Устройство поршневого компрессора

Конструктивные элементы поршневого компрессора

 

Чтобы правильно понять устройство компрессора, необходимо разобраться с назначением
и устройством всех составляющих его частей и систем.

Все детали, поршневого компрессора можно распределить «в конструктивные группы в зависимости от их назначения: группа механизма движения — рама, станина или картер, коренные подшипники, коленчатый вал, шатуны, крейцкопфы, маховик;

цилиндровая группа — цилиндры, втулки цилиндров, крышки, уплотнения штока;

поршневая группа — поршни, поршневые кольца, штоки;

группа распределения — клапаны;


система смазки
— масляные насосы, фильтры, маслопроводы, холодильники для масла, маслоотделители и др.;

система охлаждения — промежуточный и концевой холодильники для сжимаемого газа, трубопроводы;

система регулирования — средства регулирования производительности (цилиндры дополнительных «мертвых» пространств, вспомогательные клапаны, трубопроводы);

группа установки машины — щит управления, привод, газопроводы, ресиверы, воздушные фильтры, ограждение и др.

Группа механизма движения состоит из деталей, свойственных другим поршневым машинам, например двигателям внутреннего сгорания, насосам, паровым машинам.

Цилиндры воздушных компрессоров для давлений до 6 Мн/м2 изготовляют из чугуна, для давлений до 15 Мн/м2 — литыми из стали, для более высоких давлений — коваными из стали. Чугунные цилиндры отливают заодно с водяной рубашкой, стальные цилиндры обычно имеют съемный кожух. Для упрощения отливки иногда цилиндры составляют из отдельных частей. Рабочую поверхность цилиндра шлифуют или хонингуют. В цилиндры часто вставляют чугунные втулки для улучшения качества поверхности и для снижения требования к отливке цилиндров (см. рис. 3). Клапаны размещают в цилиндре или в его крышке; при этом оси клапанов расположены радиально, наклонно или параллельно оси цилиндра. Воду подводят к рубашкам цилиндров снизу, а отводят в самой верхней точке во избежание воздушных мешков. В случае воздушного охлаждения на внешней поверхности цилиндра устраивают ребра.

Сальники в компрессорах применяют главным образом самоуплотняющиеся (под давлением газа), металлические, с плоскими и
коническими уплотняющими элементами. В качестве плоского уплотняющего элемента металлического сальника служат два чугунных кольца — замыкающее и уплотняющее (рис. 4, а). Все кольца охвачены специальной пружиной, уплотненяющей пространство между кольцами и поршнем. Число колец зависит от давления в цилиндре. Конические уплотняющие элементы (рис. 4, б) выполняются из мягкого антифрикционного сплава и с гидравлическим затвором, осуществляемым подачей масла в кольцевые камеры сальника. Пружины, действующие в осевом направлении на уплотняющие элементы, компенсируют их износ. Для изготовления уплотняющих элементов сальников в последнее время широко используют фторопласт и его композиции.

Поршни бывают открытыми (тронковыми), дисковыми и дифференциальными (ступенчатыми). Их выполняют составными и сплошными. Поршневые кольца компрессора изготовляют из высококачественного перлитного чугуна. Они бывают двух видов: уплотняющие (компрессионные) и маслосъемные. Поршневое кольцо прижимается к стенке цилиндра под действием сил упругости и главным образом под действием разности давлений газа, действующих по внутреннему и внешнему контурам кольца. На поршни малого диаметра кольца не могут быть надеты обычным путем, так как в них возникают недопустимые напряжения. В этом случае поршень изготовляют с наборными кольцами или кольца, выполняют разрезными из трех частей и под них подкладывают кольцевые пружины.

Клапаны должны закрываться плотно и своевременно, иметь малое гидравлическое сопротивление, быть износоустойчивыми и прочными в условиях воздействия температур и динамических нагрузок. Стремясь к предельному уменьшению массы подвижных частей, их изготовляют главным образом пластинчатыми. В зависимости от формы пластин и направления потока различают клапаны: кольцевые, полосовые, прямоточные и дисковые.

 

Устройство компрессора

Рис. 5. Клапаны поршневых компрессоров: а — кольцевой; б — полосовой; в — прямоточный.

 

Кольцевой клапан (рис. 5, а) состоит из седла 1, ограничителя подъема пластин 2, одной или нескольких кольцевых пластин 3, клапанных пружин 4 и стяжного болта 5. В полосовом клапане (рис. 5, б) пластины 1 имеют прямоугольную форму. В свободном состоянии они прилегают к седлу, а под давлением газа выгибаются в пределах углублений, сделанных в ограничителе подъема 2. В прямоточном клапане тонкие пластины, зажатые между седлами, свободно отгибаются в нишах, имеющих клиновидные скосы. Но здесь пластины расположены не перпендикулярно потоку газа, а параллельно ему, благодаря чему гидравлические потери в клапане значительно снижаются. В каналах прямоточного клапана почти нет завихрений газа и потому нагар накапливается мало; клапан отличается долговечностью.

Всасывающий и нагнетательный клапаны выполняются одинаковыми и отличаются только постановкой стяжного болта.

Смазка компрессоров служит для уменьшения износа и охлаждения трущихся деталей, уменьшения работы трения и улучшения к. п. д. машины, для обеспечения герметичности поршневых колец и сальников. В бескрейцкопфных компрессорах цилиндры и механизм движения смазываются одним и тем же маслом, залитым в картер. В крейцкопфных машинах чаще всего имеются две системы смазки. Компрессорные цилиндры и сальники смазываются специальными компрессорными и другими маслами или смазывающими жидкостями, отличающимися высокой стабильностью, высокой (210—240°С) температурой вспышки и кинематической вязкостью 12—20 см2/сек при 100° С, а также незначительной кислотностью.

Смазку цилиндров производят разбрызгиванием (в бескрейцкопфных компрессорах), под давлением (в крейцкопфных компрессорах) и распыливанием (в кислородных компрессорах). Для смазки цилиндров и сальников под давлением служат лубрикаторы, т. е. многоплунжерные насосы с приводом от механизма компрессора, в которых каждый плунжер подает строго определенное количество масла в отдельную точку смазки.

Смазка механизма движения осуществляется принудительно по замкнутому контуру: маслосборник (картер машины) — шестеренный насос — фильтр — холодильник — детали механизма движения— маслосборник.

Для отделения от сжатого газа или воздуха масла и влаги служат масловлагоотделители, установленные непосредственно после холодильников. Их действие основано на инерции: при повороте струи газа частицы жидкости, имеющие более высокую плотность, выпадают из струи.

На этой странице было рассмотрено устройство поршневого компрессора, его конструктивные особенности и работа основных деталей и систем.