Материал: Механика. Учебное пособие. Рукин Ю.Б., Нилов В.А

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора заключается в следующем. При вращении коленчатого вала соединенный с ним шатун сообщает поршню возвратные движения. В рабочем цилиндре при этом возникает разряжение из-за увеличения объема, заключенного между днищем поршня и крышкой цилиндра, и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан, открывает его и поступает в цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление возрастет, открывается нагнетательный клапан и воздух поступает в трубопровод.

Взависимости от организации процесса сжатия в цилиндре поршневые компрессоры подразделяются на компрессоры простого и двойного действия, а также на компрессоры прямоточные

инепрямоточные (Рис. 13.1).

Вкомпрессоре простого действия (Рис. 13.1, а, в) цилиндр имеет только одну полость сжатия; подпоршневое пространство обычно соединяется с картером машины и находится под давлением всасывания.

Вкомпрессоре двойного действия (Рис. 13.1, б) обе полости (над и под поршнем) – рабочие. При движении поршня, например, вверх в полости над поршнем происходит сжатие, а в полости под поршнем — всасывание, и наоборот. Такая конструкция позволяет более полно использовать объем цилиндра и увеличить производительность на единицу объема, однако машина при этом усложняется. Поэтому компрессоры двойного действия применяются в машинах большой производительности.

Внепрямоточных компрессорах направления движения рабочего тела в цилиндре при всасывании и нагнетании противоположны.

Впрямоточных компрессорах всасывающий клапан расположен на поршне, а рабочее тело при всасывании и нагнетании движется в одном направлении.

Существенное преимущество непрямоточных многоцилиндровых машин состоит в возможности регулирования про-

169

изводительности путем принудительного открытия всасывающего клапана одного или нескольких цилиндров.

в)

Рис. 13.1

Недостаток непрямоточных машин состоит в значительном подогреве всасываемого рабочего тела вследствие теплового контакта полостей всасывания и нагнетания в крышке цилиндров.

Преимущество прямоточных машин в более свободном размещении клапанов, позволяющем увеличить проходное сечение и уменьшить гидравлическое сопротивление.

По конструктивным признакам различают крейцкопфные и бескрейцкопфные компрессоры. У крейцкопфных компрессоров

170

поршень 1 жестко связан со штоком, который соединен с ползу- ном-крейцкопфом 2 (Рис. 13.2).

Рис. 13.2

В крейцкопфе имеется палец, с помощью которого он соединяется с шатуном 3 (Рис. 13.2). Крейцкопфные компрессоры обычно выполняют двойного действия, а шток уплотняют с помощью сальника специальной конструкции. Важным достоинством крейцкопфных компрессоров является возможность создания машин, работающих без смазывания цилиндров. При этом сам крейцкопф и весь механизм движения работают с принудительным смазыванием.

У бескрейцкопфных, или тронковых, компрессоров поршни соединены с шатунами непосредственно с помощью поршневых пальцев (Рис. 13.3).

Роль крейцкопфа играет в этом случае сам поршень, передающий через боковую поверхность нормальное усилие на стенку гильзы цилиндра.

171

Рис. 13.3

13.2. Конструктивные схемы поршневых детандеров

Детандер – машина для охлаждения газа путем его расширения с отдачей внешней работы. Детандер относится к классу расширительных машин, но применяется главным образом не с целью совершения внешней работы, а для получения холода. Расширение газа в детандере – наиболее эффективный способ его охлаждения. Детандер используется в установках для сжижения газов и разделения газовых смесей методом глубокого охлаждения.

Наиболее распространены поршневые детандеры (Рис.

13.4).

Поршневые детандеры – машины объемного периодического действия, в которых потенциальная энергия сжатого газа преобразуется во внешнюю работу при расширении отдельных порций газа, перемещающих поршень. Торможение поршневых детандеров осуществляется электрогенератором и реже ком-

172

прессором. Применяются в основном в установках с холодильными циклами высокого (150–200 кГс/см2) и среднего (20– 80 кГс/см2) давлений на входе в машину.

3

Наиболее широко применяются поршневые детандеры с кривошипно-шатунным механизмом (Рис. 13.5), причем преобладают крейцкопфные машины.

Большинство поршневых детандеров имеет вертикальное одноцилиндровое исполнение с расположением цилиндра в верхней (Рис. 13.5, а) или нижней (Рис. 13.5, б) части машины. Поршень детандера обычно соединяется с крейцкопфом посредством самоустанавливающегося сочленения, обеспечивающего равномерность работы поршневого уплотнения и компенсацию погрешностей при установке цилиндра на раме машины. Вертикальные детандеры имеют несколько меньший и более равномерный по окружности износ цилиндров и поршней. Вертикальные машины занимают меньшую площадь, силы инерции возвратно движущихся масс действуют на фундамент вертикально и последний может быть выполнен более легким.

173