Компрессор назначение принцип действия

Компрессор назначение принцип действия

Новый этап развития в строительстве и производственной сфере переживает компрессорное оборудование. Современная генерация агрегатов данного типа характеризуется высокой мощностью, большими объемами подачи сжатого воздуха и долговечностью. Также наблюдается и процесс активного внедрения компрессоров в бытовую сферу. Рядовому домашнему пользователю сжатый воздух может помочь в работе с краскопультом и строительным инструментом, требуя минимальных усилий. В то же время компрессор бытовой имеет небольшие размеры и не требует особого внимания в процессе технического обслуживания. Но в любом случае для правильного выбора такого помощника необходимо подробнее разобраться с его устройством и рабочими параметрами.

Что такое компрессор?

Под компрессорными установками понимается широкий спектр агрегатов, нагнетающих сжатый воздух. В некотором смысле это генераторы воздушных потоков, которые используются как усилие для выполнения определенных рабочих действий. К примеру, сжатый воздух является рабочей средой для пневматических строительных инструментов. Станция направляет его к оборудованию, в результате чего выполняется конечная функция. В техническом отношении компрессор – это сложная машина, построенная на механической рабочей группе. В процессе работы оператор должен учитывать параметры состояния установки, в некоторых случаях регулируя давление подачи воздуха. Также существуют модели, которые в постоянном режиме работают без участия пользователя – ими управляет автоматика. Обычно это производственные компрессоры, которые входят в конвейерные линии обработки разных материалов.

Конструкция агрегата

Устройство компрессоров определяется типом конструкции. Наиболее распространены поршневые воздушные модели. Они могут быть масляными и безмасляными. В обоих случаях непосредственную выработку сжатого воздуха обеспечивает поршень за счет возвратно-поступательных движений. Но и сама поршневая группа нуждается в энергетической поддержке. Функцию привода могут выполнять двигатели разных типов. В частности, компрессор электрический работает на электромоторе. Такие станции выгодны своей бесшумностью, но они же зависимы от сети, что не всегда допустимо при организации рабочего процесса. Существуют и другие варианты энергоснабжения, которые будут рассмотрены отдельно. В обязательный состав практически всех компрессоров входит и емкость с воздухом. Это ресивер, от объема которого напрямую зависит производительность компрессорной установки.

Принцип работы

В поршневых агрегатах работа осуществляется за счет возвратно-поступательного действия в цилиндре. В целях обеспечения максимального эффекта компрессии небольшой промежуток от наружной поверхности поршня до внутренней стены цилиндра уплотняют демпфирующими кольцами. Циркуляция принимаемых и выпускаемых воздушных масс происходит в цилиндре между клапанами. Действие поршня реализуется за счет работы шатуна, работающего от кривошипного механизма, который активизируется двигателем. Но также распространен и винтовой компрессор. Устройство и принцип работы данного агрегата можно описать через группу валов, которые вращаются друг другу навстречу. Получается эффект динамической машины. На разных этапах рабочего цикла нарезы и кромки валов могут формировать замкнутое или открытое пространство, управляя, таким образом, потоками воздуха. В обоих механизмах могут использоваться средства для смазки – это касается масляных моделей. Техническая жидкость обволакивает механические элементы, оберегая их от разрушающего воздействия трения. Для винтовых и для поршневых механизмов применяются разные типы масел, в основном отличающиеся тепловой стойкостью.

Характеристики компрессоров

В выборе опытные пользователи компрессорного оборудования учитывают такие параметры, как давление, мощность с производительностью и объем ресивера. Давление в данном случае измеряется в Барах – единица, которая соответствует одному атмосферу. Обычно компрессоры располагают давлением на уровне 10 Бар и это довольно существенная величина, поэтому важно учитывать, что этот же параметр у обслуживаемого инструмента должен быть ниже. Мощность определяет, насколько интенсивным будет вращение тех же винтов, роторов или поршня – соответственно, обусловит и уровень производительности. Силовой потенциал в среднем составляет 1,5-2 кВт. При таких значениях производительность соответствует примерно 150-200 л/мин. Максимально современный компрессорный агрегат способен обеспечивать порядка 500 л/мин. В случае с мощностью, и в расчетах производительности должен быть остаток в 15-20% на случай перегрузок. Емкость ресивера может составлять и 10-20 л в случае с бытовым компрессором, и 500-700 л, если речь идет о промышленном агрегате.

Разновидности поршневых моделей

Принципиальным отличием между разными поршневыми моделями можно назвать потребность в смазке. Масляный компрессор – это агрегат, который требует регулярного и обильного снабжения техническими жидкостями, минимизирующими эффект трения. Своего рода антифрикционная добавка, увеличивающая срок службы элементов.

Безмасляные модели выигрывают за счет небольших размеров и возможности подачи чистого воздуха. Но нельзя сказать, что механизмы таких компрессоров полностью избавляются от смазки. Она присутствует, но распространяется по другим каналам, не контактируя с ресивером, в котором циркулирует воздух. Более того, снабжение маслом обеспечивается в автоматическом режиме специальными раздатчиками. И масляные, и безмасляные виды компрессоров находят свое место в разных сферах. Для понимания практической разницы между двумя устройствами можно сказать, что первые лучше работают в условиях интенсивного производства, а вторые скорее годятся для обслуживания малогабаритного пневматического инструмента.

