешевляет производ­ство и снижает стоимость компрессоров.

Поршневые компрессоры выполняются с вертикальным л горизонтальным расположением цилиндров. Первое со­здает экономию в площади компрессорной станции, а так­же удобстао эксплуатации и монтажа, однако применимо только в компрессорах с одной или двумя ступенями сжа­тия в одном цилиндре. Компрессоры с дифференциальными поршнями, осуществляющие многоступенчатое сжатие в одном цилиндровом блоке, выполняются по необходимости горизонтальными.

Ступени сжатия могут осуществляться в отдельных ци­линдрах; в этом случае применяют рядное расположение цилиндров с приводом от общего коленчатого вала. Встре­чаются конструкции с V-образным расположением цилинд­ров (см. рис. 13-11).

С конструктивной точки зрения различают бескрейц-копфные и крейцкопфные компрессоры.

В бескрейцкопфных компрессорах роль крейцкопфа (ползуна) выполняет сам поршень, обладающий в этом случае удлиненной цилиндрической поверхностью. Обычно они являются компрессорами низкого давлении с одной или двумя ступенями сжатия. Крейцкопфные конструкции применяются при любых давлениях, но характерны для i ысоких давлений при многоступенчатом сжатии. Это объ­ясняется высокими значениями поперечных сил, восприя­тие которых поверхностью поршня оказывается недопус­тимым.

367

На рис. 13.21 дан вертикально разрез компрессора типа ВП (углового) с шестью ступенями сжатия. Охлаж­дение воздуха в водяных охладителях после каждой ступе­ни сжатия. Конструкции в целом весьма компактна*

На рис. 13.22 представлен разрез вертикального комп­рессора. Конечное давление 22 МПа достигается в пята ступенях. В правом блоке цилиндров расположены первая и четвертая, в левом — вторая, третья и питая ступени сжатия. Компрессор — крейцкопфного типа с вильчатым шатуном.

Рис. [3.2[. Угловой шестиступенвдтый компрессор, Q—0,2 н'/к Р*** 363

Y ступень

Метут**

22 МПа; &»220 ыщ «=500 об/мин

Всасывание

Y ступени

Всасывание Жстуюнц

Рис. 13.22. Вертнкалызии поршневой компрессор с пятью стулсв"*

сжатия

370

Компрессор снабжен масляным шестеренным насосом, подающим масло из картера к подшипникам. Масло для _смазки в цилиндры подается специальным устройством — дубрикатором. Охлаждение воздуха в холодильниках осу­ществляется после каждой ступени.

На рис. 13.23 представлен продольный разрез по ци­линдрам первой и второй ступеней оппозитного воздушного компрессора. Подача компрессора 100 м*/мин, конечное давление 0,9 МПа, частота вращения 500 об/мин, ход поршня 220 мм, диаметры цилиндров 620 и 370 мм.

Привод компрессора от синхронного электродвигателя мощностью 630 кВт.

Рассмотрим кратко элементы конструкций компрес­соров.

Цилиндры компрессоров с давлением до 8 МПа обычно отливают из чугуна; более высокие давления требуют при­менения стального литья и стальных поковок. Для улуч­шения условий работы поршня применяют чугунные смен­ные втулки. Цилиндры снабжают лапами, опирающимися на плиты, залитые в бетонный фундамент. В многоступен­чатых компрессорах с дифференциальными поршнями блок цилиндров состоит из отдельных частей, жестко и на­делаю скрепляемых болтами и шпильками. Цилиндры имеют штуцера для подвода и отвода охлаждающей воды и смазки и для установки термометров и манометров.

Поршни. Наиболее распространены дисковые поршни (рис. 13.24), применяемые для ступеней двойного действия, и дифференциальные в многоступенчатых компрессорах (рис 13.25). Материал поршней — чугун, сталь. Форма поршней неосесимметрична; они обладают опорной поверх­ностью, как это показано на рис. 13.24. Поршни снабжа­ются чугунными уплотняющими кольцами.

Сальники применяются в компрессорах в местах прохо­да штоков поршней через крышки. При низких давлениях сальники выполняют с мягкой набивкой по типу, указанно­му для центробежных насосов. Здесь для давления до 2,5 МПа применяют пропитанную графитовой мазью хлоп­чатобумажную и асбестовую набивку. Для более высоких Давлений применяют асбестово-проволочный лрографичен-няй шнур.

