Конструктивные элементы и системы поршневых компрессоров

Воздушные однои двухступенчатые поршневые компрессоры небольшой производительности преимущественно строят бескрейцкопфными с вертикальным или V-образным расположением цилиндров. В них по сравнению с горизонтальными компрессорами обеспечиваются более равномерная смазка цилиндра и высокий механический КПД. Размеры фундамента у таких компрессоров небольшие. Менее интенсивный износ цилиндропоршневой группы и большая устойчивость вертикальных компрессоров позволяют выполнять их быстроходными и нередко соединять непосредственно с электродвигателем без применения передачи, что уменьшает массу, габариты и стоимость всей компрессорной установки.

Несмотря на конструктивное многообразие компрессоров, они состоят из следующих основных элементов: кривошипно-шатунного механизма, механизма систем охлаждения, смазки и регулирования.

Остов одноступенчатого компрессора простого действия состоит обычно из блока цилиндров и картера, выполненных в виде единой отливки, и головки цилиндров. В блок цилиндров устанавливаются втулки, образующие кольцевое пространство в цилиндрах, через которое прокачивается охлаждающая компрессор вода. В головках цилиндров располагаются всасывающие и нагнетательные клапаны. У компрессоров с воздушным охлаждением на наружной поверхности цилиндров имеются продольные или кольцевые ребра. Головки цилиндров в этих компрессорах также делаются съемными с оребрением на стороне нагнетания. Обычно блок цилиндров и крышки изготовляют из чугуна.

Кривошипно-шатунный механизм включает в себя: поршни с кольцами, шатуны, коленчатый вал и подшипники. В бескрейцкопфных компрессорах применяются поршни тронкового типа, соединяющиеся поршневым пальцем с шатуном. Поршни тихоходных компрессоров изготовляют из чугуна, быстроходных — из алюминиевых сплавов. На поршнях устанавливают три-четыре кольца, одно или два из которых являются маслосъемными.

Шатуны выполняются стальными двутаврового сечения с разъемным шатунным подшипником. Коленчатый вал устанавливается в подшипники скольжения или качения, в зависимости от быстроходности машины.

По конструкции остов и кривошипно-шатунный механизм одноступенчатого компрессора простого действия весьма сходны с аналогичными деталями ДВС. Это позволяет в отдельных случаях применять в компрессорах поршни, шатуны и другие детали ДВС, что упрощает и удешевляет как производство, так и техническое обслуживание компрессоров.

Механизм газораспределения в поршневых компрессорах общепромышленного назначения выполняется в виде автоматически действующих (самодействующих) клапанов. Наибольшее распространение получили пластинчатые клапаны, которые в зависимости от производительности бывают прямоугольными у кольцевыми и многокольцевыми.

Системы охлаждения компрессоров бывают воздушные и водяные. Воздушное охлаждение обычно применяется в передвижных компрессорах и компрессорах небольшой производительности. Оно производится путем обдувки воздушным потоком цилиндров, имеющих ребра. Водяное охлаждение используется в стационарных и судовых компрессорах и может быть разомкнутым и замкнутым. В первых системах охлаждающая вода прокачивается через зарубашечное пространство компрессора, промежуточный холодильник и отводится в сливную магистраль.

Замкнутая система охлаждения компрессоров аналогична системе охлаждения ДВС. В этом случае во внутреннем контуре используется вода, из которой удалены соли жесткости.

Вода внутреннего контура в стационарных установках охлаждается в градирнях, а в судовых — в специальном холодильнике забортной водой. Перепад температур воды в цилиндре компрессора должен поддерживаться на уровне не более 8— 10 °C.

Система смазки компрессора должна обеспечивать подачу масла к цилиндрам и механизму движения. Смазка цилиндров может производиться тремя способами:

• • разбрызгиванием масла, залитого в картер, кривошипами коленчатого вала;
• • вводом распыленного масла в поток всасываемого воздуха;
• • подачей масла насосом под давлением к трущимся поверхностям.

Механизм движения компрессора смазывается разбрызгиванием масла в картере или подачей его насосом к трущимся поверхностям.

Смазка цилиндров и механизма движения не только уменьшает трение в трущихся поверхностях, но и охлаждает детали компрессора и повышает уплотняющую способность поршневых колец.

Применяемые в компрессорах масла работают в тяжелых условиях, поскольку соприкасаются с воздухом, имеющим высокую температуру. Эти масла должны обладать способностью противостоять воздействию кислорода воздуха при высоких давлениях и температурах. Подача в цилиндр масла с избытком может привести к образованию нагара, что увеличит износ трущихся поверхностей компрессора. Кроме того, при температурах выше 140 °C тяжелые молекулы масла расщепляются на легкие углеводороды, которые при контакте с воздухом образуют взрывоопасную смесь.