Разновидности приводных систем

Тип привода в данном случае – это разновидность двигателя, благодаря которому механическая начинка выполняет свою функцию генерации воздуха. Уже говорилось, что существует электрический компрессор, который выигрывает у конкурентных моделей за счет тихой работы, но его подключение к сети накладывает определенные ограничения. К плюсам таких агрегатов относят также экологическую чистоту и скромные размеры.

Если же требуется высокая производительность, то отдавать предпочтение стоит компрессорам на жидком топливе. Как правило, это наиболее мощные генераторы сжатого воздуха, которые можно использовать на производствах. Промышленные виды компрессоров практически все формируются бензиновыми и дизельными станциями. Но, важно не забывать, что наличие традиционных ДВС увеличивает габариты компрессора и повышает ответственность техобслуживания.

Расходные материалы и аксессуары

В процессе своей работы компрессор взаимодействует с пневматическим оборудованием посредством специальных каналов, передающих сжатый воздух. Простейший бытовой компрессор комплектуется адаптерами, переходниками и фитингами, которые позволяют организовать соединение и с небольшим краскопультом, и с массивной распылительной установкой.

Также в качестве обязательного компонента выступает измерительный прибор – манометр. Он может быть стрелочным, электронным или автоматическим, и его присутствие как таковое крайне рекомендуется специалистами. Также следует не забывать, что компрессор – это машина, работающая при высоком давлении и напряжении. Причем некоторые модели вместе с воздушной струей могут распылять и абразивные частицы. Поэтому работать с такими установками желательно в специальной экипировке с очками и рукавицами.

Производители компрессоров

Крупнейшие изготовители промышленного оборудования выпускают компрессоры разных видов. Среди лидеров сегмента можно назвать Fubag, Abac, Metabo и Fini. Это передовики сегмента, предлагающие, кроме повышенных рабочих характеристик, также и эффективные защитные системы с эргономическими достоинствами конструкции. Именно фирмы Abac и Fubag предлагают высокомощный 500-литровый компрессор. Промышленный агрегат данного производства, по словам пользователей, приятно удивляет не только эксплуатационными возможностями, но и современным технологичным управлением.

Сферы применения

Простейшие задачи, которые выполняют воздушные компрессоры, охватывают весь спектр функций пневматического инструмента. Шлифмашины, гайковерты, долото, пескоструйные аппараты функционально обеспечивает компрессор. Это универсальный источник сжатого воздуха для малогабаритной пневматики как минимум.

Если говорить о более серьезных задачах, то к ним можно отнести накачку надувных изделий, покрасочные работы, а также абразивную зачистку. Опять же, за счет сжатого воздуха можно формировать довольно активную струю, способную на высокой скорости доставлять инородные частицы. Этой возможностью можно объяснить производственное назначение компрессора, благодаря которому обслуживаются станочные механизмы, распыляющие песок.

Заключение

Принцип работы компрессорного оборудования давно применяется в самых разных сферах. На данном же этапе развития в погоне за потребителем производители стремятся пересматривать и конструкции, и технико-эксплуатационные возможности таких агрегатов. В итоге появляется компрессор промышленный, в перечень задач которого входит обеспечение сложных операций гидроабразивной резки. Это мощные дизельные установки, которые внешне напоминают небольшие электростанции. С другой стороны, не теряет актуальности и малогабаритный компрессор, точечно обслуживающий малогабаритные инструменты – такие модели добавляют в функциональности, эргономике и степени автономности.

Источник: www.syl.ru

Назначение и устройство компрессоров и вентиляторов

Компрессоры и вентиляторы относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятиях.

Компрессоры применяются для получения сжатого воздуха или другого газа давлением свыше Па ( ) с целью использования его энергии в приводах пневматических молотов и прессов, в пневматическом инструменте, в устройствах пневмоавтоматики и т.д. Разновидностью компрессоров являются воздуходувки, служащие для подачи воздуха или газов давлением от до Па.

По принципу действия компрессоры делятся на центробежные и поршневые. Центробежные компрессоры по конструкции подразделяют на турбинные и ротационные. В турбинном компрессоре (рис. 1, а) ротор 1 с лопастями при вращении захватывает газ из впускного трубопровода 2 и выбрасывает его в выпускной трубопровод 3. Увеличение давления происходит за счёт повышения скорости движения частиц газа и его сжатия между лопастями и корпусом компрессора при эксцентричном расположении ротора.

В ротационном компрессоре (рис. 1, б) увеличение давления осуществляется путём сжатия газа в камерах, образуемых с помощью пластин 1, которые перемещаются под действием центробежных сил в направляющих ротора 2 при его вращении и прижимаются к стенкам корпуса. Впускной вентиль 6 и выпускной вентиль 3 во время работы компрессора открыты. Для обеспечения работы компрессора при отсутствии потребления сжатого газа служит обходной трубопровод 4 с вентилем 5.

Статическая мощность на валу центробежных компрессоров изменяется пропорционально третьей степени угловой скорости (рис. 1, г) если отсутствует противодавление. Для этих механизмов характерны простота конструкции, надёжность в эксплуатации и высокая производительность. Такие компрессоры применяются для получения давлений до Па (турбинные) и Па (ротационные).

В поршневом компрессоре (рис. 1, в) при вращении кривошипного вала 1 и движения поршня 2 вниз газ засасывается через открытый впускной клапан 3. При движении поршня вверх клапан 3 закрывается, происходит сжатие воздуха, который через выпускной клапан 4 направляется к потребителям.

Поршневые компрессоры отличаются неравномерностью подачи газа. В компрессоре одинарного действия подача газа производится только при ходе поршня вверх. В компрессоре двойного действия подача газа осуществляется при ходе поршня в обе стороны. Мгновенная мощность на валу таких механизмов изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота кривошипа (рис. 1, д). С целью сглаживания графика нагрузки на валу приводного двигателя устанавливают маховик. Для уменьшения колебаний давления у потребителя между ним и компрессором помещают ресивер (промежуточный герметичный резервуар – воздухосборник). Поршневые компрессоры имеют более сложную конструкцию чем центробежные, и применяются для получения давлений до Па при относительно небольшой производительности.

Читать еще:  Категория сварного соединения по гост

Высокие давления газа могут быть получены только в многоступенчатых компрессорах, в которых газ сжимается последовательно в нескольких цилиндрах или камерах. При сжатии газа в компрессорах выделяется большое количество тепла, которое обычно отводится с помощью проточной воды, проходящей через кожух компрессора. Благодаря охлаждению сохраняется неизменной температура сжимаемого газа и снижается мощность приводного двигателя. Угловая скорость рабочего вала компрессоров составляет у поршневых 30–75 рад/с, у ротационных 300 рад/с, у турбинных до 1200 рад/с.

Вентиляторыпредназначены для вентиляции производственных помещений, отсасывания газов, подачи воздуха или газа в камеры электропечей, в котельных и других установках. Вентиляторы создают перепад давления Па.

По конструкции вентиляторы делятся на центробежные и осевые. Они выпускаются в нескольких исполнениях в зависимости от направления выхода воздуха (вверх, вниз, горизонтально и т.д.) и направления вращения. Рабочее колесо 1 центробежного вентилятора (рис. 2, а) вращается в кожухе 2.

Воздух засасывается через боковое отверстие 4 кожуха и выбрасывается через выходной раструб 3. Осевой вентилятор (рис. 2, б) имеет рабочее колесо с несколькими лопатками 1, сходными с лопатками воздушного или гребного винта. Колесо вращается электродвигателем 2, укреплённым в корпусе 3 и создаётся тяга (поток) воздуха через раструб вентилятора.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях получили центробежные вентиляторы. Они имеют такую же, как и центробежные компрессоры, зависимость статической мощности на валу от скорости (рис. 1, г), называемую вентиляторной характеристикой. Момент на валу вентилятора изменяется пропорционально квадрату скорости, а производительность вентилятора пропорциональна угловой скорости в первой степени.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9397 — | 7429 — или читать все.

Источник: studopedia.ru

Какие бывают виды компрессоров

Компрессор является агрегатом для сжатия и перемещения различных газов, в том числе и воздуха, на различные приборы и пневмоинструменты. Компрессорную технику широко применяют в промышленности, строительстве, медицине и т.д. Существующие виды компрессоров и их классификация определяют критерии эксплуатации данного оборудования.

Классификация компрессоров по принципу действия

По принципу действия компрессоры классифицируются на объемные и динамические.

Это агрегаты, имеющие рабочие камеры, в которых происходит процесс сжатия газа. Сжатие происходит за счет периодического изменения объема камер, соединенных с входом (выходом) аппарата. Чтобы предотвратить обратный выход газа из агрегата, в нем устанавливают систему клапанов, которые открываются и закрываются в определенный момент наполнения и опорожнения камеры.

Динамические

В динамических компрессорах повышение давления газа происходит за счет ускорения его движения. В результате кинетическая энергия частиц газа превращается в энергию давления.

Важно! Динамические компрессоры отличаются от объемных открытой проточной частью. То есть, при зафиксированном вале его можно продуть в любом направлении.

Виды объемных компрессоров

Компрессорное оборудование объемного типа подразделяется на 3 группы:

Мембранные

Имеют в рабочей камере эластичную мембрану, как правило, полимерную. Благодаря возвратно-поступательным движениям поршня мембрана выгибается в разные стороны. В результате движений мембраны объем рабочей камеры меняется. Клапаны в зависимости от положения мембраны либо впускают воздух в камеру, либо выпускают.

Приходить в движение мембрана может от пневматического, мембранно-поршневого, электрического или механического привода.

Важно! В мембранных аппаратах воздух или газ в процессе перемещения через рабочую камеру не контактирует с другими узлами агрегата (кроме мембраны и корпуса). Благодаря этому на выходе получают газ высокой степени чистоты.

Благодаря наличию кривошипно-шатунного механизма поршень совершает возвратно-поступательные движения в рабочей камере, отчего ее объем то уменьшается, то увеличивается.

Поршневые компрессоры имеют установленные на рабочей камере односторонние клапаны, перекрывающие движение воздуха в обратном направлении. Несмотря на хорошую производительность, поршневые аппараты имеют и недостатки: достаточно высокий уровень шума и заметная вибрация.

В роторных компрессорах сжатие воздуха происходит вращающимися элементами — роторами. Каждый элемент в зависимости длины и шага винта имеет постоянное значение сжатия, которое также зависит и от формы отверстия для выхода газа.

В таких компрессорах клапаны не устанавливаются. Также конструкция агрегата не содержит узлов, способных вызвать разбалансировку. Благодаря этому он может работать с высокой скоростью вращения ротора. При такой конструкции аппарата величина потока газа достигает высоких значений при небольших габаритах самого компрессора.

Роторные компрессоры подразделяются на несколько подвидов.

Безмасляные

Имеют ассиметричный профиль винта, повышающий КПД агрегата благодаря уменьшению утечек при сжатии газа. Для обеспечения синхронного встречного вращения роторов применяют внешнюю зубчатую передачу. Во время работы роторы не соприкасаются, и смазка им не требуется, поэтому выходящий из агрегата воздух не имеет никаких примесей. Для уменьшения внутренних утечек детали агрегата и корпус изготавливаются с высокой точностью. Также безмасляные аппараты могут быть многоступенчатыми, чтобы убрать разность температур воздуха на входе и выходе аппарата, которая ограничивает повышение давления.

Состоят из одного или нескольких винтов, которые находятся в зацеплении, установленных в герметичном корпусе.

Рабочее пространство создается между корпусом и винтами при их вращении. Данный вид компрессоров отличается хорошей производительностью и беспрерывной подачей воздуха. Для снижения трения между входящими в зацеп винтами, которое увеличивает износ деталей, применяется смазка. Если требуется получить сжатый воздух (газ) без примесей смазочных материалов, то применяются безмасляные винтовые аппараты. В последних, чтобы уменьшить силу трения, подвижные детали изготавливаются из антифрикционных материалов.

Данные компрессоры еще называют шестеренчатыми, поскольку их главными деталями являются шестерни. Они при работе вращаются в противоположных направлениях, создавая между зубьями и стенками корпуса рабочую камеру.

При вхождении зубьев в зацепление на стороне выходного отверстия агрегата происходит уменьшение объема камеры, вследствие чего воздух под давлением выходит через патрубок. Компрессоры данного типа нашли широкое применение в ситуациях, когда не требуется подача воздуха или газа под высоким давлением.

Спиральные

Это разновидность безмасляных компрессоров роторного типа. Спиральные аппараты также сжимают газ в объеме, который уменьшается постепенно.

Главными элементами данного аппарата являются спирали. Одна спираль закреплена неподвижно в копрусе устройства. Другая подвижная, соединена с приводом. Сдвиг по фазе между спиралями равняется 180°, благодаря чему происходит образование воздушных полостей с изменяемым объемом.

Роторно-пластинчатые

Пластинчатый компрессор имеет ротор с прорезанными пазами. В них вставлено определенное количество подвижных пластин. Как видно из рисунка, приведенного ниже, ось ротора с осью корпуса не совпадает.

Пластины при вращении ротора перемещаются центробежной силой от его центра к периферии и прижимаются к внутренней поверхности корпуса. В результате происходит непрерывное создание рабочих камер, ограниченных соседними пластинами и корпусами ротора и аппарата. За счет смещенных осей изменяется объем рабочих камер.

Жидкостно-кольцевые

В данных агрегатах используюется вспомогательная жидкость. В статически закрепленном корпусе аппарата устанавливается ротор с пластинами.

Конструкционные особенности данного аппарата – это смещенные оси ротора и корпуса относительно друг друга. В корпус заливается жидкость, которая принимает форму кольца, прижимаясь к стенкам аппарата вследствие отбрасывания ее лопастями ротора. При этом происходит ограничение рабочего пространства, наполненного газом, между жидкостным кольцом, корпусом и лопатками ротора. Объем рабочих камер изменяется посредством вращающегося ротора со смещенной осью.

Важно! Чтобы перекачиваемый газ не уносил с собой частички жидкости, в жидкостно-кольцевых аппаратах устанавливают узел сепарации, отсекающий влагу из воздуха. Также на устройствах данного типа устанавливается система, обеспечивающая подпитку рабочей камеры вспомогательной жидкостью.

Виды динамических компрессоров

Аппараты с динамическим принципом действия разделяют на осевые, центробежные и струйные. Различаются они между собой типом рабочего колеса и направлением движения потока воздуха.

На заметку! Также динамические аппараты еще называют турбокомпрессорами, поскольку конструкция их напоминает турбину.

Осевые аппараты

В осевых компрессорах поток газа движется вдоль оси вращения вала через неподвижные направляющие и подвижные рабочие колеса. Скорость потока воздуха в осевом аппарате набирается постепенно, а преобразование энергии происходит в направляющих.

Для осевых компрессоров характерны:

  • высокая скорость работы;
  • высокий КПД;
  • высокая подача потока воздуха;
  • компактные размеры.

Центробежные агрегаты

Центробежные компрессоры имеют конструкцию, обеспечивающую радиальный выходной поток воздуха. Поток воздуха, попадая на вращающееся рабочее колесо с радиально расположенными крыльчатками, за счет центробежных сил выбрасывается к стенкам корпуса. Далее, воздух перемещается в диффузор, где и происходит процесс его сжатия.

Центробежные аппараты не имеют узлов с возвратно-поступательными движениями, поэтому обеспечивают равномерный поток воздуха, силу которого можно регулировать. Также данный тип агрегатов отличается долговечностью и экономичностью.

Струйные компрессоры

В аппаратах струйного принципа действия для увеличения давления газа (пассивного) используется энергия активного газа.

Для этого к устройству подводится 2 потока газа: один с низким давлением (пассивный), а второй – с высоким (активный). На выходе из устройства образуется газовый поток с давлением выше пассивного, но меньшим, чем у активного газа.

Важно! Отличительной особенностью струйных компрессоров является простота конструкции, отсутствие подвижных деталей, высокая надежность.

Классификация компрессоров по другим параметрам

Кроме классификации компрессоров по принципу сжатия, принято разделять данные агрегаты по следующим параметрам:

  1. Тип привода. Компрессоры могут работать как с электродвигателями, так и с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Соответственно, аппараты бывают с прямой передачей (коаксиальные) и с ременным приводом. Как правило, компрессор с прямым приводом – это агрегат бытового назначения. Коаксиальный компрессор привлекает потребителя доступной ценой и широко используются на дачах в гаражах и т.д., поскольку давление воздуха, выдаваемое аппаратом, не превышает 0,8 МПа. Если сравнивать бензиновый и дизельный компрессор, то последний является более надежным в эксплуатации. Также дизель имеет более простое устройство и легок в обслуживании.
  2. Система охлаждения. Аппараты бывают с жидкостным и воздушным охлаждением или вообще без него.
  3. Условия эксплуатации. Аппараты могут быть стационарными, работающими только в помещении от электросети, и передвижными (переносными), работа которых допускается на открытом воздухе и при низких температурах. Например, передвижные компрессоры с двигателем внутреннего сгорания широко используются в местах, где нет централизованного электроснабжения.
  4. Конечное давление. По данному параметру аппараты подразделяют на четыре группы. Агрегаты низкого давления (0,15-1,2 МПа) используются в составе установок для сжатия газов (воздуха). Устройства среднего давления (1,2-10 МПа) применяются для разделения, транспортировки и сжижения газов в нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности. Аппараты высокого давления (10-100 МПа) и сверхвысокого давления (свыше 100 МПа) используются в установках для синтеза газов.
  5. Производительность. Указывается в единицах объема за определенных промежуток времени (м 3 /мин). Производительность агрегата напрямую зависит от таких параметров, как скорость вращения вала, диаметр цилиндра, длина хода поршня. По производительности принято разделять аппараты на 3 категории: малая – до 10 м 3 /мин; средняя – от 10 до 100 м 3 /мин; большая – свыше 100 м 3 /мин.
Читать еще:  Центробежный насос в разрезе

Кроме всего, компрессоры подразделяются в зависимости от области применения на агрегаты общего назначения, нефтехимические, химические, энергетические и т.д.

Источник: tehnika.expert

Классификация компрессоров

Продукция, производимая на промышленных предприятиях, пользуется все большим спросом. Производство постоянно усложняется, его темпы растут, применяемое оборудование совершенствуется. Сегодня трудно уже представить промышленный технологический процесс без компрессоров. Давайте рассмотрим основные характеристики компрессорного оборудования и классификацию.

На сегодняшний день существует большое множество моделей компрессоров, вариантов их исполнения и применения. Компрессоры различаются по давлению, по производительности, по рабочей среде (сжимаемому веществу) в том числе и по условиям окружающей среды. Каждый компрессор имеет свои конструктивные особенности, технические и рабочие характеристики. Компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Компрессор – это промышленный агрегат, который используют для сжатия и подачи различных газов и воздуха под давлением. Компрессоры широко используются в различных технологических процессах практически во всех отраслях производства. Сфера применений – это тяжелое машиностроение, различные добывающие отрасли, химическая, газовая, металлургическая, нефтехимическая и другие отрасли.

Простейший принцип нагнетания воздуха начал использоваться человеком еще много веков назад, к примеру, в кузнечном меху. Несмотря на то, что к настоящему времени существует большое количество типов компрессоров, сам принцип сжатия воздуха в них не изменился. Разнообразие компрессорного оборудования достигается за счет различного конструктивного исполнения. Развитие техники и появление новых технологий стало требовать вначале специальных условий сжатия воздуха и определенных его характеристик на выходе, а затем возникла необходимость и работы с другими газами, в том числе взрывоопасными и токсичными.

Принцип действия компрессоров

Компрессоры можно классифицировать по следующим признакам

По принципу действия

Наиболее общая классификация компрессоров проводится по используемому в них принципу нагнетания газа, в связи с чем выделяют два типа:

  • объемные компрессоры;
  • динамические компрессоры.

Объемные компрессоры работают за счет последовательного наполнения рабочей камеры газом и дальнейшего его сжатия за счет принудительного уменьшения доступного объема рабочей камеры. Для предотвращения обратного хода газа используется система клапанов, поочередно открывающихся и закрывающихся в фазах заполнения и опорожнения камеры. В свою очередь динамические компрессоры увеличивают давление газа путем передачи ему кинетической энергии, которая затем частично переходит в потенциальную энергию давления. Реализация одного и того же принципа сжатия в компрессорах может быть осуществлена различными способами, отличающимися друг от друга характеристиками получаемого сжатого газа, условиями сжатия и т.д. Это позволяет максимально адаптировать устройство под конкретную задачу.

Объемные компрессоры подразделяют на следующие основные группы:

  • поршневые;
  • винтовые;
  • шестеренчатые;
  • роторно-пластинчатые;
  • мембранные;
  • жидкостно-кольцевые.

Поршневые компрессоры появились одними из первых и как нельзя лучше отражают принцип действия объемных компрессоров. Кривошипно-шатунный механизм, приводимый в движение валом, обеспечивает возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. Тем самым рабочая камера, ограниченная поршнем и цилиндром, последовательно изменяет свой объем в зависимости от положения поршня. Система односторонних клапанов предотвращает протечку газа в обратном направлении.

Конструктивные особенности так же позволяют разделить эти устройства на подгруппы. По конструкции рабочей камеры компрессоры могут быть одинарного и двойного действия. Во втором случае поршень имеет меньшую толщину и делит рабочую камеру на две части. При его движении в одной части камеры происходит сжатие газа и его подача в выходной патрубок, а вторая часть при этом заполняется газом из входного патрубка. Тем самым за один оборот вала происходит два цикла сжатия. По количеству цилиндров поршневой компрессор может быть одноцилиндровым, двухцилиндровым и т.д. Если газ последовательно претерпевает сжатие в нескольких цилиндрах компрессора, то такой компрессор называют многоступенчатым, а количество ступеней определяет количество пройденных цилиндров. В зависимости от положения цилиндров поршневые компрессоры делят на устройства: с горизонтальным расположением, вертикальным, угловым, V-образным и оппозитные.

Кроме того поршневые компрессоры классифицируют по назначению на 4 группы:

  • Компрессоры бытового назначения
    Этот тип оборудования отличается малыми габаритами, возможностью передвижения, потребностью в небольшом количестве сжимаемого вещества, непродолжительным использованием, невысоким уровнем шума и практически отсутствием необходимости в техническом обслуживании. Бытовые компрессоры обычно создают давление до 8 бар. Продолжительный и интенсивный режим работы такого класса компрессоров может привести к значительной поломке, затраты на ремонт которой будут соизмеримой с покупкой нового агрегата. Данный класс компрессоров обычно используют в ремонтных мастерских, на станциях технического обслуживания автомобильного транспорта, в строительстве.
  • Полупрофессиональные компрессоры
    Давления до 16 бар, могут перекачивать до 2 куб. м/мин. Надежны в работе. К недостаткам можно отнести шумную работу, требуют периодического ремонта. У данного типа компрессора масло в сжатом воздухе содержится много, поэтому они не отличается экономичностью. Потребители – частные лица и малый бизнес.
  • Промышленные компрессоры
    Оборудование данного типа нашли свое применение на разные участках технологического цикла в технических отраслях. Предприятия легкой и тяжелой промышленности, автомастерские, крупных производители.
    Медицинские компрессоры, оснащаются осушителем адсорбционого типа, шумозащитный корпус. Ресивер с обработкой против коррозии. Компрессоры высокого давления. Максимальное рабочее давление на выходе до 60 бар обеспечивается при помощи мощного электродвигателя.
  • Компрессоры без смазки цилиндров
    они сжимают разные газы и необходимы в производстве, где на выход должна идти чистая сжимаемая среда, не содержащая масло.
    В качестве уплотнения используют поршневые уплотнительные кольца из композиционого материала. Лабиринтное уплотнение не зарекомендовало себя при практическом применении.
    Компрессоры без смазки цилиндров работают без ремонта более продолжительное время.

Чертеж поршневого компрессора

Винтовые компрессоры представляют собой заключенные в корпус один, два или более винта, находящиеся в зацеплении. То есть винтовые компрессоры могут быть: одновинтовыми, двухвинтовыми и т.д. При движении винтов образуются подвижные рабочие объемы пространства, ограниченные непосредственно винтами и стенками корпуса. Такие компрессоры менее габаритны, чем поршневые, и значительно более устойчивы, а также способны обеспечить большую производительность. При работе между винтами могут возникать значительные силы трения, поэтому для снижения износа деталей применяют смазывающие вещества, обычно смазочное масло. Однако подбор антифрикционных материалов позволяет обойтись и без дополнительной смазки, в связи с чем выделяют масляные и безмасляные винтовые компрессоры. Вторые применяются в тех случаях, когда контакт сжимаемого газа и смазочного вещества недопустим.

Шестеренчатые компрессоры в качестве рабочего органа использую пару находящихся в зацеплении шестерней, вращающихся в противоположные стороны. Шестерни могут значительно отличаться от модели к модели, в том числе представлять собой зубчатые колеса. Рабочая камера в таких компрессорах образуется путем отсекания пространства зубьями шестерни и корпусом устройства. Когда зубья разных шестерней входят в зацепление, объем рабочей камеры уменьшается, и газ под давлением вытесняется в выходной патрубок. Такие компрессоры с успехом применяют в тех случаях, когда требуется подача газа под небольшим давлением.

Роторно-пластинчатые компрессоры имеют отличительную особенность в виде, как следует из названия, ротора со специальными пазами, в которые вставлены подвижные пластины. Ротор устанавливается в цилиндрическом корпусе (статоре), причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. При вращении ротора центробежная сила отбрасывает пластины от центра ротора и прижимает их к корпусу, тем самым в компрессоре образуются подвижные рабочие камеры, ограниченные соседними пластинами, корпусом и ротором. Изменение объема рабочих камер обусловлено смещением осей. Для дополнительного усилия прижатия пластин к корпусу в пазах ротора могут быть установлены прижимные пружины. Как и поршневые компрессоры, роторно-пластинчатые способны развивать значительное давление газа на выходе, однако их выгодно отличают компактные размеры и меньшая шумность.

Мембранные компрессоры отличаются тем, что содержат в своей конструкции эластичную полимерную мембрану. Принципиально такие компрессоры схожи с поршневыми, только роль поршня в них выполняет мембрана. Выпячиваясь в разные стороны, мембрана меняет объем рабочей камеры, а систем клапанов тем же образом. Привод самой мембраны может быть механическим, пневматическим, электрическим или мембранно-поршневым. Все эти типы приводов объединяет тот факт, что перекачиваемый газ не контактирует в процессе работы устройства ни с чем, кроме мембраны и корпуса рабочей камеры. Это делает мембранные компрессоры востребованными в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую степень чистоты нагнетаемого газа.

Жидкостно-кольцевые компрессоры использую для своей работы вспомогательную жидкость. В цилиндрическом корпусе (статоре) закрепляется ротор с установленными на нем пластинами, причем ось ротора смешена относительно оси статора. Внутрь компрессора заливается жидкость, которая при вращении ротора отбрасывается к стенкам корпуса, принимая форму кольца. Рабочее пространство при этом становится ограниченным пластинами ротора, корпусом и поверхностью жидкости. Как и в случае роторно-пластинчатого компрессора, смещение осей ротора и статора обеспечивает изменение объема рабочих камер. Перекачиваемый газ в таких компрессорах неизбежно контактирует с жидкостью, которая частично уносится с потоком газа, поэтому предусматривается узел сепарации отходящего потока, а также система подпитки компрессора рабочей жидкостью. Такие устройства особенно хорошо подходят в тех случаях, когда перекачиваемый газ уже содержит в своем составе капли рабочей жидкости.

Чертеж жидкостно-кольцевого компрессора

Динамические компрессоры подразделяют на следующие основные группы:

Радиальные компрессоры получили свое название по направлению движения газа в устройстве. Простейший компрессор такого типа состоит из корпуса и размещенного в нем рабочего колеса, установленного на валу. Лопатки рабочего колеса при вращении перемещают газ от оси в радиальных направлениях, тем самым передавая ему кинетическую энергию, которая затем частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Газ поступает на колесо через осевой вход, затем попадает на лопатки, отбрасывается в радиальных направлениях и поступает в спиральный газосборник, а затем выводится через выходной диффузор. Рабочие колеса таких компрессоров могут отличаться как по форме лопаток, так и по общей конструкции, к примеру, быть закрытыми или открытыми. Также центробежные компрессоры могут выполнять многоступенчатыми, располагая несколько колес на одном валу и обеспечивая последовательный проход газа через них. Устройства такого типа компактны, обладают малой шумностью и не подвержены сильной вибрации при работе, а также хорошо подходят для случаев, когда требуется обеспечить подачу незагрязненного газа в больших объемах.

Осевые компрессоры отличаются тем, что газ в них движется в осевом направлении. К основным конструктивным элементам таких устройств относят ротор, установленный на валу, и статор (корпус). На роторе располагаются ряды лопаток, проходя которые газовый поток получает дополнительную кинетическую энергию и претерпевает закручивание. Для выравнивания направления его движения между рядами лопаток ротора располагают ряды направляющих лопаток статора. Область, где изменяются характеристики потока газа, ограничена входным направляющим и выходным выпрямляющим аппаратами. Такие устройства значительно более сложны в изготовлении и эксплуатации по сравнению с более простыми радиальными компрессорами, однако обладают большим КПД при схожем показателе напора.

Струйные компрессоры представляют собой эжекторы, в которых используется энергия одного (активного) газа или пара для увеличения давления другого (пассивного) газа или пара. То есть в такое устройство поступают два газовых потока с высоким и низким давлением, а на выходе получается один поток с давлением, большим, чем у потока пассивного газа, но меньшим, чем у активного. Струйные компрессоры отличаются крайней простотой конструкции и, как следствие, высокой надежностью. Они особо предпочтительны в тех случаях, когда в наличие уже имеется газ с высоким давлением, энергию которого целесообразно использовать. К примеру, такие устройства применяют в газодобыче, когда на месторождении есть скважины, как с высоким давлением, так и с низким, и использование струйного компрессора позволяет получить единый поток с приемлемыми характеристиками.

По области применения:

Компрессоры в зависимости от назначения и отрасли производства можно подразделить на установки общего назначения, энергетические, химические, нефтехимические и т.д.

По давлению на выходе:

По давлению на выходе компрессоры подразделяются на:

  • ваккуум компрессоры;
  • компрессоры низкого давления (от 0,15 до 1,2 Мпа) применяются на установках для сжатия воздуха;
  • компрессоры среднего давления (от 1,2 до 10МПа) в процессах разделения, сжижения и транспортировки газов в химической, нефтеперерабатывающей и газовой промышленности;
  • компрессоры высокого давления (от 10 до 100МПа);
  • компрессоры сверхвысокого давления (выше 100МПа) применяются для установок синтеза газа.

По типу приводного механизма:

Компрессоры могут быть оборудованы электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, это может быть турбина (газ/пар).

По типу охлаждения:

С водяным или воздушным охлаждением

По производительности

Производительность компрессора как для входа так и выхода принято указывать в единицах объёма сжимаемой среды в единицах времени (норм. условия). Производительность зависит от диаметра цилиндра, длины хода поршня и скорости вращения вала. Компрессоры подразделяют на три категории: малой (до 10 м3/мин), средней (10—100 м3/мин) и большой производительности (свыше 100 м3/мин).

Источник: intech-gmbh.ru

Ротационный компрессор: устройство и принцип работы

Содержание

Ротационные компрессоры работают по тому же принципу, что и поршневые машины, т.е. по принципу вытеснения. Основная часть энергии, передаваемой газу, сообщается при непосредственном сжатии.

Сущность действия ротационного компрессора заключается в том, что независимо от его конструктивных особенностей, всасывание газа или воздуха производится той полостью компрессора, объем которой увеличивается при вращении ротора. Засасываемый газ попадает в замкнутую камеру, объем которой, перемещаясь при вращении ротора, уменьшается. Сжатие за чет уменьшения объема приводит к увеличению давления и выталкиванию газа в нагнетательный патрубок.

Типы компрессоров

Ротационные нагнетатели, развивающие избыточное давление до 0,28 – 0,3 МПа (при атмосферном давлении на входе), называют воздуходувками, а создающие более высокое давление — компрессорами.

Ротационный компрессор и воздуходувки имеют ряд преимуществ перед поршневыми:
уравновешенный ход из-за отсутствия возвратно-поступательного движения;
возможность непосредственного соединения с электродвигателем;
равномерная подача газа;
меньший вес конструкции;
отсутствие клапанов.

Вместе с тем, по сравнению с поршневыми, ротационные компрессоры имеют более низкий механический КПД, развивают более низкое давление, требуют более высокой точности изготовления.

Наибольшее распространение в различных отраслях пищевой промышленности получили два типа ротационных машин:

Ротационно пластинчатые компрессоры – применяются для создания относительно высокого давления (0,3 – 0,4 МПа). Если установить последовательно два ротационных пластинчатых компрессора с промежуточным охлаждением воздуха, то можно обеспечить давление до 0,7 МПа и более. Одноступенчатый пластинчатый компрессор работая как вакуум-насос, может создавать вакуум до 90%, а при особой тщательности изготовления и монтажа – до 95%.

Ротационный винтовой компрессор в настоящее время в основном используется в холодильной технике. Принцип его работы схож с работой винтового насоса и состоит в следующем. Когда вращаются винты, то на стороне выхода зубьев из зацепления освобождаются так называемые впадины – полости между зубьями. Из-за создаваемого компрессором разрежения эти полости заполняются паром, поступающим из всасывающего патрубка В момент, когда на противоположном торце роторов полости полностью освобождаются от заполняющих их зубьев, объем полости всасывания достигает максимальной величины. Пройдя всасывающее окно, полости разъединяются с камерой всасывания.

По мере входа зуба ведомого ротора во впадину ведущего занимаемый газом объем уменьшается и газ сжимается. Процесс сжатия паров в парной полости продолжается до тех пор, пока уменьшающийся объем со сжатым паром не подойдет к кромке окна нагнетания.

Ротационный компрессор с двумя вращающимися поршнями используется как низконапорные воздуходувки с избыточным давлением 0,06 – 0,08 МПа. Такой компрессор, работая как вакуум насос, создает вакуум до 70%.

Устройство ротационного компрессора

Ротор компрессора 2 расположен эксцентрично в цилиндре. В роторе сделаны радиальные прорези, в которых свободно перемещаются пластины 5. Вокруг цилиндра расположена водяная рубашка 4 для охлаждения компрессора. При вращении ротора по часовой стрелке через патрубок 1 происходит всасывание, а через патрубок 6 – нагнетание газа.

Благодаря эксцентричному расположению ротора при его вращении образуется серповидное пространство, разделенное пластинами на отдельные камеры. Пластины выходят из пазов ротора вследствие действия центробежной силы и прижимаются к стенкам цилиндра.

Ротационный компрессор принцип работы

Так как крышки компрессора примыкают к торцевым поверхностям ротора с малым зазором, отдельные камеры, на которые делится серповидное пространство, оказываются изолированными, увеличивающимися до некоторого объема 3, а затем уменьшающимися.

Вследствие того, что объем газа в камерах левой части серповидного пространства увеличивается, всасывание происходит через патрубок 1, а нагнетание через патрубок 6, так как при дальнейшем перемещении ротора происходит уменьшение объема газа в камерах и его выталкивание.

Для уменьшения трения центробежная сила пластин воспринимается двумя разгрузочными кольцами 2, которые охватывают пластины и свободно вращаются в цилиндре. В зазор между внешней поверхностью разгрузочных колец и внутренней поверхностью выточек в цилиндре через отверстия подается масло. Число пластин в таких компрессорах обычно бывает не менее двадцати, чтобы уменьшить перепад давления между камерами и этим ослабить перетекание газа и увеличить объемный КПД.

Для предотвращения чрезмерного износа цилиндра и пластин, окружная скорость на внешней кромке пластин должна быть не больше 10 – 12 м/с. Для обеспечения плотного прилегания пластин к внутренней поверхности цилиндра необходимо, чтобы минимальная окружная скорость была в пределах 7-7,5 м/с. Поэтому изменение частоты вращения ротационных компрессоров допустимо только в определенных пределах.

Воздуходувки

В качестве воздуходувок чаще всего применяется ротационный компрессор с двумя вращающимися поршнями.

Такие компрессоры могут применяться и как вакуум насосы, например во всасывающих системах пневмотранспорта зерна и солода на пивоваренных и спиртовых заводах.

Конструкция такого компрессора состоит из корпуса 3, в котором вращаются в противоположных направлениях два поршня 4, профилированных в виде восьмерок с циклоидальным зацеплением. Привод осуществляется с помощью зубчатой передачи.

В процессе вращения поршни непрерывно соприкасаются, разделяя объем корпуса на отдельные камеры. Воздух всасывается через патрубок 5, а затем при повороте роторов он попадает в замкнутую камеру 1 (заштрихованную на рисунке) и, не меняя объема, перемещается к нагнетательному патрубку 2, через который выталкивается в нагнетательный трубопровод или наружу.

Следовательно, сжатие происходит только в самом конце цикла в момент сообщения замкнутой камеры с воздухом в нагнетательном патрубке воздуходувки.

Недостатками ротационных компрессоров с двумя вращающимися поршнями считают существенное уменьшение объемного КПД при малейшем увеличении зазоров, а так же сильный шум, который создают воздуходувки во время работы.

Видеоматериалы

Ротационный компрессоры бывают нескольких типов – это ротационной винтовой тип компрессора, ротационный пластинчатый тип компрессора и воздуходувки.

Оборудования этого вида относится к объемному типу компрессоров и осуществляет работу по нагнетанию воздуха за счет сжатия вещества с помощью вращающегося ротора.

Источник: www.nektonnasos.ru

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector