Вопрос 3.10. Основные узлы и детали компрессора

Вопрос 3.9. Конструкции поршневых компрессоров, схемы

На рис. представлена схема простейшего компрессора с одним цилиндром одинарного действия, (рабочая камера цилинд­ра находится с одной стороны поршня). В реальном компрессоре таких цилиндров имеется несколько, со сдвинутым по времени цик­лом работы одного цилиндра по отношению к другому. Этим дости­гается равномерность загрузки двигателя при повороте его вала на один оборот

в промышленности применяется большое число компрессоров несколькими ступенями сжатия. В этом случае схема компрессора усложняется. На рис. показано несколько таких схем. Римскими цифрами обозначены ступени сжатия газа. В схемах характерно:

1) расположение цилиндров под углом друг к другу (схемы д, е), то позволяет экономить площадь, занимаемую компрессором, и дос­тигать лучшей загрузки двигателя;

2) использование не только полости цилиндра перед поршнем, но и со стороны приводного штока (цилиндр двойного действия – схемы а, б, в, г, е, ж, з).

Это вызывает необходимость иметь уплотнение штока, но дает лучшее использование цилиндра;

3) расположение цилиндров друг против друга в одной плоскости (схема з), что позволяет лучше уравновесить инерционные силы, возникающие от движущихся масс компрессора.

Значительное разнообразие в схемы установок вносит тип приво­да компрессора. В основном применяются компрессоры с приводом от электродвигателя, через клиноременную передачу, и с приводом от двигателя внутреннего сгорания, встроенного в конструкцию ком­прессора.

Цилиндры компрессора для давления до 6 МПа изготавливаются литыми из чугуна, для давления до 15 МПа и более - литыми или кованными из стали. Цилиндры компрессоров с воздушным охлаж­дением имеют ребра на внешней поверхности, с водяным охлаждени­ем - полости для охлаждающей воды (охлаждающие рубашки). Ци­линдры могут иметь сменные втулки из износостойкого чугуна. Ра­бочая поверхность цилиндра должна быть хорошо обработана, иметь низкую шероховатость и высокую износостойкость.

Поршни компрессоров име­ют различное исполнение. Это связано с тем, что в компрессоре большое значение имеют массы движущихся деталей: с увеличе­нием массы увеличиваются силы инерции. Поэтому поршни боль­ших диаметров изготавливают полыми (тронковые поршни, рис.). Такой поршень цилиндра одинарного действия состоит из корпуса 1, поршневых уп­лотнительных колец 2, мас­лосъемных колец З, препятству­ющих попаданию масла в полость сжатия, и пальца 4 для соединения с головкой шатуна в без­крейцкопфных компрессорах (см. рис. д). Кроме того, поршни могут быть дисковыми (закрытого типа), ступенчатыми (дифферен­циального типа) - для работы в цилиндрах различного диаметра, и других конструктивных исполнений.

Материалом для поршней служат алюминиевые сплавы, чугун СЧ 24-44 или СЧ 28-48 и сталь. Поршневые кольца делают пружиня­щими с разрезом. Кольца делают из высококачественного перлитно­го чугуна.

В компрессорах без смазки цилиндров имеются опорные кольца, исключающие трение корпуса поршня о цилиндр, и уплотнительные поршневые кольца, обеспечивающие длительную работу при трении о цилиндр без смазки. Кольца в этом случае изготавливаются из пласт­масс (фторопласт с коксом, графитофторопласты).

Клапан служит для пропуска газа в одну сторону и исключения движения его в обратном направлении. Основными требованиями к клапану являются: плотность в закрытом состоянии, своевременное открытие при малом усилии и своевременное закрытие, малое сопро­тивление потоку газа и износоустойчивость. В большинстве конструкций компрессоров применяют самодействующие всасывающие и нагнетателъные клапаны, которые изготавливаются четырех типов:

- К - кольцевой - запорное устройство выполнено в виде кольца, расположенного перпендикулярно к направлению потока газа в клапане (рис. а);

- Д -дисковый - запорное устройство выполнено в виде диска, снабженного дуговыми окнами для прохода газа, расположенного перпендикулярно к направлению потока газа в клапане;

- П - прямоточный - запорное устройство выполнено в виде пластины, расположенной параллельно направлению потока газа в клапане (рис. б);

- JI - ленточный - запорное устройство выполнено в виде прямо­угольной полосы или пластины с одним или несколькими параллельными окнами для прохода газа, расположенной перпендикулярно к потоку газа в клапане (рис. в).

Прямоточные и ленточные клапаны используются при разности давлений на клапан не более 4 МПа, а кольцевые и дисковые - при разности давлений до 40 МПа.

В кольцевом и дисковом клапанах запорное устройство 3 прижи­мается пружинами 4, расположенными в ограничителе подъема за­порного устройства 2, к седлу клапана 1.

Прямоточные и ленточные клапаны не имеют пружин; запорное устройство, перекрывающее проходное сечение клапана, само обла­дает пружинящими свойствами и в результате разности давлений отгибается и открывает проходное сечение.

Кроме клапанов указанных типов применяются тарельчатые кла­паны (запорное устройство выполнено в виде тарелки), клапаны с различными модификациями запорного устройства, комбинирован­ные клапаны (объединяют в себе всасывающий и нагнетательный клапаны).

Седла и ограничители подъема изготавливаются в зависимости от давления в цилиндре компрессора из чугуна, стали, алюминиевых сплавов. Запорные устройства кольцевых и дисковых клапанов изго­тавливаются из износостойкой легированной стали с большой удар­ной вязкостью, подвергаются термической обработке, шлифуются и притираются по седлу клапана. Запорные устройства прямоточных и ленточных клапанов, а также пружины изготавливаются из пружин­ной стали.

Уплотнительные устройства в компрессоре предназначаются для герметизации полости цилиндра у штока, вывода вала приводящего двигателя, штока регулятора вредного пространства цилиндра. В пос­ледних двух случаях используются уплотнения из мягкого материа­ла, резиновые уплотнительные манжеты. Уплотнительные устройства штоков выполняются с уплотнениями из различных материалов. На рис. а показано уплотнительное устройство штока с плоскими чугунными кольцами в качестве уплотнений. Сила, с которой газ при­жимает кольца к штоку, является результатом разности давлений в уплотнительном устройстве и зазоре между кольцами и штоком.

Уплотнительное устройство а расположено со стороны картepa и препятствует попаданию масла из него в цилиндр. В обоймах 2 рас­положены дроссельное кольцо 3 и уплотнительные разрезные коль­ца 4 и 5, обеспечивающие компенсацию износа уплотняющей повер­хности. Радиально разрезанное уплотнительное кольцо 4 не устраня­ет прохода газа, а перекрывает торцевые зазоры уплотнительного кольца 5, имеющего ступенчатые разрезы. Уплотнительные кольца при­жимаются к штоку пружинами 6. Дроссельные кольца перекрывают разрезы уплотнительных колец, чем затрудняют проход газа через уп­лотнительное устройство и способствуют лучшему удержанию мас­ла, которое подается в его полость по отверстию 7 с помощью лубри­катора.

Аналогичную конструкцию имеют уплотнительные устройства с плоскими фторопластовыми кольцами (рис. б). Конструкция таких уплотнительных устройств не предусматривает подачи в них смазки и состоит из секций, каждая из которых включает: обойму 1, нажимное 2 и дроссельное 5 кольца, уплотнение 6, стягивающую уп­ругую муфту З, поджимающие пружины 4.

Уплотнения штоков компрессоров со смазкой цилиндров изготав­ливается из асбестового шнура, пропитанного суспензией фторопла­ста; компрессоров без смазки цилиндров - из тех же марок антифрик­ционных пластмасс, что и поршневые кольца. Нажимные и дроссель­ные кольца изготавливаются из стеклопластика, муфты из резины.

Для предотвращения попадания газа в атмосферу уплотнитель­ные устройства выполняются с отводом газа протечки; применяются гидрозатворы, продувка уплотнительных устройств нейтральным газом (при подаче токсичных и взрывоопасных газов). В компрессо­рах для подачи газа с механическими примесями конструкция уплотнительных устройств предусматривает предохранение трущихся по­верхностей от попадания абразивных частиц.

-

Рис. Уплотнительные устройства штоков

Дата добавления: 2017-01-13