Вопрос 3.11. Основные узлы и детали 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. 3.9). Такой поршень цилин­дра одинарного действия состо­ит из корпуса 1 поршневых уплотнительных колец 2, маслосъемных колец 3, препятству­ющих попаданию масла в по­лость сжатия, и пальца 4 для соединения с головкой шатуна в безкрейцкопфных компрессорах (см. рис.3.8, Э). 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).

-97-

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 нагнетательные клапаны, которые изготавливаются четырех типов:

- К - кольцевой - запорное устройство выполнено в виде кольца, расположенного перпендикулярно к направлению потока газа в кла­пане (рис. 3.10, 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. 3.10, б);

- Л - ленточный - запорное устройство выполнено в виде прямо­угольной полосы или пластины с одним или несколькими параллель-

-98-

ными окнами для прохода газа, расположенной перпендикулярно к потоку газа в клапане (рис. 3.10, 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. 3.11, 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 1 расположено со стороны картера 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

-99-

Рис. 3.11. Уплотнителъные устройства штоков

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. 3.11, 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 б, стягивающую уп­ругую муфту 3, 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 уплот-

- 100 -

нительных устройств предусматривает предохранение трущихся по­верхностей от попадания абразивных частиц.