Поршневий компресор
Поршневий компресор - механічний пристрій, який збільшує тиск газу зарахунок зменшення його обєму. Компресор може створювати тиск (стисливої речовини), або наприклад транспортувати газ через труби.
Принцип дії поршневого компресора покладений на використання рухомих поршнів, що приводяться в рух колінчастим валом, або ексцентриком.
Різновиди поршневих компресорів за будовою:
- Поршневі
- Ротаційні
- ??? Відцентрові
Зміст
Робочі цикли компресора
Етап 1. При русі поршня вниз робочий об'єм циліндра (об'єм циліндра над поршнем) збільшується і тиск в ньому падає.
Етап 2. Коли тиск у циліндрі стане нижче, ніж тиск у камері всмоктування голівки, відкриється всмоктуючий клапан і газу по всмоктуючому трубопроводу поступатимуть в циліндр. Почнеться процес всмоктування. Він буде тривати до тих пір, поки поршень, досягнувши крайнього нижнього положення (нижня мертва точка) в циліндрі, не почне рухатися вгору. Робочий об'єм циліндра буде зменшуватися, а тиск, відповідно, рости.
Етап 3. Як тільки тиск в циліндрі перевищить тиск у камері всмоктування головки, всмоктуючий клапан закриється і процес всмоктування закінчиться. Розпочнеться стиснення газу. Процес стиснення буде відбуватися до тих пір, поки тиск пари в циліндрі не перевищить тиску в камері нагнітання головки.
Етап 4. У результаті попереднього етапу відкриється нагнітальний клапан. Почнеться процес нагнітання, тобто виштовхування стислих пари з циліндра компресора в конденсатор.
Невелика кількість стиснутих парів газу на етапі 4 неминуче залишиться в циліндрі. Це відбувається тому, що при крайньому верхньому положенні поршня (верхня мертва точка) в циліндрі повинен бути зазор між денцем поршня і клапанної плитою, щоб поршень не бився об неї своїм денцем. Зазор створює шкідливий - мертвий об'єм, в який також входить обсяг, утворений прохідним перетином отвори в клапанній плиті, що з'єднує циліндр з камерою нагнітання голівки. Стислі пари, що залишилися в мертвому обсязі (просторі), будуть розширюватися в циліндрі при подальшому русі поршня вниз до тих пір, поки їх тиск, тобто тиск у циліндрі, не стане нижче, ніж тиск в камері всмоктування голівки.
Способи передачі руху поршню
- Кривошипно-шатунний механізм
- Кулісний механізм
Класифікація
Компресорні машини поділяються за величиною продуктивності. Під продуктивністю розуміють кількість газу, що подається поршневим компресором споживачеві за одиницю часу. У тому випадку, якщо продуктивність виражається в одиницях об'єму за час, то обсяг визначається при параметрах газу перед усмоктувальним патрубком поршневого компресора. Виражена таким чином продуктивність називається приведеною, а кількість газу, що подається за один хід поршня, називають подачею.
За приведеною продуктивностю поршневі компресори поділяються на такі групи:
- 1. Мінікомпрессори поршневі, продуктивність яких змінюється в межах від 0 до 3 * 10 ˉ ² м ³ / с. Подібні машини використовуються для спеціальних цілей в приладобудуванні, медицині і т.д.
- 2. Мінікомпрессори поршневі, продуктивність яких змінюється від 3 * 10 ˉ ² до 0,01 м ³ / с. Цю групу становлять деякі види транспортних компресорів, які подають стиснене повітря в гальмівні системи, лабораторні компресори і т.д.
- 3. Поршневі компресори малої продуктивності з діапазоном зміни від 0,01 до 0,1 м ³ / с. Вони використовуються найчастіше як машини загальнопромислового призначення з тиском нагнітання до 1,5 МПа, у пересувних компресорних установках і т.д.
- 4. Поршневий компресор середньої продуктивності з діапазоном зміни від 0,1 до 1 м ³ / с. Основну частину цієї групи становлять компресори загального призначення, що використовуються на компресорних станціях заводів, шахт, рудників.
- 5. Поршневий компресор великої продуктивності. Він має продуктивність більше 1 м ³ / с і використовується в основному на хімічних комбінатах. Широко використовуються на компресорних станціях машини продуктивністю 1,66 м ³ / с. Виготовляються машини і декілька більшої продуктивності.
- Інший поділ поршневого компресора по виду стисливого газу: повітряний, азотно-водневий, етиленових, азотний, кисневий, гелієвий, водневий, хлорний і т.д. Класифікація за видом стисливого газу в якійсь мірі вказує на особливості конструкції поршневого компресора. Наприклад, гелієві і водневі поршневі компресори стискають дуже текучі гази і вимагають спеціальних ущільнень поршня і штоків. Іноді поршневий компресор поділяють з вигляду двигуна приводу на електрокомпрессори, компресори з приводом від парової машини і з приводом від двигунів внутрішнього згоряння.
- За типом герметизації
Діафрагменні компресори (мембранні)
- є варіантом звичайного поршневого компресора. Стиск газу відбувається за рахунок руху мембрани, а не поршня. В таких компресорах дуже малі затрати на тертя. Їх зазвичай застосовують для стиску природнього газу, або водню.
Зазвичай компресори малих обємів 1-2 літри - є портативними. Вони можуть створити тиск в декілька атмосфер повністю виконуючи при цьому покладені на них задачі. Великі поршневі компресори понад 750кВт зазвичай працюють на великих промислових заводах. Також у нафтодобувній промисловості для подачі тиску і виштовхування нафти. Малі прототипи можна зустріти в автомобільних гальмівних системах, на промислових холодильних установках, та автосервісних станціях.
Література
- Абдурашитов С. А. Насосы и компрессоры. — М.: Недра, 1974.
- Михайлов А. К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 288 с. — ISBN 5-283-00090-7
- Френкель М. И. Поршневые компрессоры. — М.-Л.: Машгиз, 1960.
- Воронецкий А.В. Современные компрессорные станции (Концепции, проекты, оборудование). — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008. — 614 с. — ISBN 978-5-903363-09-4
