Гидромеханические процессы (продолжение).

Типы компрессорных машин

Компрессорные машины по величине давления разделяют на следующие группы:

1) низкого давления (избыточное давление до 0,1 ат) – вентиляторы;

2) среднего давления (избыточное давление 0,1-3 ат) без охлаждения – газодувки;

3) высокого давления (избыточное давление от 3 ати выше) с охлаждением – компрессоры;

4) вакуумные (разрежение более 0,5 ат)–вакуум-насосы.

Несмотря на конструктивные отличия каждой группы машин, принцип действия их одинаков. Поэтому газодувки, вентиляторы и вакуум-насосы можно рассматривать как разновидности компрессоров.

Компрессоры делятся на поршневые, ротационные, центробежные, осевые и струйные; центробежные компрессоры называются турбокомпрессорами и турбогазодувкамн. К центробежным и осевым компрессорам могут быть отнесены вентиляторы. Вакуум-насосы представляют собой компрессоры, в которых газ засасывается при разрежении и выталкивается под давлением несколько больше атмосферного.

 

Поршневые компрессы

Поршневые компрессоры по числу ступеней сжатия делятся на одноступенчатые, двухступенчатые и многоступенчатые, а по характеру действия– на компрессоры простого (одинарного) и двойного действия.

Одноступенчатые компрессоры изготовляются горизонтальными и вертикальными; горизонтальные компрессоры являются большей частью машинами двойного действия, а вертикальные – простого действия.

Одноступенчатый компрессор простого действия(рис. 1а)имеет цилиндр 1, который с одной стороны открыт, а с другой – закрыт крышкой, в которой расположены всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4. Поршень 2 соединен непосредственно с шатуном 5. Такие компрессоры отличаются простотой устройства – они не имеют сальника и ползуна (крейцкопфа).

 

В одноступенчатых компрессорах двойного действия(рис. 1б) газ в цилиндре 1 сжимается по обе стороны поршня 2; поэтому цилиндр снабжен двумя всасывающими клапанами 3 и двумя нагнетательными клапанами 4. Устройство компрессоров двойного действия сложнее, но при равном весе и равной занимаемой площади, они дают вдвое большую производительность, чем компрессоры простого действия.

Для охлаждения сжатого газа цилиндр, а иногда и крышки компрессоров снабжают водяными рубашками (на рисунке не показаны). На коренной вал компрессора насажен маховик 8.

Для увеличения производительности одноступенчатых компрессоров простого и двойного действия они изготовляются многоцилиндровыми.

В двухцилиндровом компрессоре простого действия(рис. 1в) поршни работают параллельно, привод поршней осуществляется от одного коленчатого вала с кривошипами, сдвинутыми друг относительно друга на угол 90º или 180º.

Для сжатия газа до избыточного давления выше 4 – 5 ат (максимум 7 ат) применяют многоступенчатые компрессоры с двумя и более ступенями, причем газ охлаждается в холодильниках между ступенями сжатия.

Многоступенчатые компрессоры изготовляют с последовательным расположением цилиндров (по одной оси) – системы тандем или с параллельным расположением цилиндров – системы компаунд.

 

 

Ротационные компрессоры

Пластинчатые ротационныйкомпрессор (рис. 2) имеет цилиндрический ротор 1, который эксцентрично установлен внутри корпуса 2, снабженного водяной рубашкой.

В радиальных вырезах ротора свободно скользят пластины 3. При вращении ротора пластины под действием центробежной силы выдвигаются из прорезей и скользят по внутренней поверхности корпуса, образуя замкнутые камеры. Объем камер увеличивается слева от вертикальной оси корпуса и уменьшается справа от нее. Соответственно этому газ засасывается через патрубок 4. затем сжимается и нагнетается через патрубок 5. Абсолютное давление сжатия в одноступенчатых пластинчатых компрессорах до 5 ат, в двухступенчатых — до 15 ат.

Ротационной водокольцевой компрессор(рис. 3) состоит из корпуса 1 и эксцентрично установленного в нем ротора 2 с лопатками (звездочки).

Перед пуском корпус почти наполовину заполняется водой, которая при вращении ротора отбрасывается к стенкам корпуса, образуя около них вращающееся жидкостное кольцо. Вследствие эксцентричности ротора пространство, не заполненное жидкостью, делится лопатками ротора на ячейки неодинакового объема. В ячейки, объем которых увеличивается при вращении ротора, газ засасывается через отверстие 3, затем сжимается в ячейках с уменьшающимся объемом и выталкивается через отверстие 4. Патрубки для входа и выхода газа располагаются на торцовых крышках компрессора.

Водокольцевые компрессоры создают небольшое избыточное давление (до 1 ат)и чаще используются в качестве вакуум-насосов.

 

Центробежные компрессоры

Центробежные вентиляторы делятся на вентиляторы низкого давления (Р < 100 мм вод. ст.), среднего давления (Р = 100-300 мм вод. ст) и вентиляторы высокого давления (Р = 300-1000 мм вод. ст).

Центробежный вентилятор низкого давления имеет корпус 1, в котором вращается рабочее колесо 2, выполненное в виде широкого барабана с большим числом часто поставленных лопаток. Воздух или газ поступает по оси колеса через всасывающий патрубок 3, захватывается лопатками и выбрасывается из корпуса через нагнетательный патрубок 4 в направлении, перпендикулярном оси колеса (рис. 4).