Поршневые компрессоры

2.1 Классификация поршневых компрессоров

Наиболее распространенным типом компрессоров являются поршневые компрессоры. Ими комплектуются холодильные машины, обеспечивающие холодом торговое холодильное оборудование и холодильные камеры.

Поршневые компрессоры разделяют:

ü по расположению цилиндров на горизонтальные (крупные), вертикальные (рис. 3, а), V-образные, с различными углами развала – обычно 90° (рис. 3, б), W-образные или веерообразные (рис. 3, в), звездообразные;

а

б

в

Рисунок 3 – Разновидности поршневых компрессоров по расположению цилиндров

ü по устройству кривошипно-шатунного механизма на бескрейцкопфные (все на рис. 3), крейцкопфные (рис. 4) в конструкцию которых внесен промежуточный элемент между кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) и поршнем – это крейцкопф или ползун; расположение цилиндров крейцкопфного компрессора может быть горизонтальным с двух сторон от КШМ – оппозитный (рис. 4, а – вид сверху) или пространственным (горизонтально-вертикальным, V-образным) – рис. 4, б;

а

б

Рисунок 4 – Разновидности исполнения крейцкопфных компрессоров

ü по способу прохождения пара в цилиндре на прямоточные, когда пар от всасывания до нагнетания движется в одном направлении (рис. 5); непрямоточные (рис. 6), когда пар в процессе движения меняет направление от всасывающего клапана к нагнетательному;

ü по числу цилиндров на одно- и многоцилиндровые (причем одно- и двухцилиндровые компрессоры обычно горизонтальные или вертикальные, четырехцилиндровые – V-образные, а восьмицилиндровые – W-образные);

ü по взаимному расположению цилиндров и картера на блоккартерные герметичные с неразъемным корпусом и встроенным электродвигателем; блоккартерные бессальниковые со встроенным электродвигателем, но с разъемными крышками; сальниковые с картером, который заполнен паром хладагента, причем сальник имеется только у приводного конца коленчатого вала; с открытым картером и сальником, уплотняющим шток поршня при выходе его из цилиндра;

ü по виду хладагента на аммиачные и фреоновые.

Некоторые виды компрессоров допускают применение различных видов хладагентов.

В зависимости от расположения и числа цилиндров горизонтальные крейцкопфные компрессоры подразделяют на однолинейные, двухлинейные и оппозитные (рис.4, а).

Оппозитные компрессоры наиболее уравновешенные. Они бывают двух-, четырех- и шестицилиндровые, с параллельными противоположно расположенными цилиндрами (со встречным движением поршней).

2.2 Устройство и принцип действия поршневых компрессоров

Все узлы компрессора (рис. 6) крепятся на картере – базовой детали, изготовленной из чугуна с мелкозернистой структурой, обеспечивающей непроницаемость стенок.

Рисунок 6 – Схема поршневого компрессора:

1 – картер; 2 – коленчатый вал; 3 – шатун; 4 – поршень; 5 – цилиндр;
6 – всасывающий клапан; 7 – клапанная крышка с перегородкой;
8 – нагнетательный клапан; 9 – клапанная доска; 10 –кольца;
11 – поршневые пальцы; 12 – маховик (шкив)

В верхней части картера 1 предусмотрен фланец для крепления блока цилиндров 5. Картер в процессе работы заполняют хладоновым маслом для смазки трущихся частей. Контроль за уровнем масла осуществляется через смотровое стекло. Для заполнения маслом на картере имеется отверстие для заливки масла; для слива масла – сливное отверстие. Отверстия закрываются пробками. Внутри картера через боковой проем устанавливается коленчатый вал 2, выступающий конец которого уплотнен сальником. На выступающем конце коленчатого вала закреплен шкив 12, посредством которого через клиноременную передачу коленвалу сообщается вращательное движение.

Блок цилиндров состоит из двух цилиндров 5, в которых движутся поршни 4. Коленчатый вал посредством шатунов 3, соединенных с поршнем поршневыми пальцами 11, преобразует вращательное движение в возвратно-поступательное.

Блок цилиндров по наружной поверхности оребрен для увеличения поверхности охлаждения. В верхней части блока цилиндров крепится клапанная доска 9. Основной деталью клапанной доски служит стальная плита с отверстиями для прохода всасываемых и нагнетаемых паров холодильного агента. Каждый цилиндр компрессора имеет один всасывающий 6 и два нагнетательных клапана 8. Клапаны служат для попеременного соединения внутренней полости цилиндра с всасывающим и нагнетательным трубопроводами холодильной машины. Клапаны – это пластины, изготовленные из тонколистовой стали, но имеют различную форму.

Клапанная крышка 7 с перегородкой закрывает клапанную доску 9, деля внутренний объем на две полости: всасывающую и нагнетательную. Всасывающая полость трубопроводом соединена с испарителем, а нагнетательная – с конденсатором.

Принцип работы компрессора

При вращении коленчатого вала посредством шатунов
поршни 4 получают прямолинейное возвратно-поступательное движение. При движении поршня от верхнего крайнего положения вниз объем над поршнем увеличивается, а давление падает и становится несколько ниже, чем во всасывающем объеме клапанной крышки. За счет разности этих давлений пластина всасывающего клапана 6 прогибается, открывая доступ парам хладона в цилиндр. Процесс заполнения парами хладона цилиндра происходит до тех пор, пока поршень не достигнет нижнего крайнего положения. При движении поршня от нижнего крайнего положения вверх объем над поршнем уменьшается, давление паров холодильного агента растет. Под действием избыточного давления всасывающий клапан закроется, а нагнетательный клапан 8 откроется и будет удерживаться в открытом состоянии потоком нагнетаемых паров холодильного агента в конденсатор. Как только поршень достигнет верхнего крайнего положения, процесс нагнетания закончится и поршень начнет опускаться вниз. Процесс повторяется.