что такое картер в компрессоре

Поршневой компрессор: устройство, характеристики, принцип работы

Поршневой компрессор — это устройство, предназначенное для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Назначение поршневого компрессора заключается в подаче сжатого воздуха или газа под избыточным давлением, более 0,2 – 0,3 МПа.

Электрические поршневые компрессоры, воздействующие с помощью поршня на определенный замкнутый объем воздуха в цилиндре в период нагнетания, могут создавать значительную степень сжатия при относительно ограниченной подаче воздуха или газа.

Содержание статьи

Поршневой компрессор обладает высоким коэффициентом полезного действия и его применение наиболее целесообразно при давлении более 1 МПа и при малой подаче.

Компрессор поршневой центробежный конструктивно и по принципу действия похож на многоступенчатый центробежный насос. Отличие заключается в том, что рабочим телом является сжимаемый газ.

Работа поршневого компрессора

Принцип работы поршневого компрессора похож на действие поршневого насоса. Отличием является то, что поршень насоса выталкивает жидкость в течение всего нагнетательного хода, а компрессор поршневой выталкивает воздух или газ лишь после того, как давление в цилиндре превысит давление в нагнетательной линии.

Принцип действия поршневого компрессора основан на совместной работе:
цилиндра;
поршня;
клапана нагнетания;
клапана всасывания;
шатуна;
коленчатого вала.

Всё начинается с того, что привод поршневого компрессора приводит в движение коленчатый вал. Работа поршневого компрессора состоит в подаче сжатого воздуха или газа под избыточным давлением и происходит это следующим образом.

При движении поршня вправо из крайнего левого положения всасывающий клапан k1 открыт и воздух всасывается в цилиндр. Давление на протяжении всего хода всасывания постоянно и равно атмосферному.

При ходе поршня из крайнего правого положения влево всасывающий клапан k1 закрывается и газ, замкнутый в левой полости цилиндра сжимается.

При достижении давления p2, равного давлению газа в нагнетательном сборнике, открывается нагнетательный клапан m1, и газ будет выталкиваться из цилиндра при постоянном давлении p2.

По окончании нагнетания, если принять полное опорожнение цилиндра от газа, начнется снова всасывание. При этом должно произойти мгновенное падение давления.

В зависимости от конструкции поршневые компрессоры бывают: простого и двойного действия.

Устройство поршневого компрессора

В устройство поршневого компрессора входят рабочий цилиндра и поршень, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра.

В зависимости от назначения различается конструкция поршневого компрессора одинарного действия (когда поршень имеет одну рабочую сторону) и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами).

По степени сжатия газа бывают модели одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Схема работы поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения.

При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр поршневого компрессора.

При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

По расположению цилиндров подразделяются на горизонтальные, вертикальные и с наклонными цилиндрами.

По способу охлаждения – с воздушным и водяным охлаждением.

По числу ступеней сжатия компрессор бывает 2, 4 и 6 поршневой. При такой конструкции все цилиндры имеют одинаковый размер и процессы всасывания и сжатия воздуха происходят в каждом из цилиндров по очереди. Каждый элемент работает в противофазе.

Двухступенчатый поршневой компрессор напротив оборудуется цилиндрами разных размеров. Первая ступень сживает воздух, затем он попадает в межступенчатый охладитель, в качестве которого выступает медная трубка.

В такой трубке сжатый воздух охлаждается и сжимается ещё больше. Потом он попадает на вторую ступень и сжимается ещё больше. Достоинством такого типа установки является большой показатель КПД при меньшем расходе энергии.

Характеристика поршневого компрессора.

В зависимости от способа монтажа, который предусматривает конкретная модель обращают внимание на следующие характеристики компрессора.

Давление нагнетания – избыточное давление, которое способен обеспечить компрессор. В зависимости от модели этот параметр может достигать значения более 300 кгс/см 2

Производительность поршневых компрессоров – количество всасываемого и сжимаемого газа или воздуха. Этот параметр зависит от диаметра поршня, длины хода поршня и скорости вращения вала.

Качество рабочего воздуха – такой показатель очень важен для оборудования используемого в промышленной отрасли, там где часто перекачиваемый воздух содержит примеси масла или других жидких сред.

Мощность поршневого компрессора относится в приводу конкретной модели и измеряется в килоВаттах. Отдельно такая характеристика считается редко, поскольку в подавляющем большинстве случаев покупателям интересна только производительность.

Шум является очень важной характеристикой, поскольку оборудование этого типа считается очень шумным. Этот параметр указывается в дБ. Для уменьшения показателя шума поршневой компрессор может оборудоваться специальным защитным кожухом.

Характеристика показывает, где будут использоваться поршневые компрессоры. В зависимости от конкретных показателей это могут быть:
на компрессорных установках для сжатия воздуха – оборудования низкого давления
поршневая компрессорная установка для сжижения газа, его разделения и транспортирования – модели среднего давления
на установках для синтеза газов – оборудование высокого давления.

В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования.

Регулирование подачи поршневого компрессора.

Наиболее простым и удобным способом регулировать поршневой компрессор по подаче, который сразу приходит на ум является изменение частоты вращения привода вала. Однако при более глубоком анализе выясняется, что такой способ применим только в том случает, если привод поршневого компрессора осуществляется от двигателя внутреннего сгорания.

