Поршневые компрессоры

Наиболее типичным представителем объемных компрессоров является поршневой. Поршневые компрессоры получили самое широкое распространение. Они отличаются от компрессоров других типов высокой экономичностью, простотой конструкции, обслуживания и ремонта, большой надежностью. По численности поршневые компрессоры составляют более 80 % от всего компрессорного парка страны.

Поршневым называется компрессор объемного действия, в котором изменение объема рабочей полости осуществляется поршнем, совер­шающим прямолинейное возвратно-поступательное движение.

Превращение вращательного движения вала приводного двигателя в прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня может осуществляться кривошипно-шатунным, кулиснымили кулачковыммеханизмами. В поршневых компрессорах более всего распространен кривошипно-шатунныймеханизм.

Р, МПа

Рис. 2.32. Области применения компрессоров в зависимости от давлений

и производительности

Поршневые компрессоры классифицируют по: числу ступеней – одноступенчатые и многоступенчатые (не более семи); производительности – малые до 10 м /мин., средние 10–100 м /мин., крупные более 100 м /мин; величине создаваемого давления – низкого – (р < 2,5 МПа), среднего – 2,5–10,0 МПа, высокого – 10,0 – 35 МПа, сверхвысокого – более 35 МПа; конструктивному исполнению – компрессоры простого и двойного действия; горизонтальные, вертикальные и угловые; однорядные и многорядные; крейцкопфные и бескрейцкопфные; с дисковым, тронковым или дифференциальным поршнем и т.п.; составу сжимаемого газа – воздушные и газовые, кислородные и т.д.

На рис. 2.33 приведены принципиальные схемы поршневых компрессоров одностороннего и двухстороннего действия.

В зависимости от привода – различают поршневые компрессоры с электродвигателем, ДВС, гидроприводом и др.

Поршневые компрессоры дополнительно делят на компрессоры со смазкой и без смазки цилиндров, с водяным и воздушным охлаждением.

Для характеристики поршневых компрессоров пользуются понятиями – объем, описываемый поршнем за один оборот (рабочий объем цилиндра) V_h (м ), значение которого для компрессора:

простого действия

;

двойного действия

и объем, описываемый поршнем в единицу времени - (м /с),

,

где n - число оборотов коленчатого вала.

Объем, описываемый поршнем компрессора в единицу времени, в конечном итоге определяет производительность и подачу компрессора.

а)

б)

Рис. 2.33. Принципиальные схемы поршневых компрессоров: а) одностороннего действия; б) двухстороннего действия; 1 – поршень с кольцами; 2 – шатун; 3 – кривошип; 4,5 – всасывающий и нагнетательный клапаны; 6 – крейцкопф; 7 – шток

Производительностью компрессора называется объем газа, нагнетаемыйв единицу времени и замеренный на выходе, но пересчитанный на условия всасывания, т.е. на давление и температуру перед всасывающим патрубком.

Подачей называется масса газа, подаваемого компрессором потребителю в единицу времени (кг/с).

На производительность компрессора значительное влияние оказывает мертвый (вредный) объем. Мертвый объем - часть объема рабочей полости, из которого поршнем не может быть вытеснен сжимаемый газ. Мертвый объем состоит из объема в зазоре между поршнем и крышкой цилиндра, объемов в каналах, которые служат для сообщения полости цилиндра с запорными элементами клапанов, и объемов различных пустот, каналов и выемок в поршне и цилиндре.

В расчетных зависимостях принято пользоваться безразмерной величиной относительного мертвого объема:

_.