Поршневые компрессорные станции

Поршневые компрессоры сжимают воздух в цилиндрах при помощи поршней, совершающих возвратно-поступательные движения.

Принцип действия поршневого компрессора заключается в следующем (рис. 14.16, а).

В цилиндре 2 помещен поршень 1, который поршневым пальцем 5 шарнирно соединен с верхней головкой шатуна 6. При вращении коленчатого вала 7 поршень совершает возвратно-поступательное движение.

Поршень, перемещаясь в цилиндре, достигает то верхнего, то нижнего крайнего положения. В крышке цилиндра расположены автоматически действующие клапаны: всасывающие 3 и нагнетательные 4.

Рис. 14.16. Схемы поршневого и диафрагмового компрессоров:

а – поршневой компрессор; б – диафрагмовый компрессор; 1 – поршень;

2 – цилиндр; 3 – всасывающий клапан; 4 – нагнетательный клапан;

5 – поршневой палец; 6 – головка шатуна; 7 – коленчатый вал; 8 – диафрагма

При движении поршня 1 вниз в цилиндре 2 создается разряжение. Наружный воздух, преодолев действие пружины всасывающего клапана, открывает его и заполняет цилиндр.

При движении поршня вверх всасывающий клапан 3 автоматически, под действием пружины закрывается и воздух, находящийся в цилиндре 2, начинает сжиматься. При этом давление сжатого воздуха в цилиндре возрастает до определенной величины, открывается нагнетательный клапан 4 и сжатый воздух выталкивается из цилиндра.

К поршневым компрессорам относятся и диафрагмовые компрессоры, у которых вместо поршня применена диафрагма 8 (рис. 14.16, б).

Поршневой компрессор (рис. 14.17) выполнен двухступенчатым с V-образным расположением цилиндров и воздушным охлаждением, приводится в действие двигателем компрессорной станции, состоит из корпуса-картера 1, цилиндров 4 и 9, коленчатого вала 17 с кривошипно-шатунным механизмом, всасывающих и нагнетательных коллекторов, теплообменника 6.

Двухступенчатое сжатие воздуха осуществляется путем последовательного выполнения ряда операций сборочными единицами компрессора. Атмосферный воздух засасывается через воздушные фильтры 11 и цилиндры низкого давления 9 первой ступени, откуда после сжатия нагнетается в промежуточный холодильник 6, где охлаждается.

Рис. 14.17. Поперечный разрез (а) и вид сбоку (б) поршневого компрессора:

1 – корпус компрессора; 2 – маслоуказатель; 3, 10 – шатунно-поршневые группы цилиндров высокого и низкого давления; 4 – цилиндр высокого давления; 5, 8 – корпуса коробок клапанов цилиндров высокого и низкого давления; 6 – теплообменник (холодильник); 7 – предохранительный клапан; 9 – цилиндр низкого давления; 11 – воздушный фильтр с резонатором; 12 – масляный фильтр;

13 – масляный насос; 14 – сапун; 15 – вентилятор компрессора; 16 – кронштейн вентилятора; 17 – коленчатый вал; 18 – шпонка; 19 – гайка коленчатого вала;

20 - муфта; 21 – передняя крышка; 22 – сливная пробка

Охлажденный воздух попадает в цилиндры высокого давления 4 второй ступени сжимается до окончательного рабочего давления, а затем нагнетается в воздухосборник. Теплообменник 6 оснащен предохранительным клапаном 7, установленным на корпусе теплообменника цилиндров низкого давления 9.

Теплообменник 6 обдувается вентилятором 15, установленным на кронштейне 16. Вентилятор 15 приводится во вращение клиноременной передачей от шкива на муфте привода.

Коленчатый вал 17 компрессора приводится во вращение через втулочно-пальцевую муфту 20.

Сообщение внутренней полости корпуса компрессора 1 с атмосферой осуществляется через сапун 14, имеющий обратный клапан и фильтрующую набивку.

Воздух через воздухоочиститель 1 (рис. 14.18) из компрессора 2 поступает в воздухосборник 11 по нагнетательному трубопроводу 8, на котором установлен обратный клапан 10. Параллельно нагнетательному трубопроводу 8 установлен сервомеханизм 7 перед обратным клапаном 10.

Сервомеханизм 7 соединен трубопроводом со специальным датчиком 6, последний, в свою очередь, с воздухосборником 11. Воздухосборник 11, являясь аккумулятором сжатого воздуха, сглаживает пульсирующую подачу воздуха, способствует отделению конденсата и частичек масла.

Из воздухосборника сжатый воздух через устройство с раздаточными вентилями 15 по резиновым шлангам поступает к потребителям.

Для предотвращения чрезмерного повышения давления и исключения возможных аварий компрессора 2 после каждой ступени прохождения сжатого воздуха к воздухосборнику 11 установлены предохранительные клапаны 4, 5, 13. Воздухоочиститель 1 размещен на всасывающем коллекторе первой ступени (низкого давления).

Производительность компрессора регулирует устройство, которое позволяет автоматически снижать обороты приводного двигателя при избытке сжатого воздуха в воздухосборнике, переводя компрессор на холостой ход.

Рис. 14.18. Схема движения воздуха в компрессоре:

1 – воздухоочиститель – воздушный фильтр; 2 – компрессор; 3 – теплообменник-холодильник; 4 – предохранительный клапан низкого давления; 5 – предохранительный клапан высокого давления; 6 – датчик; 7 – сервомеханизм;

8 – нагнетательный трубопровод; 9 – манометр; 10 – обратный клапан;

11 – воздухосборник; 12 – фильтр; 13 – предохранительный клапан на воздухосборнике; 14 – спускной кран; 15 – раздаточные вентили

Устройство для автоматического регулирования производительности компрессорной станции (рис. 14.19, а) состоит из датчика 2 с фильтром 3, регулятора скорости 1, сервомеханизма 4 и обратного клапана 6.

Рис. 14.19. Устройство для автоматического регулирования производительности

передвижной компрессорной станции (а), датчик с фильтром (б),

сервомеханизм (в), обратный клапан (г):

1 - регулятор скорости; 2 - датчик; 3 - фильтр; 4 - сервомеханизм; 5 - трубка;

6 - обратный клапан; 7 - воздухосборник; 8 - регулировочный винт; 9, 20 - корпус; 10, 18, 22 - пружины; 11 - клапан; 12 - крышка; 13 - воздушный фильтр; 14 - корпус; 15 - клапан со штоком; 16 - цилиндр; 17 - поршень; 19 - основание; 21 - пластинчатый клапан

Производительность регулируется так, что при достижении рабочего давления сжатого воздуха в воздухосборнике 7 воздух из него поступает через фильтр и датчик и открывает клапан, нагруженный пружиной. Далее сжатый воздух из датчика поступает к сервомеханизму и, перемещая поршень со штоком, открывает клапан, под который сжатый воздух из нагнетательной полости коллектора отводится по трубке 5 в атмосферу. Как только давление сжатого воздуха в воздухосборнике упадет до номинального, клапан датчика под действием пружины опустится в нижнее положение, перекрывая доступ воздуха к регулятору скорости и сервомеханизму.

Сжатый воздух, заполнявший надпоршневые полости регулятора скорости и сервомеханизма, через отверстие в регулировочном винте датчика выходит в атмосферу; поршни обоих механизмов под действием пружин возвращаются в исходное положение, компрессор вновь развивает обороты до рабочего режима, сжатый воздух начинает поступать в воздухосборник.

Основным механизмом устройства является датчик (рис. 14.19, б), воспринимающий импульсное давление в воздухосборнике и воздействующий на остальные механизмы системы.

Датчик состоит из корпуса 9, регулировочного винта 8 с центральным отверстием, пружины 10, клапана 11, крышки 12 и воздушного фильтра 13.

Сервомеханизм (рис. 14.19, в) служит исполнительным механизмом, открывающим клапан, под который выталкивается в атмосферу сжатый воздух из коллектора II ступени.

Сервомеханизм состоит из корпуса 14, клапана со штоком 15, цилиндра 16, поршня 17 с уплотнительными кольцами и пружины 18, установлен на нагнетательном коллекторе II ступени.

Обратный клапан (рис. 14.19, г) запирает сжатому воздуху выход из воздухосборника в момент работы регулирующего устройства; он установлен между нагнетательным коллектором и воздухосборником и пропускает воздух только в одном направлении (в воздухосборник).

Обратный клапан состоит из основания 19, корпуса 20, пластинчатого клапана 21 и пружины 22.