Поршневой компрессор
Поршнево́й компре́ссор — тип компрессора, энергетическая машина для сжатия и подачи воздуха или жидкостей (масла, хладагента и др.) под давлением. Компрессоры данного типа широко применяются в машиностроении, текстильном производстве, в химической, холодильной промышленности и криогенной технике. Многообразны по конструктивному выполнению, схемам и компоновкам.
Компрессорный агрегат Corcen для перекачки паровой фазы СНГ
Классификация
Поршневые компрессоры различают по устройству кривошипно-шатунного механизма, устройству и расположению цилиндров, числу ступеней сжатия.
Поршневые компрессоры могут быть: крейцкопфные — с двухсторонним всасыванием и бескрейцкопфные — одностороннего всасывания (мощностью до 100 кВт).
По расположению цилиндров компрессоры подразделяются на вертикальные, горизонтальные и угловые.
К вертикальным относятся машины с цилиндрами, расположенными вертикально. При горизонтальном расположении цилиндры могут быть размещены по одну сторону коленчатого вала, такие компрессоры называются горизонтальными с односторонним расположением цилиндров; либо по обе стороны вала — с горизонтальными или двухсторонним расположением цилиндров.
К угловым компрессорам относятся машины с цилиндрами, расположенными в одних рядах вертикально, в других — горизонтально. Такие компрессоры называются прямоугольными. К угловым компрессорам относятся машины с наклонными цилиндрами, установленными V-образно и W-образно (компрессоры называются соответственно V- и W-образными).
Прогрессивным в развитии поршневых компрессоров явился переход на оппозитное исполнение компрессоров крупной и средней производительности. Оппозитные компрессоры, представляющие собой горизонтальные машины с встречным движением поршней и расположением цилиндров по обе стороны вала, отличаются высокой динамической уравновешенностью, меньшим габаритами и массой. Благодаря своим преимуществам оппозитные компрессоры практически полностью вытеснили традиционный тип крупного горизонтального компрессора.
Для машин малой и средней производительности основным является прямоугольный тип компрессора и компрессора с У-образным расположением цилиндров.
По числу ступеней сжатия компрессоры различаются одно-, двух- и многоступенчатые. Многоступенчатое сжатие вызывается необходимостью ограничить температуру сжимаемого газа. В воздушных компрессорах возникает опасность воспламенения и взрыва масляного нагара, накапливающегося в трубопроводах, на крышках компрессоров и поверхностях клапанов, поэтому температура нагнетаемого воздуха не должна превышать 453К.
Поршневые компрессоры с лабиринтным уплотнением
Компрессоры данного типа выполняются без поршневых колец и без смазки, уплотнение достигается с помощью канавок, нарезанных на поверхностях поршня и цилиндра. Уплотнение цилиндра и поршня также лабиринтного типа.
Лабиринт, уменьшающий утечку газа, выполняется в виде круговых канавок. Зазоры в лабиринтах выбираются минимально возможными с учётом температурных деформаций цилиндра. Необходимо учитывать, что утечка пропорциональна диаметру поршня, скорости звука в газе при температуре в цилиндре и отношению давлений до и после лабиринта.
Поршневой компрессор - это самый распространенный тип компрессора, который применяется во всех областях холодильной техники. Он работает на хладагентах, требующих относительно небольшого объема цилиндров и конденсирующихся при относительно высоком давлении. Поршневые компрессоры чаще всего работают на хладагентах R12, R22, R500, R502 и R7I7 (аммиак), а также на их заменах, безопасных для окружающей среды.
Вследствие ограниченного диаметра отверстия в клапане поршневые компрессоры не могут работать экономично с хладагентами низкого давления, для которых нужна большая объемная производительность на единицу холодопроизводительности.
Поршневые компрессоры выпускаются с диапазоном потребляемой мощности от 90 Вт (в небольших бытовых агрегатах) до 1000 кВт и более в больших промышленных установках.
Широкое распространение поршневых компрессоров в холодильной технике обусловлено экономичностью их изготовления, длительным сроком службы и высоким КПД в широком диапазоне рабочих условий.
Поршневые компрессоры могут быть простого и двойного действия. В компрессорах простого действия сжа-тие пара происходит только по одну сторону поршня, а в компрессорах двойного действия пар сжимается попеременно по обе стороны поршня, т. е. дважды за один оборот коленчатого вала.
Компрессор простого действия обычно бескрейцкопфного типа, в котором поршень приводится в действие шатуном, соединенным с коленчатым валом. Шатун и коленчатый вал расположены в герметичном картере.
В компрессоре двойного действия картер обычно открытого типа, изолирован от хладагента, имеющегося в системе. В данном случае поршень приводится в действие штоком, соединенным с крейцкопфом, который в свою очередь приводится в действие шатуном, соединенным с коленчатым валом.
Непрактично использовать компрессор двойного действия в установках небольшого размера из-за сложности его конструкции. Поэтому компрессоры этого типа нашли распространение только в больших промышленных установках, Стоимость компрессора двойного действия значительно выше стоимости компрессора простого действия, но он более доступен для обслуживания, ток как его картер изолирован от хладагента в системе. Основной недостаток компрессора этого типа заключается в том, что уплотнение штока подвергается попеременному воздействию давления всасывания и нагнетания, а сальник коленчатого вала в компрессоре простого действия испытывает только воздействие давления всасывания.
Это серьезный недостаток, так как намного сложнее поддерживать герметичность уплотнения штока, совершающее возвратно-поступательное движение в компрессоре двойного действия, чем герметичность уп-лотнения вращающегося вала в компрессоре простого действия.
Поршневые компрессоры простого действия отличаются большим разнообразием конструкций в зависимости от назначения. Как указывалось раньше, они классифицируются на сальниковые, герметичные и бессальниковые.
Все поршневые компрессоры, работающие на аммиаке, сальникового типа, а работающие на галоидзамещенных хладагентах чаще всего герметичного или бессальникового типа, в особенности компрессоры малой и средней производительности.
Производительность компрессора зависит от количества и расположения цилиндров, типа поршней, типа и расположения клапанов, частоты вращения коленчатого вала и скорости хода поршня, диаметра цилиндра и длины хода поршня, типа коленчатого вала, способа смазки и др.