При электроприводе, как одном из наиболее распространенных в настоящее время способе привода компрессоров, регулирование изменение частоты вращения оказывается неприемлемым как с конструктивных, так и с энергетических соображений.

Если приводной двигатель работает с постоянной частотой вращения, то регулирование подачи компрессора может быть осуществлено следующими способами.

1. Регулирование за счет полного или частичного принудительного открытия всасывающих клапанов. Это приводит к полному или частичному переводу поршневого компрессора на холостой ход. При полном открытии всасывающих клапанов сжатие газа в цилиндре не происходит и засасываемый газ снова выталкивается во всасывающую трубу. Если всасывающие клапаны закрываются не полностью или только на части хода поршня, то, подача газа уменьшается. В практике предпочтительнее, как из конструктивных, так и энергетических условий, применять полное открытие всасывающих клапанов на части хода поршня.

2. Регулирование за счет перепуска газа из нагнетательного трубопровода во всасывающий. Такой перепуск может быть свободным или дроссельным. При дроссельном способе регулирования происходит более плавное изменение подачи компрессора, но без уменьшения потребляемой мощности. Поэтому в практике чаще применяется более простой и более экономичный способ – свободный перепуск с помощью байпасного вентиля.

3. Регулирование за счет установки дросселя во всасывающем трубопроводе. Установка дросселя на всасывающем трубопроводе вызывает падение давления при всасывании компрессора. Значит, при неизменном давлении нагнетания степень сжатия будет увеличиваться, а объемный КПД уменьшаться. Следовательно будет уменьшаться и подача компрессора.

4. Регулирование за счет подключения дополнительного пространства. Если крышки компрессора сделать пустотелыми и разделить полости на несколько ячеек, подключаемых к вредному пространству, или каким-либо другим способом подключить к вредному пространству некоторый регулируемый объем, то общий объем вредного пространства будет переменным. В этом случае регулирование объема вредного пространства будет заключаться в подключении или отключении части или всего дополнительного вредного пространства.

Каждый из описанных выше способов регулирования подачи компрессоров разработан и может использоваться как в ручном варианте так и автоматическим способом, с помощью различных устройств. В наше время автоматические способы регулирования показывают достаточную надежность, поэтому ручное регулирование подачи компрессоров все больше уступает место автоматическому.

Типы поршневых компрессоров

По конструктивным особенностям и принципу действия встречаются различные типы поршневых компрессоров. Большим спросом пользуются центробежные модели. Применяются также ротационные компрессоры, которые конструктивно и по способу привода сходны с центробежными машинами, однако по принципу действия (вытеснение) они относятся к поршневым машинам.

Если оборудование установлено на шасси то такая модель считается мобильной, если нет, то это стационарные поршневые компрессоры.

Масляный поршневой компрессор

К масляным поршневым компрессорам относится оборудование, в котором применяется смазка при работе цилиндров. К этому типу оборудования относятся воздушные, винтовые, судовые и др.

Принцип работы такого оборудования довольно прост. Цикл работы заключается в движении поршня. Одним движением поршень уходит из цилиндра и газ поступает в освободившийся объем, при возвращении поршня – газ сжимается, при этом сила давления растет. Пока совершается этот процесс всасывающий клапан закрывается и в работу включается клапан нагнетания, который выталкивает газ в магистраль.

Безмасляный поршневой компрессор

Безмасляные поршневые компрессоры используются тогда, когда необходима подача чистого воздуха или газа без риска попадания в них примесей смазочного материала.

Оборудования такого типа не требует масло для поршневых компрессоров, но это не значит, что оно работает без смазки. Конструктивно выполнено так, что масло не пересекается с воздушными потоками.

Первоначально это достигалось тем, что в корпусе компрессора делали специальные лабиринтные уплотнения. Такая конструкция не нашла широкого применения и в настоящее время безмасляные поршневые компрессоры комплектуются кольцами, выполненными из специальных композитных материалов.

Несмотря на особенности конструкции оборудование этого типа способно работать без ремонта более продолжительные периоды, чем компрессоры с использованием смазки цилиндров.

Источник

Основные узлы и детали поршневых компрессоров

Основными элементами конструкций поршневых компрессов являются картеры (блок-картеры), цилиндры, поршни с поршневыми кольцами, коленчатые или эксцентриковые валы, шатуны, клапаны, сальники и устройства для смазки.

Картер. Картер — конструктивная основа машины, объединяющая ее отдельные части. Он представляет собой пустотелую отливку с окнами для монтажа, гнездами для подшипников и приливами для крепления деталей.

Цилиндры. Цилиндры — наиболее ответственная часть компрессора, поскольку в них осуществляется рабочий процесс (всасывание, сжатие и нагнетание). Цилиндры изготавливают либо в виде отдельного блока, либо в виде общего блока с картером.

Поршни. В малых холодильных компрессорах устанавливают поршни тронкового типа. Они представляют собой цельную полую конструкцию в виде опрокинутого вверх дном стакана.

Валы. Различают валы коленчатые, эксцентриковые, применяемые в малых компрессорах (рис. 5.16), и кривошипные, применяемые в кривошипно-кулисном механизме малых герметичных компрессоров.