В компрессорах высокого давления применяют сальни­ковые уплотнения в виде конических разрезных чугунных колец (рис. 13.26), Сальники выполняются почти всегда с охлаждением.

24*

371

С* 3

ступеней

Рис 13,23- Двухступенчатый оппоэитиы&

компрессор для подачи воздуха Разрез

по двдвддрам _nq,_B0fl я второй

На рис. 13.27 показана конструкция сальника для дав­ления 75 МП а. Уплотняющие кольца выполнены из бабби­та и благодаря особой (угловой) форме их сечения само­уплотняются, прижимаясь давлением газа к поверхности шгока.

Клапаны компрессоров преимущественно выполняются в виде самодействующих, открывающихся и закрывающих­ся автоматически благодаря разности давлений, действую­щих по обе стороны клапана. Конструкция пластинчатого самодействующего клапана представлена на рис. 13.28.

Шюряая поб&рххветь Рис 13.24. Диско&ый поршень

Седло / клапана сажается в гнездо, проточенное в крышке цилиндра. Оно имеет дэе концентрические кольце­вые щели 2, закрываемые аальными кольцевыми пласти-

Ж

^uUlUUtULL

Рис. 13.25. Дифференциальный поршенъ компрессора с тремя ступенями сжатия

нами 5, Последние прижимаются к седлу, закрывая шел*, Пружинами 4, расположенными в выточках ограничитель­ного диска 5, который скреплен с седлом клапана цент­ральным болтом 6.

В некоторых конструкциях кольцевые щели заменяют рядом параллельных прямолинейных прорезей, и тогда клапан называют ленточным.

Конструкция тарельчатого клапана с малой инерцион­ной массой тарелки показана на рис. 13.29.

В последнее время находят применение клапаны пря­моточного типа. По сравнению с обычными пластинчаты­ми и тарельчатыми клапанами прямоточные имеют много преимуществ* Основное из них—малое газовое сопротив-

373

ление, обусловленное прямым током газа и большим про. ходиым сечением, в 2—2,5 раза превышающим сечення обычных пластинчатых клапанов. Малое газовое сопро. тнвление прямоточных клапанов увеличивает подачу ком­прессора на 8—17%, снижает потребление мощности и удельный расход энергии соответственно на 4—7 и 8—20 %

Рис 13 26. Салыпк с металлическими разрезными колышш

Охлаждающая вода

Рис 13.27. Сальник с металлическими упругими кольцами

Рис. 13.28. Пяаст№ чатый клапан с дву­мя кольцевыми це­лями

374

по сравнению с аналогичными показателями компрессоров, имеющих клапаны обычных типов.

Достоинством прямоточных клапанов я&ляется бесшум­ность их действия. Малая инерционность легких запорных пластин обусловливает быстрое от­крывание и закрывание их и по­этому предотвращает возникнове­ние ударных волн в трубопроводах к их вибрацию.

На рис. 13.30 показана конст­ руктивная схема прямоточного кла­ пана, поясняющая способ его дей­ ствия. Клапан состоит из набора nog т ьчатып пластин-седел /, в которых профр* ™h адморе^ра ма­ зеров аны каналы 2 с прямоуголь- лой подачи

Пакет аз семи секций

Положение запорных пластин при пропуске газа (пунктир)

&

\

_i

_d

Ряс. 13.30, Конструктивная схема, поясняющая принцип действия при* моточного клапана

нымя сечениями переменной глубины h. Каналы разделя­ются ребрами 3, к которым плотно прилегает тонкая сталь­ная пластина 4, являющаяся запорным органом; Эта плас­тина консольею защемлена кромкой а между двумя сосед­ними седлами и под влиянием разности давлений газа в ка-

375

налах 2 и полости 5 может отгибаться, как показано штри­ховой линией, образуя проходные сечения 6.

Тыловая сторона седла обработана так, что запираю* щая стальная пластина 4, отгибаясь под действием газо­вого потока, почти соприкасается с кривой поверхностью седла.

Наборы седел и пластин комбинируют в пакеты круг* лей или прямоугольной формы и скрепляют соответствен но стяжным кольцом или хомутом.

Конструктивные формы прямоточных клапанов удоб­ны и допускают применение их не только для вновь изго­тавливаемых компрессоров, но и для замены обычных пла­стинчатых клапанов в эксплуатируемых компрессорах.

Приведенная на рис. 13.30 конструктивная схема не* скольких ячеек прямоточного клапана применяется для ступеней низкого давления.