Ротационные компрессорные станции
В ротационном компрессоре (рис. 14.20) воздух перемешивается с маслом, и образующаяся воздушно-масляная эмульсия сжимается благодаря уменьшению объема рабочих полостей, заключенных между пластинами вращающегося ротора и корпусом компрессора.
В горизонтально расположенном цилиндре 8 (рис. 14,20, а), который с торцов закрыт крышками, размещен ротор 9. Диметр цилиндра больше диаметра ротора. Ось ротора Q1 смещена вниз (имеет эксцентриситет) относительно оси цилиндра Q2.
В пазы ротора вставлены пластины (лопатки) 7, которые при вращении ротора под действием центробежных сил плотно прижимаются к внутренней поверхности цилиндра 8.
Между двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью цилиндра 8 и ротором 9 образуются замкнутые ячейки 1-6.
В положении, показанном на рис. 14.20, б, в ячейках 1 и 2 происходит процесс всасывания воздуха из атмосферы, так как эти ячейки оказались расположенными против всасывающего окна; в ячейках 3 и 4 (рис. 14.20, в) – процесс сжатия, так как по мере поворота ротора объемы этих ячеек постепенно уменьшаются; в ячейках 5 и 6 (рис. 14.20, г) – процесс нагнетания сжатого воздуха, так как эти ячейки оказались расположенными против нагнетательного окна.
 |
Рис. 14.20. Ротационный компрессор одноступенчатого сжатия:
а - схема компрессора; б - заполнение ячеек 1 и 2 атмосферным воздухом; в -сжатие воздуха в ячейках 3 и 4; г - нагнетание сжатого воздуха из ячеек 5 и 6;
1-6 - ячейки; 7 - пластины (лопатки); 8 - цилиндр; 9 - ротор; O1 и О2 - оси ротора и цилиндра
При сжатии воздух нагревается, поэтому в него автоматически впрыскивается холодное масло, которое охлаждает воздух и, смешиваясь с ним, образует масловоздушную смесь, которая смазывает трущиеся детали и улучшает компрессию.
Винтовые компрессорные станции
В винтовом компрессоре (рис. 14.21) воздух смешивается с маслом, и масловоздушная смесь сжимается за счет уменьшения объема между зубьями винтов.
В два цилиндра, боковые поверхности которых соединены между собой, помещены два винта с нарезками – главный 4 и вспомогательный 2.
Корпус цилиндра 7 на одном конце имеет всасывающий патрубок 1, а на противоположном – нагнетательный патрубок 5. Главный винт 4 приводится в движение от двигателя, вспомогательный винт 2 вращается от главного ротора. Винты своими концами опираются на подшипники 6 и 8.
Рис. 14.21. Винтовой компрессор одноступенчатого сжатия:
1, 5 - всасывающий и нагнетательный патрубки; 2 - вспомогательный винт;
3 - трубка подвода охлажденного масла; 4 - главный винт;
6, 8 - подшипники; 7 - цилиндры
При вращении винтов атмосферный воздух, поступающий через патрубок 1, заполняет по всей длине те полости нарезки винтов, которые в этот момент оказались соединенными с атмосферой (рис. 14.21, а).
При дальнейшем вращении винтов (рис. 14.21, б) эти полости перемещаются и наступает момент, когда они отсекаются от всасывающего патрубка и поступление атмосферного воздуха в полости винтов прекращается. Дальнейшее вращение винтов приводит к постепенному уменьшению (рис. 14.21, в) объема полостей, благодаря чему находящийся в них воздух сжимается.
Сжатие смеси заканчивается в момент соединения (рис. 14.21, г) полостей винтов с нагнетательным патрубком. Сжатая масловоздушная смесь выталкивается по нагнетательному патрубку в воздухосборник.
Пневмоинструмент
В комплект компрессорных станций входят пневматические инструменты, гибкие шланги, арматура и вспомогательное оборудование.
Устройство для раздачи воздуха из воздухосборника потребителям выполнено в виде четырех муфтовых запорных вентилей со специальными ниппелями под шланги. В нижней части лонжеронов пневмотележки имеются два спускных крана для отделения масла и конденсата из воздухосборника.
Потребителями сжатого воздуха являются ударные, ударно-вращательные и вращательные пневмоинструменты.
Главные рабочие движения – ударное, ударно-вращательное, вращательное – осуществляются в результате преобразования энергии упругости сжатого воздуха в механическую энергию рабочего органа пневматического инструмента, а вспомогательные движения – подача и управление – выполняют рабочие вручную.
В пневматических инструментах чаще всего устанавливают двигатели со свободно движущимся поршнем (бойком), преобразующим энергию упругости сжатого воздуха в кинематическую энергию поршня (бойка). Свободное возвратно-поступательное движение поршня (бойка) внутри цилиндра осуществляется при помощи автоматического воздухораспределительного механизма.
Двигаясь вперед, поршень на конце хода наносит удар по хвостовику рабочего инструмента, сообщая ему необходимую механическую энергию. Кинематическая энергия движущегося поршня (ударника) характеризуется работой единичного удара и выражается в килограммометрах.
Инструменты, способные развивать большую работу единичного удара, обычно применяют для самых тяжелых работ – взламывания бетона (бетоноломы), бурения горных пород (перфораторы).
Под действием сжатого воздуха, поступающего попеременно в одну или другую сторону цилиндра, поршень (боек) совершает ряд повторяющихся ударов по хвостовику наконечника (зубила, пики, лопаты и т. д.), проходящего через буксу в цилиндр пневматического инструмента. Направление поступающего в цилиндр сжатого воздуха изменяют воздухораспределительным устройством – золотником или клапаном.
Инструменты ударно-вращательного действия имеют кроме двигателя ударного типа дополнительное устройство (турбина). Оно вращает в момент удара шпиндель с закрепленным на нем буром.
В двигателях пневматических инструментов ударно-вращательного действия воздухораспределительный золотник переключается автоматически. В пневматических инструментах часто устанавливают двигатель вращательного действия, особенно ротационные двигатели, легкие, компактные, простые конструктивно.
Двигатель состоит из статора и ротора, в прорезях которого могут перемещаться лопатки. С торцов статор закрыт крышками. Ротор размещен в статоре эксцентрически, вследствие чего при его вращении между поверхностями статора и ротора образуется полость, перемещающаяся в направлении вращения ротора. Лопатки в прорезях вращающегося ротора перемещаются радиально, их торцы всегда прижаты к поверхности статора. Таким образом, полость между наружной поверхностью ротора и внутренней поверхностью статора разделена лопатками на самостоятельные секторы – камеры.
Сжатый воздух через канал поступает в сектор полости, ограниченной двумя соединительными лопатками, расширяется в ней и вращает ротор в направлении лопатки, больше выступающей из прорези и имеющей большую площадь, чем смежная. По каналу воздух поступает под торец лопаток и обеспечивает их уравновешивание. Вращение ротора расширяющимся воздухом продолжается до тех пор, пока не откроется выхлопное окно в атмосферу.
Дальнейшее вращение ротора до исходного положения происходит за счет вращающегося момента, развиваемого другим смежным сектором. Этот двигатель вращается только в одну сторону.
В число пневматических инструментов, включаемых в комплект передвижной компрессорной станции, обязательно входят бетоноломы (рис. 14.22) или отбойные молотки (рис. 14.23), которыми рыхлят мерзлый грунт, разрабатывают прочные грунты, взламывают цементобетон и асфальтобетон.
Рис. 14.22. Пневматический бетонолом:
1 - пружина; 2 - вентиль; 3 - рукоятка; 4 - крышка золотниковой коробки; 5 - коробка распределительного золотника; 6 - золотник; 7 -кожух ствола; 8 - ствол;
9 - втулка буксы; 10 - букса; 11 - ударник; 12 - стакан; 13 - пружина вентиля;
14 - кольцо; 15 - штуцер
Бетонолом (рис. 14.22) представляет собой пневматический инструмент ударного действия, преобразующий энергию упругости сжатого воздуха в механическую работу.
Воздух из воздухосборника компрессорной станции поступает к штуцеру 15 по гибкому резиновому шлангу. При нажатии на рукоятку 3, пружина 1 сжимается и воздух поступает под вентиль 2 к воздухораспределительному механизму автоматического действия, который состоит из золотника 6, крышки золотниковой коробки 4, золотниковой коробки 5, представляющей собой полый цилиндр с рядом радиальных и продольных отверстий.
 | |||
| |||
Сжатый воздух поступает в золотниковую коробку и по каналам золотника проходит в ствол 8, заставляя ударник 11 двигаться вниз.
В конце своего хода ударник ударяет по хвостовику рабочего инструмента (лома или лопаты), закрепленного в буксе 10.
К концу рабочего хода ударник своим телом перекроет каналы в корпусе ствола и создаст противодавление на стенку золотника. Из-за этого золотник изменяет свое положение и открывает каналы для доступа воздуха под противоположный торец ударника. Ударник начнет двигаться снизу вверх.
Затем золотник вновь возвращается в исходное положение и процесс повторяется. В конце рабочего хода при холостой работе бетонолома во избежание повреждения ударником внутри бусы 9 предусмотрено торможение ударника пневматическим буфером, образуемым воздухом между ударником и хвостовиком лома (лопаты).
Отбойный молоток – пневматический инструмент ударного действия, предназначенный для разрушения твёрдых и мёрзлых пород, асфальтобетонных и цементобетонных изделий и покрытий.
Принцип работы отбойного молотка аналогичен принципу работы бетонолома: схема работы отбойного молотка представлена на рис. 14.24.
Перфораторы имеют преимущественно клапанную систему воздухораспределения, обеспечивающую главное возвратно-поступательное движение ударника. Поворотное движение бура производится во время холостого хода поршня-бойка при его движении вверх.
|
Основной сборочной единицей перфоратора является корпус, состоящий из цилиндра, ствола и крышки, соединенных между собой стяжными болтами. Крышка корпуса снабжена рукояткой для удержания перфоратора при работе и переносе его оператором. Воздухораспределительное устройство, помещенное внутри цилиндра, осуществляет автоматическое изменение направления подачи сжатого воздуха для рабочего или холостого хода поршня-бойка, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре. В конце рабочего хода поршень-боек наносит удар по хвостовику буровой штанги.
В результате коронка бура внедряется в грунт, производя его разрушение. Поворот бура производится с помощью поворотного механизма, включающего в себя храповое колесо со стержнем, на конце которого нарезаны спиральные (винтовые) шлицы. Хвостовик стержня входит в шлицевое отверстие гайки, запрессованной в головке поршня-бойка. Поршень-боек сопряжен с шестигранной буровой штангой поворотными буксами.
При рабочем ходе поршня бойка спиральные шлицы поворачивают храповой стержень против часовой стрелки, а собачки проскальзывают по зубьям храпового колеса, препятствуя повороту храпового стержня в противоположную сторону (по часовой стрелке). Поршень, навинчиваясь на хвостовик неподвижного стержня, будет поворачиваться сам вместе с поворотной буксой и буром на определенный угол. Удержание бура в поворотной буксе перфоратора осуществляется специальным буродержателем.
Гибкие шланги, подсоединенные к муфтовому запорному вентилю воздухосборника компрессорной станции, обеспечивает свободную переноску пневмоинструмента в пределах своей длины.
Пневматические гибкие шланги (резинотканевые рукава) для подачи сжатого воздуха пневмоинструментам изготавливают из двух слоев резины и нескольких прокладок из ткани.
Поставляются рукава-шланги длиной до 20 м с внутренним диаметром до 75 мм, рассчитаны на давление сжатого воздуха до 10 кгс/см и допускают их нормальную эксплуатацию в интервале температур наружного воздуха от +500 С до –350 С.
Внутренний диаметр гибких резиновых шлангов подбирают в зависимости от расхода воздуха. Обычно в паспорте пневмоинструмента указывают требуемый внутренний диаметр шланга. Давление сжатого воздуха в инструменте снижается при чрезмерном увеличении.
Арматура и вспомогательное оборудование представляют собой различные переходники (тройники) и муфты, разъёмы и вентили, фильтры.