Меню

По расположению цилиндров компрессоры различают



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

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:

  • 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
Читайте также:  Как работать с компрессором для шин

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

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.

Источник

Компрессоры с горизонтальным, вертикальным и угловым расположением цилиндров

Published by Admin Under Компрессоры on Август 12, 2016

Тип компрессоров определяется числом и пространственным расположением цилиндров. Принцип действия у них одинаковый: засасываемый цилиндром воздух сжимает поршень, от конструктивного исполнения зависит лишь направление его движения и степень сжатия воздуха. Однозначно сказать какой компрессор лучше нельзя, модель следует выбирать исходя из условий размещения и целевого назначения.

Особенности компрессоров с горизонтальным расположением

В таких моделях цилиндры располагаются с одной или двух сторон коленчатого вала, такое исполнение упрощает наблюдение, обслуживание и разборку при необходимости. Консольное расположение элементов позволяет сделать компрессор более надежным, весь механизм движения доступен. Минусом такого исполнения является стирание сальников и цилиндров по нижней дуге под действием силы тяжести, и чем больше их диаметр, тем сильнее износ. Кроме того, они более громоздки и требуют особого фундамента.
Как следствие, данное конструктивное исполнение не рекомендуется при работе с большими объемами воздуха, хотя встречаются и исключения. Так, они лучше подходят при условии непрерывной работы механизмов, например, в холодильных компрессорных установках. Также предпочтение горизонтальным компрессорам отдается при необходимости многоступенчатого сжатия (расположения больше двух цилиндров).

Плюсы и минусы вертикального расположения

У такого конструктивного исполнения много преимуществ:

  • Устройства занимают меньшую площадь.
  • Износ цилиндров и сальников более равномерный (детали срабатываются со всех сторон одинаково, нагрузка поглощается фундаментом).
  • Ход поршня позволяет использовать компрессоры с большей угловой скоростью двигателя, нагрузка на поршень и колеса практически отсутствует.
  • Нет необходимости в тяжелом фундаменте.

Однорядные вертикальные компрессоры более востребованы, чем двух, это объясняется их простотой эксплуатации. По характеристикам они оптимальны для выработки сжатого воздуха для прессовочных, окрасочных, шиномонтажных работ, размещения в компактных пневноинструментах, то есть для работы с малыми и средними нагрузками. Ограничения в эксплуатации связаны с таким недостатком как неравномерность при поднятии и опускании поршня, к тому же увеличение нагрузки приводит к усложнению обслуживания, при необходимости ремонта их трудно разбирать. Еще одним минусом является риск накопления воздуха рядом с донышком штока, важно реализовать соответствующие отводы (для периодического сброса и действующие постоянно).

Читайте также:  Вакуумный компрессор для массажа

Особенности углового расположения

Группу угловых компрессоров представляют механизмы с числом цилиндров равным или больше двух. Стандартный пример: цилиндр первой ступени располагается вертикально, а второй – горизонтально. Также встречается наклонное расположение с двух- или одноколенчатым валами, устанавливаемых на подшипниках скольжения или качения. Такая конструкция позволяет нарастить число оборотов без увеличения своего веса.
Основным плюсом угловой конструкции является возможность размещения нескольких рядов на одной шейке вала, что свою очередь позволяет сделать их более компактными. Они ощутимо выигрывают у вертикальных в длине (не необходимости в двух цилиндрах), но сохраняют их преимущества: минимальные габариты и вес, низкий износ поршневых элементов. Еще одним преимуществом является наличие расстояния между цилиндрами, что упрощает их охлаждение. Последнее свойство идеально подходит для передвижных пневматических установок с системой воздушного охлаждения.

На что влияет число цилиндров

Все компрессоры разделяются на одно-, двух- и трехцилиндровые, их число и объем определяют производительность агрегата. В данном случае модель выбирается исходя их требуемого итогового давления. Одноцилиндровый вертикальный компрессор представляет собой самую простую конструкцию, но его эффективность ограничена. Для увеличения выходного давления они объединяются в одно- или двухступенчатую схему с последовательным размещением цилиндров одинакового или разного диаметра соответственно.
Считается, что группа из двух цилиндров с разным диаметром изнашивается меньше и работает лучше остальных, так как на сжатие уходит меньше энергии. Основной процесс сжатия и охлаждения происходит в цилиндре первой ступени, во втором он уже дожимается до заданного уровня. На практике это означает, что при равном потреблении энергии, это схема выдаст больше сжатого воздуха. Двухступенчатая компрессорная группа считается максимально эффективной, ее КПД на 20 % выше чем у других групп, исключения редки.
Следует помнить, что итоговая производительность определяется не только числом цилиндров, но и их объемом (диаметром), многорядная схема усложняет конструкцию, а не улучшает. Наращивание мощности должно обосновывать возрастание веса и габаритов конструкции, равно как и усиление вибрации. Исходя их этого, трехцилиндровый компрессор будет экономически оправдан лишь при необходимости получения сжатого воздуха с более высоким давлением.

В качестве заключения

Выбор типа компрессора определяется в первую очередь его функциональным назначением:

  • Горизонтальное исполнение рекомендуется для стационарных тихоходных объектов с высокой производительностью.
  • Вертикальное расположение лучше всех подходит при потребности высокооборотном малоступенчатом сжатии воздуха (быстрый результат при малых габаритах).
  • Угловые компрессоры незаменимы в передвижных системах, они выдерживают высокие динамические нагрузки.

При малейшем сомнении какой компрессор выбрать стоит обратиться к специалистам для проведения расчета. Основными исходными данными служат требуемое выходное давление и вырабатываемый объем сжатого воздуха.

Источник

Компрессоры с горизонтальным, вертикальным и угловым расположением цилиндров

Цилиндр – это часть механизма компрессора, в которой нагнетается воздушное давление за счет движения поршня. Бывают компрессоры одноцилиндровые, двухцилиндровые и трехцилиндровые. От количества цилиндров напрямую зависит мощность компрессорной установки. Эта часть механизма может представлять собой отливку или блок с расположенными внутри клапанами нагнетания и всасывания.

Расположение цилиндров в компрессоре: классификация

По расположению цилиндров компрессоры разделяют на:

Давайте рассмотрим каждый из них подробнее.

Вертикальное расположение цилиндров в компрессоре

Самыми популярными на сегодня являются однорядные вертикальные компрессоры. Количество цилиндров определяется областью их применения. Вертикальное расположение цилиндра обладает рядом преимуществ:

  • компрессоры более компактны, занимают меньше пространства;
  • вертикальное расположение обеспечивает равномерный со всех сторон износ цилиндра и сальников (а значит, более продолжительный срок службы);
  • инерционные силы лучше гасятся фундаментом, что позволяет облегчить конструкцию агрегата;
  • удобство и простота в эксплуатации.
Читайте также:  Как компрессором качать матрас

При меньшей занимаемой площади такие агрегаты обеспечивают сравнительно более высокую производительность, но при этом они сложнее и дороже в обслуживании.

Горизонтальное расположение

Чаще всего горизонтальное расположение цилиндров в компрессоре имеют крецкопфные агрегаты средней и большой мощности.

Широкое распространение горизонтальные компрессоры с цилиндрами, расположенными по обе стороны вала — т.н. оппозитные. Такая популярность не случайна, ведь эти агрегаты имеют несколько существенных преимуществ, главное из которых – возможность многорядного исполнения с расположением в каждом ряду одного цилиндра. В ступенях с низким давлением и большим объемом сжигаемого газа устанавливают по два и больше цилиндра с несколько рядов.

Диаметры поршней и цилиндров при этом имеют гораздо меньшую массу и размеры, чем в компрессорах старых модификаций с односторонним расположением цилиндров и дифференциальными поршнями. Меньше стал вес подвижных деталей, а также значимость инерционных сил (при этом инерционные силы в противоположных рядах полностью уравновешены).

Уменьшение нагрузок на двигательный механизм и уравновешенность оппозитных компрессоров позволили увеличить количество оборотов вала в несколько раз, и, как следствие, уменьшить и размер цилиндров, и всей конструкции, а также устанавливать их на легких фундаментах. В сравнении с горизонтальными компрессорами с односторонним расположением цилиндров относительно коленвала у оппозитных установок удельный вес почти в два раза больше, а занимаемая площадь – почти в полтора раза меньше.

Угловое расположение

Угловыми (прямоугольными) называют конструкции, в которых одни цилиндры распложены вертикально, а другие – горизонтально. К вертикальному типу также относят агрегаты с V и W-образными цилиндрами.

Главный плюс угловых компрессоров – это возможность присоединения нескольких рядов шатунов к одной шейке коленвала. Это позволяет упростить конструкцию и изготавливать одноцилиндровые компрессоры вместо двухцилиндровых. При этом они имеют меньшую длину, чем многорядные вертикальные установки и увеличивают возможности использования подшипников качения. Поэтому компрессоры с угловым расположением цилиндров являются самыми компактными.

Так, одноколенчатый вал в такх моделях (а для невысокой производительности и двухколенчатый) можно установить на подшипниках качения. При небольшом количестве ступеней в ряду и наклонном расположении цилиндров угловые компрессоры являются очень удобными и простыми в монтаже. Этот вид расположения цилиндров оптимален для бескрейцкопфных маломощных агрегатов, в т.ч. для передвижных компрессорных станций.

К ключевым преимуществам угловых компрессоров можно отнести:

  • хорошую уравновешенность сил инерции первого порядка (при этом силы инерции второго порядка остаются свободными);
  • удаленность цилиндров друг от друга;
  • простоту конструкции;
  • небольшую длину вала;
  • удобство монтажа.

Какой компрессор выбрать?

Какой компрессор лучше: трехцилиндровый или двух-, с каким расположением цилиндров, ременной или безременной, какой мощности? Эти и еще множество других вопросов пытаются выяснить потенциальные покупатели, выбирая агрегат. На самом деле ни один вариант нельзя назвать объективно лучшим, для каждой сыре применения он будет другим. Консультируйтесь со специалистами и выбирайте оптимальный вариант соответственно своим потребностям.

Автор: Виталий Шаров

В статье приведено описание компрессоров по расположению цилиндров, даны рекомендации по подбору оборудования.

Источник