Принцип работы воздушного компрессора поршневого - AUTOEXPERTUSA.RU

Принцип работы воздушного компрессора поршневого

Поршневые компрессоры

Согласно ГОСТ 28567-90 «Компрессоры. Термины и определения» поршневым называют компрессор, в котором изменение объема рабочих камер осуществляется поршнями, совершающими линейное возвратно-поступательное движение.

Поршневые компрессоры — это один из самых распространенных типов объемных машин для сжатия воздуха.

Принцип работы поршневого компрессора

Кривошипно-шатунный механизм 5 приводится в движение двигателем. Поршень 3, перемещаясь в корпусе 4 изменяет объем рабочей камеры. При увеличении объема камеры, давление в ней снижается, всасывающий клапан 1 открывается, напорный 2 закрывается, атмосферный воздух поступает в рабочую камеру компрессора. При уменьшении объема камеры всасывающий клапан закрывается, напорный — открывается, сжатый воздух поступает к потребителю.

Типы поршневых компрессоров

По типу кривошипно-шатунного механизма

  • Крейцкопфный
  • Бескрейцкопфный

Движение от приводного двигателя к поршню передается через кривошипно-шатунный механизм. В крейцкопфном механизме поршень жёстко связан с крейцкопфом — ползуном, совершающими возвратно поступающее движение по направляющим, что позволяет разгрузить поршень от нормальных усилий. В бескрейцкопфном кривошипно-шатунном механизме такой ползун отсутствует.

По количеству ступеней повышения давления различают:

  • Одноступенчатые
  • Двухступенчатые
  • Многоступенчатые

По расположению цилиндров различают поршневые компрессоры:

  • вертикальные
  • горизонтальные
  • угловые
  • однорядные
  • двурядные
  • трехрядные
  • многорядные

Вертикальные поршневые компрессоры

Схемы вертикальных поршневых компрессоров показаны на рисунке.

По причине вертикальной установке поршня, силы инерции на фундамент и элементы конструкции компрессора действуют вертикально. Износ поршня, меньше чем у горизонтальных машин, и равномерен по окружности. Отсутствие износа уплотнений и фторопластовых колец, вызванного влиянием силы тяжести поршня, позволяет использовать вертикальные компрессоры без смазки маслом. Поэтому для поршневых безмасляных компрессоров используют вертикальную схему установки поршня.

Горизонтальные поршневые компрессоры

Горизонтальные компрессоры, чаще всего изготавливаются с крейцкопфом. Наиболее распространены однорядные Г-образные и двухрядные П-образные схемы компрессоров.

Среди достоинств горизонтальных поршневых компрессоров следует отметить простоту обслуживания, и возможность уравновешивания качающих узлов при выборе оппозитной схемы.

Угловые компрессоры

Наиболее распространенными являются угловые V-образные, W-образные, звездообразные, веерообразные бескрейцкопфные поршневые компрессоры.

Одним из главных достоинств угловых компрессоров является возможность уравновешивания инерционных сил. Кроме того, угловая компоновка делает компрессор более компактным.

Угловую схему расположения поршней часто используют на компрессорах малой производительности.

Оппозитные компрессоры

Оппозитные машины — это особый тип компрессоров, в которых поршни расположены друг напротив друга и совершают встречное движение. Достаточно широкое распространение получили оппозитные горизонтальные компрессоры.

Такая схема установки поршней позволяет уравновесить качающий узел, поэтому оппозитные компрессоры отличаются хорошими динамическими характеристиками. Это позволяет увеличить частоту вращения приводного вала в 2 — 3 раза по сравнению с обычным горизонтальным компрессором.

Индикаторная диаграмма поршневого компрессора

Индикаторная диаграмма поршневого компрессора — графическая зависимость давления в полости цилиндра от положения поршня. Индикаторная диаграмма поршневого компрессора показана на рисунке.