Рис. 5.16. Компрессор фирмы «Престколд» (Англия):

1 — маслоразбрызгивающий диск; 2 — масляный, кран; 3 — проходной контакт; 4— клапанная плита; 5— нагнетательный клапан; 6 — пор­шни,; 7 — шатун; 8 — смотровое стекло; 9 — эксцентриковый вал; 10 — статор электродвигателя; // — ротор электродвигателя

Шатуны. С помощью шатуна, представляющего собой стержень фигурного сечения с верхней неразъемной и нижней разъемной головками, поршень соединяется с коленчатым валом.

Всасывающие и нагнетательные клапаны. На каждом цилиндре компрессора имеются два клапана: всасывающий и нагнетательный.

Всасывающие клапаны предназначены для впуска парообразного хладагента в полость цилиндра во время хода всасывания.

Нагнетательные клапаны предназначены для подачи сжатого хладагента в конденсатор и создания паронепроницаемого уплотнения между сторонами высокого и низкого давлений системы, когда компрессор отключен.

Сальники. Сальниками называют специальные устройства для уплотнения подвижных деталей, например валов, для предотвращения утечекжидкости, пара или газа. В малых и средних холодильных компрессорах открытого типа сальники уплотняют приводной конец коленчатого вала в месте выхода его из картера.

Регулирование холодопроизводительности.

Тепловые нагрузки, в условиях которых работают холодильные установки, испытывают значительные колебания из-за поступающих продуктов, изменения температуры окружающей среды, частоты открывания дверей холодильной камеры и других факторов. В подобных случаях для обеспечения удовлетворительной работы системы необходимо регулировать производительность компрессора.

Это выполняют различными методами. Для малых компрессоров характерно двухпозиционное регулирование, что позволяет поддерживать температурный режим в допустимых пределах путем периодических пусков и остановок компрессора. Число пусков не должно превышать 4. 6 в час. Данный метод прост, не требует специальных устройств для регулирования производительности, однако его редко применяют для больших и средних компрессоров из-за колебаний регулируемой температуры. При небольшой тепловой нагрузке компрессор может работать короткими циклами. Частые включения и отключения вызывают повышение силы тока в сети и быстрый износ компонентов двигателя и компрессора.

В основе работы устройств для регулирования производительности, применяемых в средних и крупных компрессорах, лежат следующие методы:

• изменение расхода хладагента за счет регулирования частоты решения электродвигателя компрессора, перепуска пара между нагнетательным и всасывающим коллекторами;

• изменение состояния всасываемых паров за счет регулирова­нии давления испарения.

Изменение частоты вращения электродвигателя компрессора является наиболее простым методом, так как не требует дополнительных устройств и становится особенно актуальным с появле­нием возможности управлять работой компрессора с помощью микропроцессорной техники, позволяющей плавно изменять частоту вращения в широком диапазоне.

Источник

Конструкции поршневых компрессоров

2.2.1. Конструкции узлов поршневого компрессора.

Поршневой компрессор состоит из цилиндров и поршней, имеет всасывающие и на­гнетательные клапаны, расположен­ные обычно в крышках цилиндров. В поршневых компрессорах используется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. При вращении коленчатого вала соединенный с ним шатун сооб­щает поршню возвратно-поступа­тельное движение. При движении поршня к нижней мертвой точке, в цилиндре снижается давление, и хладагент через всасы­вающий клапан поступает в ци­линдр. При обратном ходе поршня пары хладагента сжимаются и при превышении давления паров в цилинд­ре давления в нагне­тательном патрубке, пары холодиль­ного агента открывают нагнетатель­ный клапан и поступают в нагнета­тельный трубопровод. При сжатии паров также повышается их температура, поэтому цилиндр обязательно охлаждается или водой, поступающей в охлаждаю­щую рубашку цилиндра или воздухом. В последнем случае цилиндры снаружи имеют оребренную поверхность. На рис. 2.2 показана схема 8-цилиндрового компрессора с 4-рядным (VV – образным) расположением цилиндров.

Рис.2.2. Схема сальникового компрессора.

Каждая шатунная шейка коленчатого вала имеет по четыре шатуна 12. На рисунке полностью показаны только по одному шатуну на каждой шей­ке, для остальных определены их расположения.

Рассмотрим узлы и детали ком­прессоров.

Картер (блок-картер). Он представляет собой неподвижную деталь, обыч­но коробчатого сечения. В нем расположен кривошипно-шатунный механизм, закреплены ци­линдры и вспомогательные узлы компрессора. Эти узлы восприни­мают силы, возникающие при сжа­тии паров хладагента и передают их на фундамент компрессора, который кроме того воспринимает крутящий момент и силы инерции движу­щихся масс. В случае блок-картерной конструкции, когда блок цилиндров и картер составляет единую деталь, цилиндровые втулки вставляют в гнезда блока и кре­пятся там с помощью шпилек. Втулка цилиндра имеет два посадочных пояса (вверху и внизу детали) (рис. 2.3). Диаметр (D_H) нижнего пояса 1, как правило, меньше диаметра (D_в) верхнего пояса 2, чтобы нижний конец втулки можно было свободно ввести через верх­нее отверстие блок-картера.

