3. Назначение и принцип действия компрессора.

Компрессор (от лат. compressio — сжатие) — устройство для сжатия и подачи газов под давлением (воздуха, паров хладагента и т. д.).

Компрессорная установка — совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Классификация

Компрессоры, различные по давлению, производительности, сжимаемой среде, условиям окружающей среды, имеют большое разнообразие конструкций и типов. Компрессоры классифицируются по ряду характерных признаков.

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, энергетические, общего назначения и т. д.), по роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый и т. д.).

По способу отвода теплоты — с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя — с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины.

По принципу действия компрессоры подразделяются на объёмные, лопастные (лопаточные) и термокомпрессоры. Под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора.

Объёмный компрессор — это машина, в которой процесс сжатия происходит в рабочих камерах, изменяющих свой объём периодически, попеременно сообщающихся с входом и выходом компрессора. Объёмные машины по геометрической форме рабочих органов и способу изменения объёма рабочих камер можно разделить на поршневые, мембранные и роторные (винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, с катящимся ротором, газодувки Рутс (насос Рутса), спиральные) компрессоры. Поршневые компрессоры (при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения).

К объёмным машинам с вращающим сжимающим элементом (роторным машинам) относятся: винтовые компрессоры, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые и другие конструкции компрессорных машин.

Лопастной или лопаточный компрессор — машина динамического действия, в которой сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей. Характерной особенностью лопастных машин является отсутствие пульсации развиваемого ими давления. К лопастным относятся осерадиальные, осевые и вихревые машины.

По конечному давлению различают:

• вакуум-компрессоры, газодувки — машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше;

• компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа, среднего — от 1,2 до 10 МПа, и высокого — от 10 до 100 МПа

• компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Схема поршневого компрессора

Рассмотрим устройство и работу поршневого компрессора на примере компрессора КСВА 7,5.

Тип компрессора: аксиально-поршневой, односторонний, пятиступенча­тый, пятицилиндровый, привод электрический.

Диаметры цилиндров компрессора:

I ступень - Ø 215 мм

II ступень - Ø 108 мм

III ступень - Ø 60 мм

IV ступень - Ø 35 мм

V ступень - Ø 24 мм

Ход поршня - 112 мм.

Направление вращения вала компрессора - по часовой стрелке, если смотреть со стороны ЭД.

Частота вращения вала — 16,33 с^-1 (980 об/мин).

Литые блок цилиндров, картер, жестко соединены между собой болтами. В стыке для уплотнения размещена прокладка из бумаги.

В расточки блока цилиндров со стороны картера вставлены втулки крейцкопфов III ступени и IV ступени, V ступени. Со стороны на­ружного торца впрессованы и уплотнены резиновыми кольцами втулки цилиндров I ступени, II ступени, III ступени, IV ступени, V ступени.

На торце блока цилиндров установлены крышки цилиндров I ступени, II ступени, III ступени, IV ступени, V ступени.

Уплотнение втулок цилиндров с крышками осуществляется медными прокладками, с помощью набора которых производится также регулировка зазора (мертвого пространства) между донышком крышки и поршнем при его внешнем крайнем положении.

Крышки цилиндров имеют водяное охлаждение для снижения темпера­туры нагнетаемого воздуха и создания благоприятных условий для работы самодействующих клапанов.

Крышка I ступени сварная, состоит из клапанной доски и фланца, ме­жду которыми вварена цилиндрическая обечайка, разделенная перегородкой на всасывающую и нагнетательную полости. В клапанную доску вверну­ты 20 всасывающих и 20 нагнетательных клапанов. Воздушные полости закрыты крышкой, уплотненной прокладкой.

Крышка II ступени сварно-литая, во всасывающей полости разме­щены 6 всасывающих клапанов, гнезда которых закрыты пробками. В нагнетательной полости размещены 8 нагнетательных клапанов. Нагнетательная полость закрыта заглушкой, уплотненной резиновым кольцом. Во­круг нагнетательной полости приварена обечайка, образующая охлаждающую водяную полость.

Конструкция крышки III ступени аналогичная конструкции крышки II ступени. Во всасывающей полости и нагнетательной полости размеще­ны по 4 всасывающих и нагнетательных клапана.

Крышки IV ступени и V ступени - поковки из бронзы, имеющие всасывающие и нагнетательные полости, и полость для охлаждения. В воздушных полостях расположены по 2 нагнетательных клапана и по 2 всасывающих клапана.

В центральной расточке блока цилиндров установлен масляный насос, соединенный с коленчатым валом сухарем. На торце центральной расточки установлен масляный фильтр, уплотненный резиновыми кольцами.

Внутри картера в расточке смонтирован механизм преобразования вращательного движения коленчатого вала в качательное движение шайбы, которое, в свою очередь, преобразуется в возвратно-поступательное движение поршней.

В стакане размещена шаровая опора, в которой находится втулка, уплотненная резиновыми кольцами и застопоренная пружинным кольцом.

На шаровую опору опирается качающаяся шайба, жестко скреплен­ная со сферическими вкладышами. Между вкладышами установлена прокладка для регулировки масляного зазора между рабочими поверхностями шаровой опоры и вкладышей.

Качающаяся шайба получает свое движение от коленчатого вала через подшипник косого колена. Этот подшипник имеет наружный диаметр сферической формы, охватываемый двумя втулками, что дает возможность качающейся шайбе самоустанавливаться на шаровой опоре и косом колене без изломов и заеданий и выбирать неточности изготовления и монтажа.

Крышка, поджимая втулки, исключает возможность осевого перемещения подшипника, а своими выступами, входящими в пазы подшипника, не дает подшипнику проворачиваться.

Для повышения работоспособности подшипника в него запрессована втулка, рабочая часть которой залита свинцовистой бронзой.

Прокладка служит для регулировки масляного зазора между сферическими поверхностями подшипников.

От кругового вращения качающаяся шайба удерживается зубчатым фиксатором, состоящим из подвижной шестерни, которая крепится к вкладышу, и неподвижной шестерни, которая крепится к стакану.

Прокладка служит для регулировки бокового зазора в зубчатом зацеплении.

Коленчатый вал опирается на подшипник скольжения, втулка кото­рого запрессована в шаровую опору, и радиально-сферический двухрядный роликоподшипник.

Рабочая поверхность втулки покрыта свинцовистой бронзой.

Внутренняя обойма подшипника закреплена на валу гайкой, на­ружная - крышкой.

Для обеспечения совпадения точки пересечения и оси наклонного колена коленчатого вала с центром шаровой опоры служит кольцо.

К наклонному колену вала крепится противовес, предназначенный для уравновешивания сил инерции I порядка.

Поршневые группы I, II, III, IV, V ступеней состоят из поршня соответствующей ступени стержня шатуна с двумя опорами и двух пар вкла­дышей и корпуса вкладыша, который жестко крепиться к качающей­ся шайбе невыпадающими винтами. Вкладыши поджимаются к шаровым опорам стержня шатуна стопорными кольцами, под вкладыш в поршне I ступени устанавливается прокладка для предотвращения износа алюминиевого поршня. Шаровые опоры на стержнях шатуна зафиксированы пружинными штифтами.

Поршни I и II ступеней тронкового типа.

Поршни III, IV и V ступени выполнены заодно с крейцкопфом.

Поршень I ступени имеет три уплотнительных поршневых кольца, размещенных в трех канавках, две пары маслосъемных колец, поджатых расширителем.

Поршень II ступени имеет четыре уплотнительных поршневых кольца, размещенных в четырех канавках, и пару маслосъемных колец, поджатых расширителем.

Поршни III ступени, IV ступени и V ступени имеют соответственно пять (по одному в канавке), двадцать четыре (по два в канавке) и двадцать два (по два в канавке) уплотнительных поршневых кольца и лабиринтные канавки в нижней части поршней.

На коленчатом валу на шпонке насажены ведущая шестерня механизма уравновешивания опрокидывающего момента, маслоотбойник, и полумуфта компрессора, поджатые через шайбу болтом.

Маслоотбойник вместе с напрессованной на полумуфту компрессора втулкой с ленточной резьбой служат для предотвращения вытекания масла из картера.

Полумуфта компрессора служит одновременно для установки балансировочных грузов для уравновешивания сил инерции первого порядка.

Расточка в картере закрыта крышкой, уплотненной резиновым кольцом.

Ведущая шестерня приводит во вращение две шестерни с грузами, предназначенными для уравновешивания опрокидывающего момента первого порядка.

Шестерни смонтированы в корпусах на шарикоподшипниках.

Корпуса установлены в окнах картера на прокладках из бумажной кальки.

Передаточное отношение шестерен и равно единице. Усилия от грузов первого порядка, равные по величине и направленные противоположно друг другу, создают момент, передаваемый корпусу ЭК.

Грузы установлены так, что создаваемый ими момент находиться в противофазе по отношению к первой гармонике (противовесы вращаются с чис­лом оборотов вала ЭК) переменного опрокидывающего момента.

В результате первая гармоника опрокидывающего момента, действующего на корпус ЭК, уравновешивается, а поворотная вибрация на частоте пер­вого порядка практически исчезает.

Грузы строго закоординированы относительно оси шейки косого коле­на, поэтому при сборке ЭК необходимо строго устанавливать все движущиеся детали механизма только согласно маркировке, нанесенной на деталях, и на­дежно стопорить их крепления.

На одном из корпусов со стороны компрессора, противоположной стороне обслуживания, устанавливается водяной насос, кото­рый приводится во вращение от шестерни механизма уравновешивания опрокидывающего момента.

Смазка компрессора происходит следующим образом:

Масло от масляного фильтра подается по трубе в полость, уплот­ненную втулкой, и из нее распределяется следующим образом:

1. по сверлением в шаровой опоре, втулке и в коленчатом валу на смазку шейки косого колена и подшипника скольжения в шаровой опо­ре.

По сверлению в подшипнике небольшая часть масла подводиться поверхностей при выборе сферическим подшипником неточностей изготовле­ния и регулировки.

2. по сверлениям в шаровой опоре масло поступает в пять пазов, выполненных на опоре, и из них в пять групп отверстий во вкладыше и да­лее по отверстиям в подвижной шестерне и качающейся шайбе через отверстия в корпусе входит в зазор между вкладышами, смазыва­ет их и по отверстиям в шаровых опорах и в стержне шатуна поступает на смазку поршневых шаровых опор.

Для более надежного обеспечения питания маслом отверстий при всех положениях качающейся шайбы на вкладыше и подвижной шестерне выполнены кольцевые канавки.

3. из полости масло через отверстие в распыленном виде поступает на смазку радиально-сферического подшипника.

Зеркала втулок цилиндров и крейцкопфов смазываются парами масла в картере и маслом, поступившим со всасываемым воздухом, т.к. всасывающая полость крышки I ступени соединена трубой с картером.

Зубчатый фиксатор и шестерни смазываются парами и каплями масла в картере.

Масло, прошедшее через роликовый подшипник по зазорам, стекает в картер. Сюда же стекает масло, смазавшее остальные поверхности компрессора. Из картера масло через гибкую стекает в масляный бак.

Всасывающие и нагнетательные клапаны. Все клапаны конструктивно одинаковы и отличаются только конфигурацией отдельных деталей, диаметром условных проходов и ходом тарелки