Линия ab на индикаторной диаграмме показывает изменение давления при всасывании воздуха, линия cd показывает изменение давления в камере компрессора при нагнетании, линия bc — изображает процесс сжатия газа, линия da — изображает процесс расширения газа оставшегося в мертвом объеме.

Мертвый объем компрессора – это пространство в рабочей камере, из которого поршнем не может быть вытеснен газ. Мертвый объем, складывается из объемов каналов, зазоров между поршнем и крышкой, клапанами и корпусом. Скачкообразные изменения давления в начале процессов всасывания и нагнетания связаны с динамическими процессами, происходящими во время открытия клапанов.

Расчет производительности

Объемную производительность при теоретическом процессе можно вычислить по формуле:

  • где S — площадь поршня
  • l — ход поршня
  • n — частота вращения

Учитывая сжимаемость газа, при расчетах часто используют понятие массового расхода. Массовую производительность при теоретическом цикле можно вычислить по формуле:

  • где ρ — плотность газа

Многоступенчатые компрессоры

Схема многоступенчатого компрессора показана на рисунке.

После сжатия в первом цилиндре воздух поступает в охладитель, а затем на вторую ступень сжатия.

Многоступенчатые компрессоры имеют следующие преимущества:

  • Меньшая температура сжатого газа
  • Меньше усилие на поршне. На ступень высокого давления поступает уже сжатый воздух, поэтому для размер поршня второй ступени может быть уменьшен. Суммарное усилие на нескольких поршнях многоступенчатого компрессора меньше чем усилие на поршне одноступенчатого компрессора при равных параметрах нагнетания.
  • Более экономная работа.

В многоступенчатом компрессоре, газ после сжатия охлаждается до первоначальной температуры. Поэтому работа многоступенчатого сжатия будет равна сумме работ в одноступенчатых циклах. На рисунке показана P-V диаграмма многоступенчатого компрессора.

P-V диаграмма одноступенчатого компрессора показана на рисунке.

Сравнив две диаграммы можно сделать вывод об экономичности многоступенчатого сжатия.

Применение поршневых компрессоров

Производительность поршневых компрессоров может достигать 200 кубометров в минуту, дальнейшее увеличение производительности ограничено чрезмерным возрастанием массы и размеров подвижных элементов компрессора.

Степень повышения давления одной ступенью поршневого компрессора обычно находится в интервале от 3 до 5, при использовании многоступенчатых компрессоров, степень повышения давления может увеличиваться в десятки раз, например в шестиступенчатом компрессоре можно получить степень сжатия до 10000.

Изучим устройство и принцип работы поршневого компрессора

Этот тип компрессора берет за основу своей работы использование механического прибора поршневого типа с целью увеличения давления газа или жидкости посредством компрессии, то есть – уменьшения объема. Такие компрессоры используются чуть ли не во всех сферах жизни: химическая промышленность, медицина, автомобилестроение, холодильной технике, а также для бытовых и полупрофессиональных нужд.

Иногда при помощи поршневых компрессоров осушают воздух. Это связано с технологическими особенностями сжатия воздуха. Они отличаются:

  • Недорогой ценой по сравнению с остальными типами компрессоров;
  • Простым технологическим процессом их производства;
  • Легкостью в ремонте и доступностью деталей.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный

Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

  • Малый размер;
  • Не нуждается в частом обслуживании;
  • Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Также на таких компрессорах устанавливают дополнительную очистку для лучшего качества воздуха.

Винтовой

Винтовой компрессор используют для снижения давления путем вращательных движений роторов. Это устройство изобрели в 30х годах. Отличается способностью работать в автоматическом режиме и экономичностью.

По сути своей, это устройство призвано преобразовывать электрическую энергию в энергию газа или простого воздуха. Это происходит посредством электродвигателя. Винтовой блок имеет конструкцию, состоящую из корпуса и двух больших винтов. Винты между собой не соприкасаются – между ними есть небольшой зазор, который просто уплотняется пленкой из масла. Собственно, принцип устройства состоит в том, что никакие узлы между собой не трутся.

Это также означает, что мелкий сор, если даже и попадет вовнутрь устройства, не повредит его, так как элементов, которые терлись бы, нет. Максимум, придется заменить масло. Еще один плюс – винтовой компрессор в разных скоростных режимах, то есть, существует возможность регулировать его производительность и тем самым экономить электроэнергию.

Читайте также  Компрессор из холодильного агрегата своими руками

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный

Принцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой

Поршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.

Интересно, что зачастую размеры обоих аппаратов схожи. Получается, что верхняя часть всего устройства направлена на работу двигателя внутреннего сгорания, а нижняя часть сжимает и нагнетает заряд в цилиндр и в мотор.

Безмасляный

Основные особенности безмасляного поршневого компрессора – чистота газа на выходе и немного меньший ресурс работы, чем у его собратьев. Название не означает, что узлы устройства без смазки. Просто она находится отдельно и в картер не заливается. Плюс, установлена дополнительная система очистки.

Винтовой

Воздух попадает в роторный механизм посредством клапана, проходя предварительную очистку. Потом воздух смешивается с маслом. Смесь направляется в емкость, где сжимается. Параллельно выполняются такие цели, как устранение зазоров между винтами и стенками корпуса.

Это делает появление протечек практически невозможным даже при том, что оба ротора не соприкасаются и, плюс ко всему, отводит тепло, появившееся при сжатии. Смесь, уже сжатая, направляется в маслоотделитель, где, собственно, и разделяется на смазочный материал и воздух. Масло, после прохождения сквозь фильтр и охлаждения, течет обратно в блок. Воздух тоже охлаждается и выводится из компрессора.

Принцип работы поршневых компрессоров показан на видео

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

  1. Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
  2. При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
  3. Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

  1. Легко ремонтируются.
  2. Просты в использовании.
  3. Могут иметь совсем небольшие габариты.
  4. Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Что делать при поломке?

  • Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.
  • Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
  • Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
  • Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
  • При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
  • Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
  • В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.

Устройство поршневого компрессора

Простота устройства в сочетании с эффективностью и долговечностью – так кратко можно описать один из первых и наиболее востребованных видов компрессорных установок – поршневый. Высокие рабочие показатели, готовность к интенсивной работе и позволяют использовать такое оборудование в промышленной сфере. Разобраться в устройстве вовсе не сложно, однако сервис и ремонт агрегата лучше доверять специалистам. Свои услуги по обслуживанию поршневых компрессоров предлагает компания « ПК-Компрессор».

Сферы применения поршневых компрессоров

Самыми распространенными на производстве сегодня считаются поршневые и винтовые компрессоры. Однако последние стоят дороже, так что большинство предприятий предпочитают использовать поршневые агрегаты. В автосервисе, например, потребителями сжатого воздуха служат пневмодрели, краскопульты и шиномонтажные станки.

Как это устроено

В основе поршневого компрессора – несколько ключевых элементов: цилиндр, поршень, два клапана – для нагнетания и всасывания воздуха, шатун и коленчатый вал – для передачи движения по камере сжатия. Конструкция поршневой головки напоминает двигатель внутреннего сгорания. Коленчатый вал приводится в движение от работы электродвигателя. В процессе работы всех составляющих объем воздуха, поступающего в пространство между клапанами и нижней частью поршня, увеличивается, что приводит к разрежению. Сопротивление пружины внутри превышается, из-за чего закрывается клапан, который выполняет всасывающие функции. По всасывающему патрубку атмосферный воздух поступает в цилиндр. Возвратное же действие поршня ведет к сжиманию воздуха и повышению его давления. Нагнетательный клапан открывается, сжатый воздух поступает в соответствующий патрубок. В действие поршневый компрессор приводит электродвигатель или автономный двигатель – бензиновый или дизельный.

Два хода поршня обычно принимается за один оборот вала, при котором в каждом цилиндре успевает совершится полный рабочий цикл агрегата. При движении поршня вправо – в конденсаторе образуется разрежение, при возвращении назад – сжимание, и так – цикл постоянно повторяется.