Для осмотра деталей и выпол­нения ремонтных работ в картере предусмотрены боковые проемы 4, закрываемые крышками. Передний проем служит для выемки коленча­того вала.

Картеры и блок-картеры в период работы находят­ся под давлением паров хладагента. Это давление при работе компрессора, как правило, не превышает 0,35 МПа. Одна­ко при неработающем компрессоре вследствие неплотного прилегания рабочих клапанов давление в кар­тере может сравняться с давле­нием в конденсаторе и подняться до 1,0 МПа и выше. Картеры и блок-картеры отливаются из серого чугуна.

В компрессорах блок-картерной конструкции применяют сменные втулки, отлитые из перлитного чу­гуна (см. рис. 2.3).

Кривошипно-шатунный механизм.Он состоит из поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна и колен­чатого вала.

В не­прямоточных компрессорах, имеющих очень широкое распространение, применяются облегченные непро­ходные поршни (рис. 2.4, а).

На поверх­ности поршня (вверху и внизу) имеются канавки для уплотнительных б и маслосъемных в колец. Поршни отливают из чугуна или из алюминиевых сплавов.

Уплотнительные кольца служат для уплотнения между поршнем и стенками цилиндра (рис. 2.4, б), а маслосъемные кольца — для уда­ления избытка масла со стенок цилиндра. Маслосъемное кольцо (рис. 2.4, в ) на наружной поверх­ности имеет скос, образующий ко­нусную поверхность. Кольцо уста­навливают на поршень конусом вверх.

При движении поршня вверх между кольцом и стенкой цилиндра создается масляный клин, отжи­мающий кольцо в канавку пор­шня. Благодаря этому масло пропуска­ется вниз. Чтобы не было препятствия для сжатия коль­ца, в канавке поршня сверлят от­верстия для сообщения ее с внутрен­ней частью поршня, а маслосъемные кольца делают с вырезами. При движении поршня вниз масло снимается, часть масла собирается в канавке под кольцом и через отверстия в поршне стекает внутрь поршня, а затем в картер.

Рис. 2.4. Поршень и поршневые кольца.

а — поршень непрямоточного компрессора; б — уплотнительное кольцо; в — маслосъемное кольцо.

Большинство вертикальных ком­прессоров имеют 2—3 уплотнительных кольца и 1- 2 маслосъемных кольца.

Поршневые кольца изготовляют, как правило, из чугуна. Они яв­ляются одной из ответственных де­талей поршневого компрессора. Пропуски паров хладагента через поршневые кольца снижают эффективность ра­боты компрессора. Надетое на пор­шень кольцо должно утопать в ка­навке, а замки колец следует сме­щать один относительно другого примерно на 90°. Это обеспечивает лучшую их работу. Замки колец в рабочем состоянии должны иметь зазоры во избежание заклинива­ния колец и задира зеркала цилин­дра.

Для лучшего уплотнения и умень­шения износа цилиндра поршневые кольца часто изготавливают с неме­таллической вставкой. Они могут изготавливаться из термостойких полимерных материалов, в которые для придания необходимой упругости внутрь вводятся стальные эспандеры.

Шатун (рис. 2.5) передает уси­лие от коленчатого вала к поршню и служит основным звеном преобра­зования вращательного движения коленчатого вала в возвратно-посту­пательное движение поршня. В верх­нюю головку шатуна 2 вставляется бронзовая втулка, которая является подшипником поршневого пальца 1. Стержень шатуна 3 в большинстве случаев изготовляется из стали дву­таврового сечения. Нижняя разъем­ная головка шатуна 5 служит для соединения с коленчатым валом. В нижнюю головку вставляют вкла­дыши 6, залитые антифрикционным сплавом. Крепление нижней головки шатуна в кривошипных шейках ко­ленчатого вала производится ша­тунными болтами 4.

Рис. 2.5. Шатун Рис. 2.6. Коленчатый вал

Коленчатый вал (рис. 2.6) уста­навливается коренными шейками 1, 4 на коренные подшипники, располо­женные в блок-картере. Коренные шейки щеками 3 соединены с шатун­ными шейками 2. Для уравновеши­вания сил инерции к щекам колен­чатых валов крепятся противовесы. К коленчатому валу снаружи на хвостовик 5 закрепляют маховик, который одновременно играет роль полумуфты или шкива для клиноременной передачи для соединения с приводным электродвигателем. На шатун­ных шейках валов крепят ша­туны.

В зависимости от конструкции компрессора на одной шатунной шей­ке могут быть закреплены один или несколько шатунов. Валы изготов­ляют ковкой или штамповкой из уг­леродистых сталей с последующей механической и термической обра­боткой, с принудительной смазочной системой у коренных и шатунных подшипников. По оси валов и в щеках делают каналы, по которым мас­ло от насоса подается к подшип­никам.

Уплотнение вала. Картер ком­прессора находится под давлением хладагента, поэтому коленчатый вал в месте выхода из картера уплот­няется с помощью сальника с уплотнительными коль­цами трения. Большое распространение для уплотнения вала компрессора полу­чили пружинные сальники с коль­цами трения и масляным затвором. Если диаметр вала не превышает 50 мм, то сальник выполняют с од­ной центральной пружиной, при большем диаметре вала обычно устанавливают несколько пружин, заключенных в сепараторе (рис. 2.7).

Подвижные кольца 2 сальника стальные, уплотняются по валу ре­зиновыми кольцами 6, стойкими к хладону, аммиаку и маслу. Эти­ми же кольцами достигается уплот­нение по поверхности вала. В не­подвижные кольца 1 впрессованы графитовые вставки. Подвижные кольца 2 с помощью пружин 10 прижимаются к неподвижным графитовым кольцам. Эти трущиеся пары колец и образуют уплотнительную поверхность. Для смазки трущихся по­верхностей и для создания масля­ного гидравлического затвора в про­странство между наружной крыш­кой 3 и промежуточной крышкой 11 подается масло от насоса. Из саль­ника масло отводится по сверле­нию а в валу. Манжета 5 служит для улавливания контрольной утеч­ки масла из сальника и предотвра­щает разбрызгивание масла по валу и маховику.

Рис. 2.7. Уплотнение коленчатого вала:

1— неподвижные кольца с графитовыми уплотнительными вставками; 2— подвижные уплот­нительные кольца; 3 — наружная крышка; 4 — крышка манжеты; 5—манжета; 6—упругие кольца для уплотнения вала; 7 — трубка для контроля утечки масла из сальника; 8 — пробка для слива; 9 — сепаратор; 10—пружина; 11 — промежуточная крышка.

Клапаны компрессора.В ком­прессорах применяют самодействую­щие клапаны. Они должны легко открываться и оказывать незна­чительное сопротивление при про­ходе паров хладагента, своевремен­но и плотно закрываться. Откры­ваются клапаны под давлением паров хладагента. Нагнетательный клапан, преодолевая усилие пру­жины клапана, начинает открывать­ся, когда давление в цилиндре бу­дет выше, чем в нагнетательной полости. Сходные явления проис­ходят и во всасывающем клапане. Он открывается, когда давление в цилиндре будет ниже, чем во всасывающей полости компрессора. В современных компрессорах применяются коль­цевые пластинчатые клапаны.

Основ­ными частями кольцевого нагнета­тельного клапана (см. рис. 2.8) являются седло 1, ограничитель подъема 2 (розетка), пружина 8 и пластинка 3. Пружина 8 (рис. 2.8, б, в) прижимает пластин­ку 3 к седлу 6 и этим перекрывает проходное сечение клапана. Розет­ки 2, 7 ограничивают подъем пла­стин и обеспечивают направление их при подъеме и опускании. Отвер­стия для выхода пара расположены в розетке по окружности между пластинами. Кроме того, в розетке имеются небольшие отверстия, рас­положенные против пластин, кото­рые препятствуют «прилипанию» пластин к ограничителям подъема.

Пластины кольцевых клапанов изготовляют толщиной 1,5—2 мм из специальной хромированной ста­ли. Высота подъема пластины кла­пана обычно 1—2 мм

Рис. 2.8. Пластинчатые клапаны.

а) –нагнетательный клапан; б) – головка цилиндра компрессора; 1 – седло; 2 – розетка (ограничитель подъема); 3 – кольцевая пластина; 4 – пружина; 5 – корончатая гайка; 6 – шплинт; 7 – шпилька; 8 – буферная пружина.

Наряду с кольцевыми пластин­чатыми клапанами используются также ленточные самопружинящие клапаны (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Ленточный клапан:

Седло 1 и направляю­щая клапана 5 имеют расположен­ные рядом отверстия для прохода пара. В некоторых случаях отверстия заменяют на продольные пазы. Ленточная пластина перекрывает отверстия для прохода пара. Под действием разности давлений пара лента выгибается в сторону направ­ляющей и создает продольные щели для прохода хладагента. Ленточ­ные пластины изготовляют из леги­рованной стали. Большое проход­ное сечение и простота конструк­ции являются достоинствами лен­точных клапанов.

Предохранительный клапан ком­прессора. Он служит для защиты компрессора от разрушения при чрезмерном повышении давления со стороны нагнетания. На рис. 2.10 показан наперстковый предохрани­тельный клапан, в котором уплот­нение производится с помощью ре­зинового кольца, стойкого при взаимодействии с маслом и холо­дильным агентом.

В некоторых компрессорах вместо пружинного предохранительного клапана уста­навливают ломающуюся чугунную пластину, которая при превышении разности давления ломается. Как видно из рис. 2.10, регулировку открытия предохранительного кла­пана производят, изменяя силу пру­жины. Отрегулированный клапан пломбируют, а дату регулировки записывают в формуляр компрес­сора.

Рис. 2.10. Предохранительный клапан ком­прессора:

Смазочная система компрессора. Смазка может быть принудитель­ная (под давлением насоса) и раз­брызгиванием. Первую осуществ­ляют от шестеренного или плун­жерного насоса. Наиболее надежен насос, установленный ниже уровня масла в картере. Привод насоса осуществляют от коленчатого вала непосредствен­но с помощью зубчатой передачи или эксцентрика.

На всасывающей линии насоса устанавливают сетчатый фильтр гру­бой очистки (сетку располагают на высоте 10—15 мм от дна картера; число ячеек сетки фильтра 150—300 на 1 см 2 ). На нагнетательной ли­нии насоса в средних и крупных компрессорах устанавливают щеле­вые пластинчатые или сетчатые фильтры тонкой очистки. Щелевой фильтр снабжен пружинным предо­хранительным клапаном. При за­грязнении фильтра, приводящем к резкому повышению давления мас­ла, клапан открывается и перепускает масло в картер компрес­сора. Давление масла регулируется специальным перепускным клапа­ном, сбрасывающим масло из на­гнетательного трубопровода в кар­тер. Обычно давление масла под­держивается на 0,06—0,2 МПа вы­ше, чем в картере. Если давление масла будет слишком велико, то увеличится унос масла из компрес­сора. При использовании коренных подшипников скольжения все масло, по­даваемое насосом, обычно подводится к ним, которое затем по масляным каналам коленчатого вала поступает к подшипникам ша­тунов и к сальнику. При использовании подшипников качения, масло подводится к сальнику, из которого по сверлениям вала поступает к другим деталям ком­прессора. Зеркало цилиндров в небольших бескрейцкопфных компрессорах смазы­вается маслом, стекающим из под­шипников коленчатого вала мето­дом разбрызгивания.

2.2.2. Конструкция непрямоточного одноступенчатого сальникового компрессора.

Конструкции транспортных и судовых компрессоров холодильных установок мало отли­чаются от конструкций холодильных компрессоров общего приме­нения. Некоторые отличия обусловлены спецификой охлаждения, ограниченной площадью и объемом машинных отделений, наличи­ем дополнительных внешних сил (удары, вибрация, качка). На судах крен (до 45 е ) и дифферент (до 15°) судов учитывают при конструирова­нии масляной ванны картера компрессора. Судовые компрессоры рекомендуется устанавливать с расположением оси вала параллель­но диаметральной плоскости судна для уменьшения влияния гиро­скопического эффекта на коренные подшипники и защиты приемных масля­ных фильтров от оголения при бортовой качке. Иногда фильтры устанавливают в центре нижней части специально углуб­ленных масляных ванн.

Рассмотрим конструкцию непрямоточного одноступенчатого сальникового холодильного компрессора (рис. 2.11 и 2.12).

Рис.2.11. Поперечный разрез сальникового непрямоточного поршневого компрессора

Рис.2.12. Продольный разрез сальникового непрямоточного поршневого компрессора

Корпус компрессо­ра состоит из блок-картера 1 с двумя боковыми 6 и передней 10 крышками и проставок 16 с верхними крышками 17. Все корпус­ные детали отлиты из чугуна СЧ18-36. Число проставок определя­ется числом пар цилиндров в компрессоре. Проставки крепятся к блок-картеру болтами 18. Разъемы между блок-картером и проставками уплотнены прокладками из паронита. В проставках меж­ду верхними крышками и блок-картером образована нагнетатель­ная полость компрессора. Сам блок-картер перегородкой 15 разде­лен на всасывающую полость и картер. В верхней части блок-кар­тера и в перегородке выполнены посадочные отверстия для уста­новки цилиндровых втулок 2. В перегородке предусмотрены урав­нительные отверстия 5 с разделительными втулочками, позволяющие через внутреннее отверстие отсасывать пары хладагента из картера, а через внешнее кольцевое возвращать масло, отделяющееся от хладагента во всасывающей полости.

Цилиндровые втулки чугунные, на наружной поверхности имеют два посадочных пояска. Посадка втулок в блок-картер скользящая.

Коленчатый вал 12 стальной (сталь 45), штампованный, двух­коленный, двухопорный. Колена выполнены под углом 180°. На каждой шатунной шейке расположено четыре шатуна 4 (в других компрессорах может быть расположено три или два шату­на в зависимости от числа цилиндров в компрессоре). Противовесы 11 отштампованы за одно целое с валом. На коренные шейки на­прессованы роликовые сферические подшипники 13 и 23. Вал с под­шипниками установлен в стаканах 14 и 22, размещенных в расточ­ках в передней и задней стенках блок-картера. Передний подшип­ник 13 зафиксирован, задний 23 может перемещаться в стакане 22, что необходимо для компенсации линейного расширения вала при изменении температуры.

Шатуны 4 стальные штампованные. В верхнюю головку запрес­сована втулка, выполненная из бронзы ОФ10-1. Нижняя головка шатуна имеет косой разъем, что облегчает сборку. В ней установ­лены тонкостенные биметаллические вкладыши. Рабочая поверх­ность вкладышей покрыта слоем антифрикционного алюминиевого сплава АСМ.

Поршни 3 литые из алюминиевого сплава АЛ-10. При сборке с шатуном поршневой палец 21 запрессовывают в поршень и фик­сируют от продольных перемещений двумя кольцами Зегера. Верхняя часть поршня имеет специальную форму, повторяющую очертание корпуса всасывающего клапана 19, что уменьшает вред­ное пространство цилиндра. В верхней части поршня расположены уплотнительные кольца 20, в нижней —маслосъемное кольцо. Пор­шневые кольца изготовлены из термостабилизированного капрона. Необходимая упругость колец достигается установкой в канавке между кольцом и телом поршня стальных экспандеров. Кольца из капрона обладают высокой износостойкостью, их применение уве­личивает срок службы цилиндровых втулок.

Смазка компрессора осуществляется при помощи шестеренного масляного насоса 9, установленного в расточке передней стенки блок-картера. В картере поддерживают уровень масла выше сет­чатого фильтра грубой очистки 8, расположенного на дне картера. Масляный насос засасывает масло из картера через этот фильтр и нагнетает его через фильтр тонкой очистки в камеру сальника 24. В крышку сальника встроен регулирующий перепускной кла­пан 7, поддерживающий давление масла в камере сальника на 200—250 кПа выше давления паров хладагента в картере компрес­сора. Необходимость контроля за смазкой компрессора по этой раз­ности давлений вызвана тем, что давление в картере переменное и зависит от режима работы компрессора. Через сверленые каналы в коленчатом валу масло из камеры сальника поступает к шатунным подшипникам. Коренные подшипники, поршневые пальцы и цилиндры смазываются маслом, которое разбрызгивается через зазоры между нижними головками шатунов. Во избежание вспенива­ния масла в картере в период пуска компрессора предусмотрен электроподогрев масла в картере, позволяющий перед пуском компрессора выпа­рить хладагент, растворенный в масле. нагнета­тельных

В компрессорах, работающих на хладагентах R-22 и R-717 при низких тем­пературах кипения, предусмотрено водяное охлаждение полостей. Охлаждающая вода циркулирует через водяные рубашки в проставках. Для компрессоров, работающих в режимах высоких температур кипения, т. е. с относительно небольшими сте­пенями сжатия, водяное охлаждение не требуется, так как темпе­ратуры нагнетания в этих машинах не превышают 100—120° С.

Клапанная группа компрессора (рис. 2.13). Верхний торец буртика цилиндровой втулки 1 служит седлом коль­цевого всасывающего клапана 3. Через отверстия 2, просверленные в буртике цилиндровой втулки, проходит всасываемый пар хладагента.

Корпус всасывающего клапана 4, установленный на бурти­ке цилиндровой втулки, служит седлом нагнетательных клапанов 12. Кольцевые пластины всасывающего 3 и нагнетательных 12 кла­панов подпружинены. Специальный фланец 5прижимает с помощью четырех гаек на шпильках 6, ввернутых в блок-картер 13, кор­пус всасывающего клапана к цилиндровой втулке. Этот фланец выполняет также роль направляющей для розетки 7 нагнетатель­ных клапанов, прижатой к корпусу всасывающего клапана буфер­ной пружиной 8. Буферная пружина, направляющие втулки 9 и 11, винт 10 и розетка 7 нагнетательных клапанов образуют ложную крышку.

Рис. 2.13. Клапанная группа компрессора.

Такое устройство предохраняет механизм движения ком­прессора от больших перегрузок и гидравлических ударов при по­падании жидкого хладагента в цилиндр. Под давлением несжимае­мой жидкости розетка нагнетательных клапанов поднимается, сжи­мая буферную пружину, и жидкость перепускается в нагнетатель­ную полость через каналы в нажимном фланце.

Для обеспечения длительной эксплуатации компрессора необходимо соблюдение трех условий:

1) качественное уплотнение в соеди­нениях: корпус всасывающего клапана — буртик цилиндровой втулки; цилиндровая втулка — блок-картер; 2) строгое соблюдение величины линейного мертвого пространства (зазор между дни­щем поршня и корпусом всасыва­ющего клапана должен быть 0,8— 1,2 мм); 3) правильная регулировка высоты подъема пластин клапа­нов.

Сальник компрессора (рис. 2.14.) пружин­ный, торцового типа, двусторон­ний, маслозаполненный. Двусто­роннее уплотнение позволяет удерживать масло в камере сальни­ка. Торцовое уплотнение в сальнике достигается за счет трения между стальными кольцами 1, вращающимися вместе с валом, и неподвижными кольцами 2, выполненными из антифрикционного металлизированного графита. Предварительно сжатыми пружина­ми 6, расположенными в обойме 3, стальные кольца через нажим­ные кольца 4 и упругие кольца 5 прижаты к неподвижным кольцам. Упру­гие кольца из хладономаслостойкой резины или фторопласта ком­пенсируют неточности сборки сальника, обеспечивая плотное приле­гание трущихся колец, и являются хорошим уплотнением по валу.

Рис. 2.14. Сальник компрессора.

2.2.3. Конструкция бессальникового компрессора.

Рассмотрим бессальниковый компрессор, показанный на рис. 2. 15.

По конструкции основные узлы и детали современных средних компрессоров мало отличаются от используемых в круп­ных компрессорах. Средние бессальниковые непрямо­точные компрессора выполняется с чугунными или алюминиевыми корпусами, минимальным количеством разъемов, с числом цилинд­ров четыре, шесть или восемь. Двухопорные коленчатые валы (рис.2.15) уста­навливают на подшипниках качения или скольжения, при этом, как правило, один подшипник расположен на концевой шейке вала, а другой —между кривошипно-шатунным механизмом и электродвигателем. Двухопорная схема вала 11 и блок-картер 1 компрессора обеспечивают равномерность зазора между ротором 3 и статором 4 встроенного электродвигателя. Ротор располагают консольно для облегчения его монтажа и демонтажа. Уровень масла в картере должен быть не менее чем на 5 мм ниже зазора между ротором и статором, так как наличие масла в зазоре приводит к росту подво­димой мощности и увеличивает унос масла из компрессора. Масло забирается из картера масляным насосом б через фильтр 5 и по­дается через фильтр тонкой очистки в камеру 7, откуда поступает в сверление вала. По конструкции цилиндровые втулки 2, шатунно-поршневая группа 10 и детали клапанного устройства 8 и 9 аналогичны рассмотренным выше.

Интенсивное охлаждение встроенного электродвигателя всасы­ваемым паром хладагента, поступающим в компрессор через фильтр 12, позволяет увеличивать нагрузку двигателя в 1,5—1,8 раза по сравнению с его номинальной мощностью. В связи с этим бессальниковые компрессоры могут иметь встроенные двигатели значительно меньшей номинальной мощности и массы, чем откры­тые. Однако пусковой момент у встроенных электродвигателей должен быть повышенным (в зависимости от числа цилиндров и на­личия устройств, разгружающих запуск, он обычно превышает но­минальный в 1,5—2 раза). Для обеспечения нормальной работы в режимах с уменьшенной массой всасываемого пара (при температуре кипения ниже ми­нус 30° С и степени сжатия больше 10) изоляция обмотки электродвигателя должна длительно выдерживать температуру до 125° С с учетом свойств среды, в которой работает двигатель.

Для поддержания заданных температурных режимов в охлаж­даемых объектах в условиях переменной температуры окружающей среды необходимо изменять холодопроизводительность компрессора. В средних и крупных компрессорах в качестве устройств, изменяющих холодопроизводительность, получили распространение различные отжимные устройства пластин всасывающих клапанов. Принудительный от­жим пластин всасывающих клапанов от седел может осуществ­ляться с помощью специальных механических толкателей с гидрав­лическим или пневматическим приводами (в первом используется давление масла, во втором — давление паров хладагента), а так­же с помощью электромагнитных устройств. Устройства для отжи­ма пластин всасывающих клапанов могут быть встроены практи­чески во все поршневые холодильные компрессоры, кроме прямо­точных.

В качестве электромагнитных устройств ис­пользуются электромагнитные катушки, которые встраиваются ли­бо в корпус всасывающего клапана (внутренние катушки), либо в крышку цилиндра (внешние катушки). При подаче тока в элект­ромагнитную катушку образуется магнитное поле, действующее на пластину всасывающего клапана. За счет магнитных силовых линий, проходящих через пластину, она удерживается в верхнем положении, сообщая цилиндр с полостью всасывания, цилиндр отключается (переводится в режим холостого хода). При этом в отключенном цилиндре энергия теряется только на трение поршневых колец и на гидравлические сопротивления движению пара в открытом всасывающем клапане. После выключения тока магнит­ное поле исчезает, пластина всасывающего клапана более не удерживается в верхнем положении и цилиндр вновь включается в работу.

Подобное устройство показано на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Электромагнитное устройство отжима пластины всасывающего клапана.

В этой конструкции электромагнитная катушка 10 размещается на внешней стороне крышки цилиндра и не подвергается действию хладагента. Магнитное поле подводится к пластине всасывающего клапана 1 через крышку цилиндра (внешний магнитопровод) и де­тали клапанного устройства: седло 2 и корпус 4 всасывающего клапана, седло 6, кольцо 5 и розетку 7 нагнетательного клапана, пружины 3, 8 и 9 (центральный магнитопровод). Введение в кон­струкцию двух диамагнитных проставок 12 обеспечивает нужное направление силовых линий магнитного поля. Постоянный магнит 11 создает начальный магнитный поток, на который накладывается магнитный поток электромагнитной катушки.

Системы автоматического изменения холодопроизводительности с электромагнитным отжимом пластин всасывающих клапанов компрессора обладают следующими преимуществами: просты по устройству, имеют небольшую стоимость, отличаются малой инер­ционностью и высоким быстродействием, отсутствие толкателей и других подвижных деталей в отжимном устройстве повышает дол­говечность пластин клапанов и всего устройства в целом. Такие системы наиболее эффективны и экономичны (подводимая к ком­прессору мощность изменяется почти пропорционально изменению холодопроизводительности).

Защиту электродвигателей бессальниковых компрессоров обес­печивают встраиванием в лобовую часть обмотки статора датчиков температуры (в каждую фазу), отключающих двигатель при превы­шении допустимой температуры обмотки.

Защиту от прекращения подачи смазки в ком­прессорах, оснащенных шестеренными масляными насосами, осу­ществляют с помощью дифференциальных реле давления (реле контроля смазки РКС), останавливающих компрессор при падении разности давления масла и всасывания ниже предельно допустимой.

Для защиты средних и крупных поршневых холодильных ком­прессоров от гидравлических ударов (при попадании жидкого хлад­агента в цилиндр) используются ложные крышки, а в малых ком­прессорах устанавливают вторую, более жесткую пружину, прижимающую ограничитель подъема нагнетательного клапана к клапанной доске.

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 13816 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник