Принцип работы воздушного компрессора поршневого

Устройство и принцип работы воздушного поршневого компрессора

Один из самых первых типов компрессорной установки, которую стали широко применять в различных видах деятельности стал поршневой воздушный компрессор.

Данный вид компрессоров является на сегодняшний день наиболее популярным благодаря простому принципу действия, надежной конструкции и низкой цене. Классическая конструкция такого компрессора являет собой металлический корпус, оснащенный цилиндром.

Также в оснащение воздушного поршневого компрессора входит поршень, выполненный с небольшим зазор и два клапана, один из которых является всасывающим, а второй выполняет питательные функции.

Классификация поршневых компрессоров

  • По способу действия компрессора: простого и двойного действия;
  • По количеству цилиндров в работе: одноцилиндровые и многоцилиндровые ;
  • По способу сжатия: многоступенчатые и одноступенчатые ;
  • По конструкции: горизонтальные , вертикальные , угловые. С последовательным расположением цилиндров, с параллельным расположением цилиндров, с простым поршнем или дифференциальным.
  • По способу охлаждения цилиндров: воздушное и водяное .
  • По числу оборотов вала компрессора: тихоходные с оборотами вала до 200 об/мин и быстроходные с оборотами вала от 500 до 1000 об/мин;
  • По производительноcти: малой производительности (до 10 метров кубических в минуту, средней производительности (до 100 метров кубических в минуту), высокой производительности (свыше 100 метров кубических в минуту);
  • По конечному давлению воздуха: низкого давления до 25 атм, среднего давления до 60 атм, высокого давления до 350 атм и сверхвысокого давления свыше 350 атм.

Обзор популяных поршневых компрессоров

Принцип работы воздушного поршневого компрессора

Основные элементы данного типа компрессора можно разделить на группы в зависимости от выполняемых функций: цилиндровая группа; поршневая группа; механизмы движения; системы регулирования, представляющие собой элементы, регулирующие производительность оборудования – трубопроводы, вспомогательные клапаны; системы смазки; элементы охлаждения; детали для установки оборудования.

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой корпус, выполненный из чугуна, алюминия или иного материала и оснащенный цилиндром, расположение которого может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Основную подвижную и рабочую часть компрессора составляет поршень и два клапана, выполняющие всасывающие и нагнетательные функции.

Основу работы данного оборудования составляет движение поршня – поступательные движения приводят к всасыванию воздуха в цилиндр, а при возвратном действии воздух сжимается. Данный процесс и приводит к увеличению силы давления. В этот момент происходит закрытие клапана всасывающего действия, а нагнетательный клапан подает в магистраль сжатый воздух.

Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы оборудования, обеспечивая пневмооборудование воздухом под давлением необходимого уровня. Устройство воздушного поршневого компрессора отличается своей простотой в сочетании с высокими рабочими и эксплуатационными характеристиками.

Поршневой воздушный компрессор. За и против

У воздушных поршневых компрессоров имеются свои недостатки и достоинства. К плюсам можно отнести простоту конструкции. Если корпус цел — устройство можно отремонтировать. Поршневые компрессоры легки в изготовлении, поэтому их стоимость ниже, чем у прочих типов. Сегодня — это наиболее распространенные устройства для нагнетания воздуха.

Главный минус — сравнительно небольшой ресурс безотказной работы. Так как поршень прилегает к стенкам корпуса крайне плотно, он быстро изнашивается. Поэтому общие затраты на техобслуживание и ремонт поршневых компрессоров получаются значительными. Еще один конструктивный недостаток, который имеет устройство компрессора, связан с нагревом от постоянного трения. Мощные поршневые компрессоры необходимо оснащать системой охлаждения.

Устройство и принцип работы поршневого компрессора

Конструкция поршневого компрессора отличается от аналогов относительной простотой. Наряду с этим качеством не теряется надежность механизма. А в совокупности с относительно доступной стоимостью данные свойства можно причислить к достоинству подобной техники. И даже сегодня наряду с возрастающей интенсивностью эксплуатации более современных видов компрессорного оборудования популярность именно поршневых аппаратов не падает.

  1. Сфера применения оборудования
  2. Конструкция и принцип работы
  3. Виды и их отличия
  4. Разбираем все плюсы и минусы
  5. Критерии выбора

Для чего служит и какую функцию реализует

Устройство поршневого разнотипного компрессора позволяет получать с его помощью сжатый воздух. Соответственно, такая способность является весьма востребованной и в прежние, и в нынешние времена. Поэтому техника этого рода может задействоваться в разных сферах промышленности и на различных производственных объектах.

Коэффициент полезного действия таких агрегатов очень высок, но соответствующий уровень производительности техника данного рода выдает лишь при определенных значениях давления (от 1 МПа). Причем такие ограничения не являются недостатком, так как любой прочий вид оборудования со сходными характеристиками также способен выдавать наиболее высокую производительность лишь при определенных значениях давления.

Как устроен механизм и его принцип работы

Отличительные черты подобного оборудования зависят от его разновидности. Именно с учетом вида устройства можно разбирать все тонкости его функционирования. Однако можно оговорить основной принцип работы в общем для всех исполнений.

Смотрим видео, устройство поршневого агрегата:

Так, если рассматривать одноцилиндровый вариант, то в данном случае конструкцией будут предусмотрены следующие элементы:

Цилиндр, головка цилиндра;

  • Поршень;
  • Поршневой палец;
  • Шатун;
  • Подшипники вала и непосредственно сам коленчатый вал;
  • Маховик;
  • Сальник.
  • Соответственно, если рассматривать компрессор двухпоршневой, то состав несколько расширится. Корпус такого устройства выполнен из чугуна. Поршень, расположенный в цилиндре, производит возвратно-поступательные движения. Доступ рабочей среды под пресс поршня осуществляется посредством специальных клапанов, которые находятся в верхней части цилиндра.

    Смотрим видео, принцип работы компрессора:

    Поршень приводится в движение посредством кривошипно-шатунного узла, который в свою очередь начинает движение после введения в работу привода, соединенного с валом. За каждый произведенный оборот вала выполняется два хода поршня. При непосредственном участии нагнетательного и всасывающего клапанов происходит разрежение и сжатие паров рабочей среды. Первый из названных процессов означает снижение давления, второй, наоборот, возрастание.

    Виды поршневого компрессора

    Оборудование такого типа различают в соответствии с некоторыми особенностями конструкции. Одна из классификаций базируется на количестве используемых механизмом цилиндров:

    1. Одноцилиндровый;
    2. Двухцилиндровый;
    3. Многоцилиндровый.

    В данном случае конструкция отличается количеством основных узлов: цилиндров и, соответственно, поршней к ним.

    Компрессор промышленный разнотипный поршневой встречается в разных исполнениях, отличных между собой по количеству ступеней для возможности сжатия рабочей среды:

    • Одноступенчатые;
    • Двухступенчатые;
    • Многоступенчатые.

    Последний из названных вариантов является наиболее эффективным решением. Но кроме этого существуют и другие виды подобных устройств:

    1. Вертикальные. Из названия понятно, что в данном случае цилиндры располагаются в соответствующей (вертикальной) плоскости.
    2. Горизонтальные. Отличительной чертой данного рода техники является возможность выбрать исполнение с односторонним расположением цилиндров относительно вала или устройства с двусторонним расположением данных элементов.
    3. Угловые. Такое решение подразумевает комбинированную установку цилиндров: и вертикально, и горизонтально. К данной группе относятся исполнения с цилиндрами, расположенными под некоторым углом наклона (V, W-образно).

    Наилучшим вариантом являются модели, оснащенные цилиндрами, которые движутся навстречу друг другу, а располагаются они с двух сторон от коленчатого вала.

    Отдельно следует сказать о таких устройствах, как компрессор высокопроизводительный двухпоршневый, так как данное исполнение представляет собой технику промышленного назначения ввиду своей высокой эффективности.

    Преимущества и недостатки

    Выбирая между современными технологиями в области производства компрессорного оборудования и классическим решением, ярким примером которого является поршневой агрегат, следует взвесить все плюсы и минусы. К явным достоинствам последнего из названных вариантов относится:

    1. Простота устройства, что в результате обуславливает несложные действия по ремонту основных узлов. К тому же, если выбирается поршневой компрессор, принцип его работы очень прост, что позволяет при бережном обращении и регулярном обслуживании получить надежную машину.
    2. Несложный процесс производства техники такого рода, что дополнительно влияет на итоговую стоимость изделия. Если сравнивать с винтовыми или центробежными аналогами, то поршневой агрегат обойдется дешевле, чем прочие варианты.
    3. Ввиду большого количества видов подобного оборудования заметно увеличивается область его применения.
    4. Механизм такого рода прекрасно справляется с поставленной задачей даже в суровых условиях.

    Но любая техника имеет и недостатки, в данном случае следует отметить повышенный уровень шума, а дополнительно к тому еще и вибрацию во время работы агрегата. Эти свойства обуславливаются конструкцией, поэтому повлиять на них довольно сложно. Единственная мера, которая обычно предпринимается – выделение отдельного помещения.

    Кроме этого нужно отметить и другой недостаток – частое обслуживание, без чего агрегат очень быстро выйдет из строя.

    Рекомендации по выбору

    Расчет двухступенчатого поршневого компрессора или многоступенчатого аналога производится для того, чтобы можно было подобрать модель такого аппарата, соответствующую по своим характеристикам рабочим условиям. Иначе можно получить либо слишком производительную технику для простых задач, что неоправданно, либо недостаточно эффективное устройство, что повлечет за собой воздействие избыточных нагрузок.

    Смотрим видео, критерии выбора аппарата:

    Читайте также  Качаем лодку автомобильным компрессором

    По сути, расчет двухступенчатого или многоступенчатого поршневого компрессора не так сложен и состоит из ряда этапов:

    • Определение массовой производительности аппарата в соответствии с параметрами воздушной среды;
    • Расчет размеров основных узлов, в частности, цилиндров;
    • Получение кривой, характеризующей процесс сжатия рабочей среды;
    • Расчет мощности компрессора.

    При выборе такого агрегата учитывается его целевое использование. Если принять во внимание тот факт, что полностью универсального устройства не существует, то следует подбирать модель в соответствии с теми нагрузками, которые будут на него возлагаться. За это в ответе уровень производительности агрегата. Чтобы определить, насколько долго проработает такая техника, нужно знать ее коэффициент внутрисменного использования или коротко КВИ. Чем он выше, тем дольше будет работать устройство.

    Дополнительные функции приводят к удорожанию конструкции, однако они важны лишь в случае, когда техника приобретается с конкретной целью, для реализации которой как раз и нужны такие особенности механизма.

    Например, если планируется использовать оборудование данного рода в качестве рабочего инструмента в области аэрографии, то необходимо обращать внимание на компактные и низкопроизводительные агрегаты, что позволит творить в масштабах листа А3.

    Средняя стоимость устройств популярных марок колеблется в пределах 5 000-6 000 руб., при этом пользователь получает оборудование FUBAG и ELITECH довольно высокой степени эффективности (180 л/мин.) при рабочем давлении 8 бар.

    Таким образом, для успешного выбора принимаются во внимание основные характеристики такой техники, но важно соотнести данные значения с условиями эксплуатации, а также с задачами, которые планируется решать. От того, насколько производительным является оборудование, будет зависеть его эффективность, а значит, и скорость работы.

    Устройство поршневого компрессора

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

    Сферы применения поршневых компрессоров

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

    Как это устроено

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

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

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

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

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

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

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

    Особенности поршневых компрессоров

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

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

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

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

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

    Классификация поршневых компрессоров

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

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

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

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

    Какое масло заливать в поршневой компрессор

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

    Маркировка комплекта поставки оригинальных материалов

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

    Замена масла в компрессоре

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

    И пару полезных советов.

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

    Читайте также  Подключение компрессора к аккумулятору автомобиля

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

    Принцип работы поршневого компрессора

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

    Внутреннее устройство

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

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

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

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

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

    Принцип работы

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

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

    Многоступенчатые агрегаты

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

    1. Воздух поочередно сжимается в цилиндре первой ступени.

    2. Сжатый воздушный поток охлаждается в холодильнике.

    3. Охлажденный поток сжимается в цилиндре второй ступени.

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

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

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

    Внутреннее устройство

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

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

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

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

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

    Принцип работы

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

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

    Многоступенчатые агрегаты

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

    1. Воздух поочередно сжимается в цилиндре первой ступени.

    2. Сжатый воздушный поток охлаждается в холодильнике.

    3. Охлажденный поток сжимается в цилиндре второй ступени.

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

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

    Поршневые компрессоры

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

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

    Принцип работы поршневого компрессора

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

    Типы поршневых компрессоров

    По типу кривошипно-шатунного механизма

    • Крейцкопфный
    • Бескрейцкопфный

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

    По количеству ступеней повышения давления различают:

    • Одноступенчатые
    • Двухступенчатые
    • Многоступенчатые

    По расположению цилиндров различают поршневые компрессоры:

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

    Вертикальные поршневые компрессоры

    Схемы вертикальных поршневых компрессоров показаны на рисунке.

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

    Горизонтальные поршневые компрессоры

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

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

    Угловые компрессоры

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

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

    Угловую схему расположения поршней часто используют на компрессорах малой производительности.

    Оппозитные компрессоры

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

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

    Читайте также  Продувка труб на даче автомобильным компрессором

    Индикаторная диаграмма поршневого компрессора

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

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

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

    Расчет производительности

    Объемную производительность при теоретическом процессе можно вычислить по формуле:

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

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

    • где ρ — плотность газа

    Многоступенчатые компрессоры

    Схема многоступенчатого компрессора показана на рисунке.

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

    Многоступенчатые компрессоры имеют следующие преимущества:

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

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

    P-V диаграмма одноступенчатого компрессора показана на рисунке.

    Сравнив две диаграммы можно сделать вывод об экономичности многоступенчатого сжатия.

    Применение поршневых компрессоров

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

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

    Полезно знать

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

    Устройство и предназначение поршневого компрессора

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

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

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

    Устройство поршневого компрессора: основные узлы

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

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

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

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

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

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

    Двигатель

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

    Передача

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

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

    Блок цилиндров

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

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

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

    Ресивер

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

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

    Вторая функция – обеспечение кратковременно-повторного режима работы.

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

    Различия конструктива

    Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

    с ременной либо коаксиальной передачей

    маслозаполненные и безмасляные.

    Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

    Прямая передача

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

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

    Клиноременная передача

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

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

    Дополнительное охлаждение – второй плюс.

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

    Маслозаполненные и безмасляные

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

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

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

    смазывает детали для уменьшения трения

    охлаждает механизмы

    уплотняет технологические зазоры

    удаляет продукты износа компонентов цилиндропоршневой группы

    защищает от коррозии.

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

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