Именно такой принцип работы поршневых компрессоров обеспечивает максимально эффективную работу агрегата. Правда, сжатый воздух при этом поступает импульсами, в связи с поступательными движениями внутри механизма, что поклонники других видов компрессоров относят к минусам конструкции. Для выравнивания давления сжатого воздуха агрегаты по большей части используются с соответствующими ресиверами, которые исключают возможность перебоев в давлении.

Ресивер представляет собой стальную емкость, внутри него установлен специальный клапан для сброса давления в случае, если вдруг его допустимое значение превышается. Есть ошибочное мнение, что величина ресивера влияет на качество работы компрессора. Но это – не больше, чем миф, так как объем этой составляющей не может влиять на производительность агрегата, так что величина ресивера может быть любой, главное – чтобы он идеально подходил конкретной модели компрессора.

Чтобы обеспечивать работу поршневого компрессора в автоматическом режиме, в устройстве агрегата есть прессостат, или реле давления. При достижении заданного давления эта составляющая размыкает контакты и останавливает двигатель, а при снижении – замыкает и запускает оборудование.

Чтобы значительно снизить износ поршня и стенок цилиндров, в узел цилиндра подают масло. Это ухудшает качество подаваемого воздуха, ведь к нему примешиваются мелкие частички жидкости. Если на выходе необходим воздух без примеси, дополнительно используется сепаратор для масла, который устанавливается в линию подачи. Эта деталь помогает убрать из воздушного потока частички масла.

Читайте также  Мини компрессор для аэрографа своими руками

На крупных промышленных предприятиях, как правило, используется сразу пара поршневых компрессоров: пока один агрегат работает, второй находится в резерве. Это обеспечивает беспрерывную эксплуатацию на заводе в случае, если «ведущему » компрессору понадобится ремонт или сервисное обслуживание.

Особенности поршневых компрессоров

Поршневые компрессорные установки считаются надежными, долговечными и наиболее доступными, однако нельзя не отметить ряд моментов, которые стоит учесть при эксплуатации таких агрегатов. Например:

  • Сильный шум и вибрация при работе механизма (за исключением агрегатов с оппозитным положением цилиндров);
  • Необходимость размещения в специальном помещении с бетонным фундаментом;
  • Весьма низкая производительность – до 5 кубометров в минуту;
  • В связи с предыдущим фактом – весьма ограниченная область применения.

Как и любое другое оборудование, поршневый компрессор требует тщательного ухода на протяжении всей эксплуатации. Периодического сервисного осмотра и замены масла – мало. Помимо всего любому агрегату требуется:

  • Контроль натяжения приводного ремня;
  • Наблюдение за уровнем масла;
  • Регулярный слив конденсата из ресивера;
  • Прочистка устройства;
  • Наблюдение за состоянием резьбовых соединений;
  • Регулярный (не реже раза в месяц) продув картриджа воздушного фильтра сжатым воздухом.

Поршневые компрессоры отлично работают в периодическом режиме, хорошо переносят частые включения и выключения, а потому наиболее продуктивно работают на предприятиях, где производство сжатого воздуха не требуется в постоянном режиме.

Классификация поршневых компрессоров

На рынке современного промышленного оборудование представлен широкий ассортимент модификаций поршневых компрессоров. В основном же можно выделить следующие типы поршневых компрессоров:

  • Одинарного или двойного действия;
  • Одноступенчатые и многоступенчатые. Недостатком первого вида агрегатов считается ограниченное рабочее давление – 10 атмосфер. Для работы при более высоком давлении используются компрессоры с многоступенчатым принципом работы. В его устройстве воздух поочередно сжимается в каждой ступени до определенного показателя, а потом охлаждается и подается в цилиндр следующей ступени, снова сжимается уже до более высокого давления.
  • Масляные и безмасляные (определяется тем, необходимо ли масло для исправной работы устройства). В безмасляных агрегатах есть специальные кольца из полимеров с графитовой смазкой, так что компрессор не нуждаются в дополнительном масле.
  • По количеству ступеней сжатия воздуха — многоступенчатые и одноступенчатые. При использовании первого вида компрессоров важно не допускать превышения температуры сжимаемого газа. В случае, если она выше 180 градусов, есть риск возникновения возгорания или взрыва.
  • По типу привода – с прямым или ременным приводами. В первом случае агрегат экономит электроэнергию, работает тихо и имеет более высокий показатель КПД.
  • По уровню давления – агрегаты низкого давления (с диапазоном от 5 до 12 бар), среднего (от 2 до 100 бар) или высокого (от 0 до 1000 бар).
  • По виду использования – стационарные агрегаты и передвижные.

Для того, чтобы увеличить производительность поршневых агрегатов, компрессионные головки изготавливают с несколькими цилиндрами – с рядным, V-образным или оппозитным устройством.

Компания «ПК -Компрессор» предлагает широкий ассортимент поршневого компрессорного оборудования любых видов. За высокое качество, надежность и оперативность поставки продукции вы можете быть спокойны! «ПК -Компрессор» работает со всеми городами России. Собственные склады компании есть в Москве, Московской области, Самаре, Тольятти, Екатеринбурге и Челябинске.

Какое масло заливать в поршневой компрессор

Компрессорное масло – продукт особый. Только специальные технические характеристики могут обеспечить корректную работу оборудования, а также

Маркировка комплекта поставки оригинальных материалов

Упаковка снабжена полноценной информацией о происхождении товара – отправитель, получатель, вес и страна назначения, штамп о прохождении заво

Замена масла в компрессоре

Для чего необходимо компрессорное масло? Как его заменить? Какие бывают характеристики?

И пару полезных советов.

Какой компрессор выбрать: поршневой или винтовой? Масляный или безмасляный?

Выбор между разными типами компрессоров — поршневыми и винтовыми, масляными и безмасляными. Особенности эксплуатации.

Принцип работы поршневого компрессора

Поршневой компрессор представляет собой компрессионную установку объемного действия, построенную на поршневой системе сжатия воздуха. Такие устройства стали одними из первых использоваться в производстве. До сих пор поршневой компрессор, принцип работы и устройство которого представлено далее, применяется в промышленных и полупромышленных целях, и нередко эксплуатируется для бытовых и хозяйственных задач.

Внутреннее устройство

Основным элементом компрессионного агрегата выступает поршневой узел, также именуемый компрессорной головкой. При поверхностном рассмотрении конструкция узла выглядит как двигатель внутреннего сгорания. Здесь также есть цилиндр, поршень и его кольца, шатун, коленчатый вал и клапаны – нагнетательный и впускной. Клапаны двигаются под воздействием перепада давлений, а не принудительно, как в упомянутом ранее ДВС.

Детали компрессорной головки приводятся в движение коленчатым валом, соединенным с электродвигателем. В зависимости от типа соединения электродвигателя и вала привод классифицируется на прямой и ременной:

· При прямом приводе компрессорная головка напрямую соединяется с мотором через вал на одной оси.

· При ременном приводе головка и двигатель находятся рядом параллельно, соединяются через ремень.

Важной деталью компрессорной установки также является ресивер. Он имеет вид стальной цилиндрической емкости. Используется для поддержания стабильного давления и равномерной подачи воздуха к подключенным потребителям. Для автоматической работы компрессорного узла используется прессостат – реле давление. Реле отключает электродвигатель при превышении настроенного давления, а в обратном случае включает мотор.

Принцип работы

У поршневого компрессора принцип работы достаточно простой. Во время работы электродвигателя поршень передвигается по цилиндру. В одной из крайних точек положения поршня внутри цилиндра создается высокое разрежение, из-за чего открывается впускной клапан. Атмосферный воздух из-за разницы давлений проходит внутрь цилиндра. Впускной клапан закрывается, поршень движется обратно, создается повышенное давление.

Как только давление воздуха в цилиндре становится максимальным, открывается нагнетательный клапан. Под разницей давления воздушный поток устремляется в ресивер, откуда уже равномерно поступает к потребителям. Без ресивера потоки двигались бы толчками в соответствии с движениями поршня, что негативно отразилось бы на работе пневматического инструмента или другого подключенного агрегата. Ресивер устраняет эту проблему.

Многоступенчатые агрегаты

Выше описан одноступенчатый поршневой компрессор, устройство и принцип работы которого достаточно простой. Их главный недостаток заключается в низком рабочем давлении. Часто оно ограничивается на 10 Бар. Для получения мощного потока воздуха используются многоступенчатые установки. Они работают по алгоритму:

1. Воздух поочередно сжимается в цилиндре первой ступени.

2. Сжатый воздушный поток охлаждается в холодильнике.

3. Охлажденный поток сжимается в цилиндре второй ступени.

4. Весь цикл повторяется число раз, равное количеству ступеней.

Обычно диаметр цилиндра первой ступени превышает диаметр цилиндра второй ступени. Принцип действия поршневого компрессора такого типа таков, что чем больше число ступеней, тем выше давление на выходе. Многоступенчатые установки нашли широкое применение в промышленной и полупромышленной областях. Для бытового применения в большинстве случаев достаточно одноступенчатого компрессорного агрегата.

«Поршневой компрессор представляет собой компрессионную установку объемного действия, построенную на поршневой системе сжатия воздуха. Такие устройства стали одними из первых использоваться в производстве. До сих пор поршневой компрессор, принцип работы и устройство которого представлено далее, применяется в промышленных и полупромышленных целях, и нередко эксплуатируется для бытовых и хозяйственных задач.

Внутреннее устройство

Основным элементом компрессионного агрегата выступает поршневой узел, также именуемый компрессорной головкой. При поверхностном рассмотрении конструкция узла выглядит как двигатель внутреннего сгорания. Здесь также есть цилиндр, поршень и его кольца, шатун, коленчатый вал и клапаны – нагнетательный и впускной. Клапаны двигаются под воздействием перепада давлений, а не принудительно, как в упомянутом ранее ДВС.

Детали компрессорной головки приводятся в движение коленчатым валом, соединенным с электродвигателем. В зависимости от типа соединения электродвигателя и вала привод классифицируется на прямой и ременной:

· При прямом приводе компрессорная головка напрямую соединяется с мотором через вал на одной оси.

· При ременном приводе головка и двигатель находятся рядом параллельно, соединяются через ремень.

Важной деталью компрессорной установки также является ресивер. Он имеет вид стальной цилиндрической емкости. Используется для поддержания стабильного давления и равномерной подачи воздуха к подключенным потребителям. Для автоматической работы компрессорного узла используется прессостат – реле давление. Реле отключает электродвигатель при превышении настроенного давления, а в обратном случае включает мотор.

Читайте также  Замена колец на воздушном компрессоре

Принцип работы

У поршневого компрессора принцип работы достаточно простой. Во время работы электродвигателя поршень передвигается по цилиндру. В одной из крайних точек положения поршня внутри цилиндра создается высокое разрежение, из-за чего открывается впускной клапан. Атмосферный воздух из-за разницы давлений проходит внутрь цилиндра. Впускной клапан закрывается, поршень движется обратно, создается повышенное давление.

Как только давление воздуха в цилиндре становится максимальным, открывается нагнетательный клапан. Под разницей давления воздушный поток устремляется в ресивер, откуда уже равномерно поступает к потребителям. Без ресивера потоки двигались бы толчками в соответствии с движениями поршня, что негативно отразилось бы на работе пневматического инструмента или другого подключенного агрегата. Ресивер устраняет эту проблему.

Многоступенчатые агрегаты

Выше описан одноступенчатый поршневой компрессор, устройство и принцип работы которого достаточно простой. Их главный недостаток заключается в низком рабочем давлении. Часто оно ограничивается на 10 Бар. Для получения мощного потока воздуха используются многоступенчатые установки. Они работают по алгоритму:

1. Воздух поочередно сжимается в цилиндре первой ступени.

2. Сжатый воздушный поток охлаждается в холодильнике.

3. Охлажденный поток сжимается в цилиндре второй ступени.

4. Весь цикл повторяется число раз, равное количеству ступеней.

Обычно диаметр цилиндра первой ступени превышает диаметр цилиндра второй ступени. Принцип действия поршневого компрессора такого типа таков, что чем больше число ступеней, тем выше давление на выходе. Многоступенчатые установки нашли широкое применение в промышленной и полупромышленной областях. Для бытового применения в большинстве случаев достаточно одноступенчатого компрессорного агрегата.

Полезно знать

Поршневые компрессоры применяются в самых разных областях промышленности и частной технической деятельности человека. Агрегаты этого типа используются на крупных предприятиях, в небольших цехах, гаражных мастерских и строительных объектах.

Устройство и предназначение поршневого компрессора

По принципу работы поршневой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В этих агрегатах компрессия выполняется методом уменьшения объема, в котором заключена газообразная среда.

Рабочее движение – ход поршня внутри цилиндра. Конструкция поршневого компрессора определяет его предназначение. Эти машины не рассчитаны на круглосуточную нагрузку. У аппаратов бытового назначения длительность рабочего цикла составляет не более 20 мину, затем отдых, пока не остынет поршневая.

Полупрофессиональные версии разработаны, чтобы функционировать в режиме 50/50. Только промышленные модификации способны отработать без остановки восьмичасовую смену.

Устройство поршневого компрессора: основные узлы

Агрегаты этого типа состоят из нескольких основных узлов, отвечающих за определенные функции:

Двигатель, как правило, – электрический. Создает рабочую силу. На компрессоры устанавливают и бензиновые или дизельные силовые установки, но это редкость.

Передача. Приводит в движение поршневую группу, передавая работу от мотора. Бывает клиноременная, либо прямая.

Блок цилиндров. Ведомая часть, которая непосредственно выполняет сжатие воздушной или газовой массы.

Ресивер. Емкость для хранения запаса сжатого воздуха. Устанавливается практически на всех моделях. Часто выполняет функцию станины.

Узлы поршневого компрессора скомпонованы в слаженную систему с помощью контрольно-измерительных приборов и автоматики. Вспомогательные устройства обеспечивают безопасность, а также позволяют работать агрегату в автоматическом режиме.

Двигатель

Электродвигатель устанавливается на площадке, которая крепится к ресиверу. В легких моделях используются однофазные электромоторы. Для мощных аппаратов требуются трехфазные двигатели. Силовая установка генерирует крутящий момент, который передается на коленчатый вал механизма сжатия.

Передача

Клиноременная передача состоит из двух шкивов. На двигателе установлен ведущий, на поршневой головке – ведомый. Ремни соединяют обе детали в один узел. На ведомом шкиве установлен храповик, который служит для сохранения плавности хода передачи, а также играет роль элемента охлаждения.

В маломощных компактных компрессорах реализован механизм прямой или коаксиальной передачи. Крутящий момент от двигателя передается непосредственно на коленвал цилиндропоршневой головки. Достоинство решения только одно – компактность. Прямая передача уступает ременной по эксплуатационным и рабочим характеристикам.

Блок цилиндров

В этом узле происходит непосредственное сжатие воздуха или газа. Условно можно сказать, что кинематика поршня схожа с движением аналогичной детали двигателя внутреннего сгорания. В четырехтактном моторе во втором такте происходит сжатие воздушно-топливной смеси, в компрессоре аналогично протекает процесс нагнетания воздуха. Когда поршень опускается, в освобождающееся пространство через впускной клапан всасывается воздух из атмосферы.

В результате вращения коленвала поршень проходит точку возврата и начинает движение вверх. Впускной клапан затворяется. Шатун продолжает двигать поршень, объем уменьшается, давление растет. Когда уровень компрессии достигает определенного значения, открывается нагнетательный клапан. Рабочая среда под давлением вытесняется в пневмомагистраль.

По-другому можно сказать, что в компрессоре поршни и коленвал поменялись ролями. В моторе поршневой стакан – это ведущий элемент, коленвал – ведомый. В компрессоре, наоборот, кривошипно-шатунный механизм сообщает движение поршню.

Ресивер

Резервуар для сжатого воздуха или газа устанавливается практически на всех моделях поршневых компрессоров. Он выполняет две функции.

Первая – большой объем воздуха в емкости гасит пульсацию давления, возникающую из-за возвратно-поступательного движения поршня.

Вторая функция – обеспечение кратковременно-повторного режима работы.

Компрессор заполняет ресивер, после чего останавливается. Пока потребителю подается депонированный сжатый воздух из емкости, двигатель и цилиндропоршневая головка остывают. В противном случае аппарат перегреется, произойдет авария.

Различия конструктива

Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

с ременной либо коаксиальной передачей

маслозаполненные и безмасляные.

Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

Прямая передача

Коаксиальный привод разработан, чтобы уменьшить вес и габариты конструкции. Это решение позволяет отказаться от громоздких шкивов, ремней и храповика. Крутящий момент передается напрямую с вала двигателя на кривошипно-шатунный механизм блока цилндров. Недостаток этой конструкции – затрудненное охлаждение.

Режим работы техники с прямым приводом не бывает больше 1:2, то есть 20 минут она работает, 40 – отдыхает. Иногда соотношение еще меньше – до 1:4. Здесь имеется в виду беспрерывная работа!

Клиноременная передача

Это традиционная конструкция, использующаяся с первых образцов поршневых компрессоров. С тех пор были внесены лишь незначительные усовершенствования.

Массивный храповик обеспечивает общую плавность работы цилиндропоршневой группы. Это первое преимущество. Храповик имеет форму колеса. В современных моделях спицы выполнены в форме лопастей, которые создают воздушный поток, направленный на поршневую головку.

Дополнительное охлаждение – второй плюс.

Третье преимущество – простота обслуживания и ремонта. Износу в основном подвергаются ремни, которые легко заменить. В процессе эксплуатации следует следить за их натяжением, при необходимости подтягивать. Чтобы выполнить эти действия не нужно разбирать компрессор.

Маслозаполненные и безмасляные

Здесь все просто. В компрессорах сухого сжатия масло не используется. Технический нефтепродукт выполняет функцию смазки, охлаждения и защиты от коррозии. Лишенный такой защиты безмасляный агрегат способен работать не более 15 минут в час. Затем ему надо остыть. Эта особенность ограничивает сферу применения подобной техники.

Основное достоинство безмасляного поршневого компрессора – полное отсутствие масла в вырабатываемом сжатом воздухе. Такое преимущество востребовано при обеспечении работы медицинских инструментов, при производстве продуктов питания, медикаментов и упаковочных материалов.

Еще одно достоинство – простота обслуживания: не нужно менять масло и фильтры. Масляные аппараты рассчитаны на более продолжительную работу. Разрешенный период непрерывного нагнетания может составлять от 20 минут в час до полного рабочего дня. Главная причина – использование масла. Эта жидкость выполняет несколько функций:

смазывает детали для уменьшения трения

охлаждает механизмы

уплотняет технологические зазоры

удаляет продукты износа компонентов цилиндропоршневой группы

защищает от коррозии.

Единственный недостаток использования компрессорного масла – загрязнение рабочей среды микроскопическими каплями жидкости. Однако современные системы подготовки воздуха могут на 99,9% удалить эти примеси.

Теги: устройство поршневого компрессора, устройство поршневого компрессора основные узлы, устройство и принцип действия поршневого компрессора, устройство и работа поршневого компрессора, схема устройства поршневого компрессора, компрессора поршневые устройство и предназначение

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: