Поршневые компрессоры. Работа и принцип действия

Компрессор (от латинского слова compressio - сжатие) - энергетическая машина или устройство для повышения давления (сжатия) и перемещения газообразных веществ.

Компрессорная установка - это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования (газоохладителя, осушителя сжатого воздуха и т. д.).

Общепринятая классификация механических компрессоров по принципу действия, под принципом действия понимают основную особенность процесса повышения давления, зависящую от конструкции компрессора. По принципу действия все компрессоры можно разделить на две большие группы: динамические и объёмные.

Объёмные компрессоры

В компрессорах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура компрессоров данного типа разнообразна (более десятка видов), основные из которых: поршневые, винтовые, роторно-шесте-рён- чатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.

Рис. 1. Классификация объемных компрессоров

Поршневые компрессоры (рис. 2-3) могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные , смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.

Роторные компрессоры - это машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются на винтовые, ротационнопластинчатые, жидкостно-кольцевые, бывают и другие конструкции.

Рис. 2.

Рис. 3. : 1 - коленчатый вал; 2 - шатун; 3 - поршень; 4 - рабочий цилиндр; 5 - крышка цилиндра; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - нагнетательный клапан; 8 - воздухозаборник; 9 - всасывающий клапан; 10 - труба для подвода охлаждающей воды

Рис. 4.

В основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессорах имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V или W - образным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.

Действие одноступенчатого воздушного поршневого компрессора (рис. 3) заключается в следующем. При вращении коленчатого вала 1 соединённый с ним шатун 2 сообщает поршню 3 возвратные движения. При этом в рабочем цилиндре 4 из-за, увеличения объёма, заключённого между днищем поршня и крышкой цилиндра 5, возникает разрежение и атмосферный воздух, преодолев своим давлением сопротивление пружины, удерживающей всасывающий клапан 9, открывает его и через воздухозаборник (с фильтром) 8 поступает в рабочий цилиндр. При обратном ходе поршня воздух будет сжиматься, а затем, когда его давление станет больше давления в нагнетательном патрубке на величину, способную преодолеть сопротивление пружины, прижимающей к седлу нагнетательный клапан 7, воздух открывает последний и поступает в трубопровод 6. При сжатии газа в компрессоре его температура значительно повышается.

Для предотвращения самовозгорания смазки компрессоры оборудуются водяным (труба 10 для подвода воды) или воздушным охлаждением. При этом процесс сжатия воздуха будет приближаться к изотермическому (с постоянной температурой), который является теоретически самым выгодным. Одноступенчатый компрессор, исходя из условий безопасности и экономичности его работы, целесообразно применять со степенью повышения давления при сжатии до b = 7 - 8. При больших сжатиях применяются многоступенчатые компрессоры, в которых, чередуя сжатие с промежуточным охлаждением, можно получать газ очень высоких давлений - выше 10 Мн/м2. В поршневых компрессорах обычно предусматривается автоматическое регулирование производительности в зависимости от расхода сжатого газа для обеспечения постоянного давления в нагнетательном трубопроводе. Существует несколько способов регулирования. Простейший из них - регулирование изменением частоты вращения вала.

Принципы действия ротационного и поршневого компрессора в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора. Известны другие конструкции ротационного компрессора, в том числе винтовые, с двумя роторами в виде винтов. Для удаления воздуха с целью создания разрежения в каком-либо пространстве применяют роторные водокольцевые вакуумнасосы. Регулирование производительности ротационного компрессора осуществляется обычно изменением частоты вращения их ротора.

Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры (рис. 5), имеющие ротор 2 с пазами, в которые свободно входят пластины 3, ротор расположен в цилиндре корпуса 4 эксцентрично. При его вращении по часовой стрелке пространства, ограниченные пластинами, а также поверхностями ротора и цилиндра возрастать корпуса, в левой части компрессора будут возрастать, что обеспечит всасывание газа через отверстие 1. В правой части компрессора объёмы этих пространств уменьшаются, находящийся в них газ сжимается и затем подаётся из компрессора в холодильник 5 или непосредственно в нагнетательный трубопровод. Корпус ротационного компрессора охлаждается водой, для подвода и отвода которой предусмотрены трубы 6 и 7. Степень повышения давления в одной ступени пластинчатого ротационного компрессора обычно бывает от 3 до 6.

Рис. 5. : 1 - отверстие для всасывания воздуха; 2 - ротор; 3 - пластина; 4 - корпус; 5 - холодильник; 6 и 7 - трубы для отвода и подвода охлаждающей воды

Винтовые компрессоры

Конструкция винтового блока состоит из двух массивных винтов и корпуса. При этом винты во время работы находятся на некотором расстоянии друг от друга, и этот зазор уплотняется масляной пленкой. Трущихся элементов нет.

Таким образом, ресурс винтового блока практически неограничен и достигает более чем 200-300 тысяч часов. Регламентной замене подлежат лишь подшипники винтового блока.

Пластинчато-роторные компрессоры

Конструкция пластинчато-роторного блока состоит из одного ротора, статора и минимум восьми пластин, масса которых, а соответственно и толщина ограничены. На пластину в процессе работы действуют силы: центробежная и трения/упругости масляной пленки.

Так как масляная пленка нормализуется и становится равномерной и достаточной лишь после нескольких минут работы компрессора, то во время стартов и остановов идет трение пластин о статор и соответственно повышенный их износ и выработка.

Чем большее давление должен нагнетать такой блок, тем большая разницы давлений в соседних камерах сжатия, и тем большая должна быть центробежная сила для недопущения перетоков сжимаемого воздуха из камеры с большим давлением в камеру с меньшим. В свою очередь, чем больше центробежная сила, тем больше и сила трения в моменты пуска и остановки и тем тоньше масляная пленка во время работы - это является основной причиной, почему данная технология получила широкое распространение в области вакуума (то есть давление до 1 бара) и в области нагнетания давления до 0,3-0,4 МПа.

Так как масляная пленка между пластинами и статором имеет толщину всего несколько микрон, то любая пыль, тем более твердые частички крупнее размеров, выступают как абразив, который царапает статор и делает выработку по пластинам. Это приводит к тому, что возникают перепуски сжимаемого воздуха из одной камеры сжатия в другую и производительность заметно падает.

В отличие от небольших вакуумных насосов, где широко применяется пластинчато-роторная технология, в компрессорах большой производительности и давлением выше 0,5 МПа со временем необходимо будет менять весь блок в сборе, так как замена отдельно пластин эффективна лишь в случае восстановления геометрии статора, а такие большие статоры восстановлению (шлифовке) не подлежат.

Производители обычно не дают никаких данных по ресурсу пластинчато-роторного блока, так как он очень сильно зависит от качества воздуха и режима работы компрессора. Для газовых компрессоров, качающих газ практически не останавливаясь круглый год, ресурс может действительно достигать и более 100 тысяч часов потому, что масляная пленка равномерна и достаточна все время работы без остановок.

А при промышленном использовании, где разбор воздуха крайне неравномерен и компрессор запускают и останавливают десятки раз в день, большую часть времени нормальной для работы масляной пленки внутри блока нет, что является причиной агрессивного износа пластин. В таком случае ресурс блока не более 25 тысяч часов.

Динамические компрессоры

В компрессорах динамического принципа действия газ сжимается в результате подвода механической энергии от вала, и дальнейшего взаимодействия рабочего вещества с лопатками ротора. В зависимости от направления движения потока и типа рабочего колеса такие компрессоры бывают центробежные (рис. 6) и осевые (рис. 7).

Рис. 6. : 1 - вал; 2, 6, 8, 9, 10 и 11 - рабочие колёса; 3 и 7 - кольцевые диффузоры; 4 - обратный направляющий канал; 5 - направляющий аппарат; 12 и 13 - каналы для подвода газа из холодильников; 14 - канал для всасывания газа

Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал 1 с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы 12 и 13. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость. Сжатие продолжается в кольцевом диффузоре из-за снижения скорости газа, то есть преобразования кинетической энергии в потенциальную. После этого газ по обратному направляющему каналу поступает в другую ступень компрессор и т.д.

Получение больших степеней повышения давления газа в одной ступени (более 25-30, а у промышленных компрессоров - 8-12) ограничено главным образом пределом прочности рабочих колёс, допускающих окружные скорости до 280-500 м/сек. Важная особенность центробежных компрессоров (а также осевых) - зависимость давления сжатого газа, потребляемой мощности, а также КПД от его производительности. Характер этой зависимости для каждой марки компрессоров отражается на графиках, называемых рабочими характеристиками.

Регулирование работы центробежных компрессоров осуществляет различными способами, в том числе изменением частоты вращения ротора, дросселированием газа на стороне всасывания и другими.

Рис. 7. : 1 - канал для подачи сжатого газа; 2 - корпус; 3 - канал для всасывания газа; 4 - ротор; 5 - направляющие лопатки; 6 - рабочие лопатки

Осевой компрессор (рис. 7) имеет ротор 4, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток 6, на внутренней стенке корпуса 2 располагаются ряды направляющих лопаток 5, всасывание газа происходит через канал 3, а нагнетание через канал 1. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессорах между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2-1,3, то есть значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но КПД у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.

Зависимость давления, потребляемой мощности и кпд от производительности для нескольких постоянных частот вращения ротора при одинаковой температуре всасываемого газа представляют в виде рабочих характеристик. Регулирование осевых компрессоров осуществляется так же, как и центробежных. Осевые компрессоры применяют в составе газотурбинных установок.

Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому КПД и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически самому выгодному в данных условиях.

Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессоры обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.

Турбокомпрессоры - это динамические машины, в которых сжатие газа происходит в результате взаимодействия потока с вращающейся и неподвижной решётками лопастей.

Прочие классификации

По назначению компрессоры классифицируются по отрасли производства, для которых они предназначены (химические, холодильные, энергетические, общего назначения и т. д.). По роду сжимаемого газа (воздушный, кислородный, хлорный, азотный, гелиевый, фреоновый, углекислотный и т. д.). По способу отвода теплоты - с жидкостным или воздушным охлаждением.

По типу приводного двигателя они бывают с приводом от электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины. Дизельные газовые компрессоры широко используются в отдаленных районах с проблемами подачи электроэнергии. Они шумные и требуют вентиляции для выхлопных газов. С электрическим приводом компрессоры широко используются в производстве, мастерских и гаражах с постоянным доступом к электричеству. Такие изделия требуют наличия электрического тока, напряжением 110-120 Вольт (или 230-240 Вольт). В зависимости от размера и назначения, компрессоры могут быть стационарными или портативными. По устройству компрессоры могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми.

По конечному давлению различают:

Вакуум-компрессоры, газодувки - машины, которые отсасывают газ из пространства с давлением ниже атмосферного или выше. Воздуходувки и газодувки подобно вентиляторам создают поток газа, однако, обеспечивая возможность достижения избыточного давления от 10 до 100 кПа (0,01-0,1 МПа), в некоторых специальных исполнениях - до 200 кПа (0,2 МПа). В режиме всасывания воздуходувки могут создавать разрежение, как правило, 10-50 кПа, а в отдельных случаях - до 90 кПа и работать как вакуумный насос низкого вакуума;

Компрессоры низкого давления, предназначенные для нагнетания газа при давлении от 0,15 до 1,2 МПа;

Компрессоры среднего давления - от 1,2 до 10 МПа;

Компрессоры высокого давления - от 10 до 100 МПа.

Компрессоры сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 100 МПа.

Рис. 8.

Производительность компрессоров

Производительность компрессоров обычно выражают в единицах объёма газа сжатого в единицу времени (м3/мин, м3/час). Производительность обычно считают по показателям, приведённым к нормальным условиям. При этом различают производительность по входу и по выходу, эти величины практически равны при маленькой разнице давлений между входом и выходом, но при большой разнице, например, у поршневых компрессоров, выходная производительность может при тех же оборотах падать более чем в 2 раза по сравнению с входной производительностью, измеренной при нулевом перепаде давления между входом и выходом. Компрессоры называются дожимающими, если давление всасываемого газа заметно превышает атмосферное.

Агрегатирование компрессоров

Агрегатирование представляет собой процесс установки компрессора и двигателя на раму. В связи с тем, что компрессоры поршневого типа характеризуются неравномерной тряской, результатом которой при отсутствии соответствующего основания или опоры становится чрезмерная вибрация, агрегатирование должно выполняться с учетом качественно спроектированного фундамента.

Конструкция поршневого компрессора отличается от аналогов относительной простотой. Наряду с этим качеством не теряется надежность механизма. А в совокупности с относительно доступной стоимостью данные свойства можно причислить к достоинству подобной техники. И даже сегодня наряду с возрастающей интенсивностью эксплуатации более современных видов компрессорного оборудования популярность именно поршневых аппаратов не падает.

Для чего служит и какую функцию реализует

Устройство поршневого разнотипного компрессора позволяет получать с его помощью сжатый воздух. Соответственно, такая способность является весьма востребованной и в прежние, и в нынешние времена. Поэтому техника этого рода может задействоваться в разных сферах промышленности и на различных производственных объектах.

Коэффициент полезного действия таких агрегатов очень высок, но соответствующий уровень производительности техника данного рода выдает лишь при определенных значениях давления (от 1 МПа). Причем такие ограничения не являются недостатком, так как любой прочий вид оборудования со сходными характеристиками также способен выдавать наиболее высокую производительность лишь при определенных значениях давления.

Как устроен механизм и его принцип работы

Отличительные черты подобного оборудования зависят от его разновидности. Именно с учетом вида устройства можно разбирать все тонкости его функционирования. Однако можно оговорить основной принцип работы в общем для всех исполнений.

Смотрим видео, устройство поршневого агрегата:

Так, если рассматривать одноцилиндровый вариант, то в данном случае конструкцией будут предусмотрены следующие элементы:

Соответственно, если рассматривать компрессор двухпоршневой, то состав несколько расширится. Корпус такого устройства выполнен из чугуна. Поршень, расположенный в цилиндре, производит возвратно-поступательные движения. Доступ рабочей среды под пресс поршня осуществляется посредством специальных клапанов, которые находятся в верхней части цилиндра.

Смотрим видео, принцип работы компрессора:

Поршень приводится в движение посредством кривошипно-шатунного узла, который в свою очередь начинает движение после введения в работу привода, соединенного с валом. За каждый произведенный оборот вала выполняется два хода поршня. При непосредственном участии нагнетательного и всасывающего клапанов происходит разрежение и сжатие паров рабочей среды. Первый из названных процессов означает снижение давления, второй, наоборот, возрастание.

Виды поршневого компрессора

Механизмы цилиндров

Оборудование такого типа различают в соответствии с некоторыми особенностями конструкции. Одна из классификаций базируется на количестве используемых механизмом цилиндров:

Одноцилиндровый;
Двухцилиндровый;
Многоцилиндровый.

В данном случае конструкция отличается количеством основных узлов: цилиндров и, соответственно, поршней к ним.

Компрессор промышленный разнотипный поршневой встречается в разных исполнениях, отличных между собой по количеству ступеней для возможности сжатия рабочей среды:

Одноступенчатые;
Двухступенчатые;
Многоступенчатые.

Последний из названных вариантов является наиболее эффективным решением. Но кроме этого существуют и другие виды подобных устройств:

Вертикальные. Из названия понятно, что в данном случае цилиндры располагаются в соответствующей (вертикальной) плоскости.
Горизонтальные. Отличительной чертой данного рода техники является возможность выбрать исполнение с односторонним расположением цилиндров относительно вала или устройства с двусторонним расположением данных элементов.
Угловые. Такое решение подразумевает комбинированную установку цилиндров: и вертикально, и горизонтально. К данной группе относятся исполнения с цилиндрами, расположенными под некоторым углом наклона (V, W-образно).

Наилучшим вариантом являются модели, оснащенные цилиндрами, которые движутся навстречу друг другу, а располагаются они с двух сторон от коленчатого вала.

Отдельно следует сказать о таких устройствах, как компрессор высокопроизводительный двухпоршневый, так как данное исполнение представляет собой технику промышленного назначения ввиду своей высокой эффективности.

Преимущества и недостатки

Выбирая между современными технологиями в области производства компрессорного оборудования и классическим решением, ярким примером которого является поршневой агрегат, следует взвесить все плюсы и минусы. К явным достоинствам последнего из названных вариантов относится:

Простота устройства, что в результате обуславливает несложные действия по ремонту основных узлов. К тому же, если выбирается поршневой компрессор, принцип его работы очень прост, что позволяет при бережном обращении и регулярном обслуживании получить надежную машину.
Несложный процесс производства техники такого рода, что дополнительно влияет на итоговую стоимость изделия. Если сравнивать с винтовыми или центробежными аналогами, то поршневой агрегат обойдется дешевле, чем прочие варианты.
Ввиду большого количества видов подобного оборудования заметно увеличивается область его применения.
Механизм такого рода прекрасно справляется с поставленной задачей даже в суровых условиях.

Но любая техника имеет и недостатки, в данном случае следует отметить повышенный уровень шума, а дополнительно к тому еще и вибрацию во время работы агрегата. Эти свойства обуславливаются конструкцией, поэтому повлиять на них довольно сложно. Единственная мера, которая обычно предпринимается – выделение отдельного помещения.

Кроме этого нужно отметить и другой недостаток – частое обслуживание, без чего агрегат очень быстро выйдет из строя.

Расчет двухступенчатого поршневого компрессора или многоступенчатого аналога производится для того, чтобы можно было подобрать модель такого аппарата, соответствующую по своим характеристикам рабочим условиям. Иначе можно получить либо слишком производительную технику для простых задач, что неоправданно, либо недостаточно эффективное устройство, что повлечет за собой воздействие избыточных нагрузок.

Смотрим видео, критерии выбора аппарата:

По сути, расчет двухступенчатого или многоступенчатого поршневого компрессора не так сложен и состоит из ряда этапов:

Определение массовой производительности аппарата в соответствии с параметрами воздушной среды;
Расчет размеров основных узлов, в частности, цилиндров;
Получение кривой, характеризующей процесс сжатия рабочей среды;
Расчет мощности компрессора.

При выборе такого агрегата учитывается его целевое использование. Если принять во внимание тот факт, что полностью универсального устройства не существует, то следует подбирать модель в соответствии с теми нагрузками, которые будут на него возлагаться. За это в ответе уровень производительности агрегата. Чтобы определить, насколько долго проработает такая техника, нужно знать ее коэффициент внутрисменного использования или коротко КВИ. Чем он выше, тем дольше будет работать устройство.

Дополнительные функции приводят к удорожанию конструкции, однако они важны лишь в случае, когда техника приобретается с конкретной целью, для реализации которой как раз и нужны такие особенности механизма.

Например, если планируется использовать оборудование данного рода в качестве рабочего инструмента в области аэрографии, то необходимо обращать внимание на компактные и низкопроизводительные агрегаты, что позволит творить в масштабах листа А3.

Средняя стоимость устройств популярных марок колеблется в пределах 5 000-6 000 руб., при этом пользователь получает оборудование FUBAG и ELITECH довольно высокой степени эффективности (180 л/мин.) при рабочем давлении 8 бар.

Сжатые газы широко применяются в разных сферах деятельности. Такая технология стала разновидностью получения энергии. Свойства сжатого воздуха используются для выполнения разных работ: накачивание резиновых изделий, окрашивание материалов, продувание соединений, взаимодействие с пневматическим инструментом. Для получения сжатого воздуха используются компрессоры. Ниже подробно рассмотрим их устройство, виды и принцип работы.

Что это такое

Компрессор представляет собой устройство, которое сжимает газообразные вещества и подаёт их под давлением. Несмотря на множество разновидностей, все аппараты имеют основные элементы:

Двигатель.
Привод.
Нагнетающая установка.
Ёмкость для сжатого воздуха.
Соединительные шланги и трубы.

Все компрессоры имеют альтернативные основные элементы

Принцип действия всех устройств заключается в том, что в ёмкость нагнетается воздух или газ. Рабочее вещество сжимается каким-либо способом. И под давлением поступает на выход через шланг или трубу.

Технические характеристики агрегата

Основные параметры компрессора:

мощность;
производительность;
давление;
объём ресивера;
напряжение в сети.

Мощность показывает энергетический потенциал прибора. Но трение деталей образует потери мощности. Поэтому нужно подбирать устройство с некоторым запасом, например, 30 процентов.

Производительность означает, сколько литров сжатого газа в минуту может нагнать аппарат. Так как величина производительности указывается для окружающей температуры в 20 градусов, выбирайте прибор с запасом около 40 процентов от значения.

Давление указывают в барах и атмосферах. Имейте в виду, что они примерно равны. Этот параметр показывает силу сжатия воздуха. Во время работы давление меняется. Оно колеблется в пределах 60–100 процентов от максимального.

Объём ресивера - это ёмкость бака, который наполняется сжатым воздухом. Он нужен для того, чтобы продлить рабочий цикл компрессора. Чем больше бак, тем дольше будет цикл и медленнее его наполнение.

Параметр напряжения показывает, от какой сети работает прибор. Трёхфазный компрессор вы не сможете использовать дома. Так как ему нужно напряжение 380 В. Также обращайте внимание на частоту. Она должна быть равна 50 Гц.

Виды компрессоров и их назначение

Компрессоры нашли широкое применение в быту, медицине и различных отраслях промышленности. Это обусловлено большим разнообразием видов и типов устройств. Перед выбором аппарата определите задачи, для которых он покупается.

Все аппараты делятся на три больших класса:

динамические. Сжатие газа происходит под воздействием вала, подводящего механическую энергию. Далее, роторные лопатки передвигают газ. Такие агрегаты используются в авиации;
объёмные. Здесь рабочая камера изменяет свой объём, создавая давление. Объёмные компрессоры нашли своё применение везде: на разных производствах и в быту;
термокомпрессоры. Вместо газа и воздуха сжимается жидкость. Из неё выделяется тепло и энергия, которые используются для передачи на нагрузку. Применяются в пищевой, химической и перерабатывающей отраслях промышленности.

Динамические компрессоры делятся на следующие виды:

центробежные;
осевые;
турбокомпрессоры.

Объёмные компрессоры имеют большую номенклатуру:

поршневые;
винтовые;
роторно-шестерёнчатые,
мембранные,
жидкостно-кольцевые;
воздуходувки Рутса;
спиральные;
с катящимся ротором;
газовые;
воздушные;
линейные;
инверторные;
ротационно-пластинчатые.

Объёмные аппараты самые востребованные. Рассмотрим наиболее распространённые из них.

Воздушные и газовые отличаются типом сжимаемого вещества. Это может быть воздух, азот, хлор, кислород, гелий, фреон или другой газ.

У мембранных компрессоров в рабочей камере расположена мембрана, которая колеблется и сжимает воздух. Могут работать при высоких и низких температурах. Они используются на северных широтах и в тропическом климате.

Поршневые устройства отличаются возвратно-поступательным движением поршня, которое передаётся от двигателя. Обладают небольшими размерами и их легко эксплуатировать. Поэтому они используются на маленьких производствах и в быту.

У поршневого компрессора воздух сжимается под действием движения поршня

У винтовых компрессоров рабочий блок включает два больших винта, заключённых в корпус. Они расположены на некотором расстоянии друг от друга. Чтобы убрать зазор между этими элементами, применяется масляная плёнка. Поэтому винты не трутся. А ресурс работы становится неограниченным.

У винтового компрессора два винта вращаются, сжимают воздух и не трутся друг об друга

Линейные машины не имеют звена, способного преобразовывать вращение ротора в движение поршня. Здесь используется обмотка с электромагнитным полем.

Инверторные компрессоры управляются электронным блоком. Этим обусловлено их название. По сути, инверторным может быть любой компрессор с электронным управлением.

Различают два типа привода:

прямой;
ременной.

В прямом приводе вал двигателя соединён напрямую с коленчатым валом компрессора.

У ременных аппаратов крутящий момент двигателя на вал компрессора передаётся посредством ремня и двух шкивов. Эти компрессоры обладают более низкой скоростью вращения двигателя, но высокой производительностью. Потому что у них улучшена система охлаждения. Её использование увеличивает износостойкость. А проскальзывание ремня предотвращает поломку двигателя, когда поршень заклинивает. Такие аппараты более долговечны и надёжны.

Поршневые компрессоры бывают двух видов:

масляные;
безмасляные.

В масляном устройстве масло заливается в картер с коленчатым валом. А в безмасляном для смазки и газа используются не соприкасающиеся каналы. Поэтому воздух получается чистым и без примесей. Масляные поршневые машины являются источником сжатого газа для пневматического инструмента. А для работы краскопультом подойдёт безмасляный аппарат.

По типу питания компрессоры бывают:

сетевые;
аккумуляторные;
работающие от прикуривателя или аккумулятора автомобиля;
бензиновые. Вместо подключения к сети нужно заливать топливо в бак. Делятся на поршневые и винтовые. Последние обладают большой выносливостью. Их используют спасатели, дорожные работники, строители.

Делаем выводы

Для непродолжительных редких работ дома или в гараже подойдёт масляный компрессор с прямым приводом. Такой же аппарат нужен для пневмоинструмента. Частички масла в воздушном канале будут способствовать автоматической смазке элементов. А для покраски используйте безмасляный компрессор.

Для накачки шин подойдёт небольшой прибор с прямым приводом или специальный автомобильный компрессор. Его можно подключать к прикуривателю или аккумулятору машины.

Для более продолжительных работ подбирайте поршневой аппарат с ременным приводом. А если вы собираетесь эксплуатировать компрессор постоянно, то вам нужен винтовой компрессор, обладающий износостойкостью и высокой производительностью.

При работах в экстремальных температурных режимах используют мембранные компрессоры.

Когда вы определились с видом будущего устройства, рассмотрите необходимые технические параметры. Не забывайте о запасе мощности и производительности. Для правильного выбора аппарата под пневмоинструмент ознакомьтесь с характеристиками самого инструмента, чтобы компрессор не использовался на износ или впустую.

Таблица: технические характеристики различного инструмента для подбора компрессора

Рейтинг

Самый популярный компрессор на сегодняшний день - это Metabo Classic Air 255. Он имеет хорошую производительность при небольшом ресивере. Давление регулируется редуктором с манометром. Наличие специальных колёс создаёт удобство при транспортировке.

Компрессор Metabo Classic Air 255 имеет хорошую производительность и регулятор давления

Второе место занимает Elitech КМП 360/50. У него установлены не только колёса, но и ручка, которые закреплены на ресивере. За одну минуту может сжать 350 литров воздуха.

Компрессор Elitech КМП 360/50 удобно перемещать с помощью ручки и колёс

Третье место принадлежит компрессору Elitech Кр 2047/100/2.2. У него высокая производительность, но крупные габариты. Поэтому аппарат имеет усиленную защиту от перегрева.

У компрессора Elitech Кр 2047/100/2.2 крупные габариты, поэтому он снабжён качественной защитой от перегрева

Четвёртым идёт «итальянец» Abac B 3800 B 200 CT. Он сжимает около 500 л/мин. Он предназначен для трёхфазной сети. Имеет ременной привод, что обеспечивает продолжительную работу. Таким агрегатом можно одновременно обеспечить воздухом несколько инструментов.

Компрессор Abac B 3800 B 200 CT крупный и мощный. Способен подавать газ на несколько пневмоинструментов одновременно

На пятом месте менее производительный и небольшой аппарат Fini Ciao 50/230. У двигателя имеется кожух для шумопоглощения и защита от перегрева. Установлены колёса и ручка. Прямой привод. Этот безмасляный компрессор идеально подойдёт для покрасочных работ и использования любого пневматического инструмента.

Безмасляный компактный компрессор Fini Ciao 50/230 подойдёт для покрасочных работ

Таблица: сравнение технических характеристик рейтинговых моделей

Отзывы

Компрессор Кратон Hobby 260/24 приобрел в магазине абсолютно новый, пользуюсь им до сих пор, эта вещь всегда пригодится в гараже, колесо накачать как на машине так и на мокике или велосипеде, где-то что-то продуть, места много не занимает, имеет автоматический регулятор давления воздуха в рессивере, у меня выключается на восьми очках. Его я использовал даже при покраске переднего и заднего бамперов на своем автомобиле, правда компрессор практически не выключался, слишком большой расход воздуха да и объем в 24 литра маловат для таких работ. Вообщем полезная и удобная штука, в хозяйстве нужно всё.
Компрессор Кратон Hobby 260/24 можно использовать для накачки шин, бассейнов и покраски

medalist
http://otzovik.com/review_2813816.html

Компрессор Metabo Basic 250–50 W был приобретен к нам авто мастерскую около полу года назад. Компрессор себя показал в работе очень хорошо работает практически бесшумно. Огромный плюс этого компрессора что у него есть колеса, что облегчает его передвижение с места на место при необходимости. Компрессор Metabo Basic 250–50 W очень быстро нагнетает воздух в баллон что тоже очень хорошо. Компрессор Metabo Basic 250–50 W прост в эксплуатации. Как только его к нам привезли мы подключили все шланги подключили питание и все он готов к работе.
Компрессор Metabo Basic 250–50 W работает бесшумно и быстро нагнетает воздух

GARFELD
http://otzovik.com/review_1732817.html

Для домашних работ совершенно не нужны многоцилиндровые ременные агрегаты. Некоторые сомнения вызвал лишь объем ресивера у предстоящей покупки. «Классические» 25 литров я счел недостаточными, а модели на 50 литров, показались мне слишком громоздкими. К счастью, довольно быстро обнаружил интересный промежуточный вариант. Агрегат ECO AE-401 представляет собой поршневой одноцилиндровый масляный коаксиалный компрессор с прямым приводом. Объем его ресивера - 40 литров. Но главное достоинство компрессора - оригинальная вертикальная компоновка, благодаря которой он занимает совсем немного места. Сделан агрегат, естественно в Китае, по лицензии итальянской фирмы ECO.
Компрессор ECO AE-401 компактный, лёгкий, прост в эксплуатации

Бартимеус
http://otzovik.com/review_2584585.html

Достоинства автомобильного компрессора Агрессор AGR-80: большая комплектация, сумочка, скорость накачки. Три года пользуюсь данным компрессором, все полностью устраивает, качаю не только колеса, но и лодку когда еду на рыбалку. Стандартная комплектация позволяет без лишних покупок накачивать много гаджетов.
Автомобильный компрессор Агрессор AGR-80 имеет хорошую комплектацию и скорость накачки

Iborisenko
http://otzovik.com/review_3294789.html

Компрессор Etalon 200/25 эффективный, универсальный, не дорогой, надёжный, удобная конструкция, множество насадок. Выдаёт он аж 8 атмосфер и это позволяет надуть практически любую шину в считанные секунды, а это очень радовало! к компрессору продаются насадки для покраски автомобиля или иных поверхностей и для обработки днища. Комплект был приобретён немедленно. Компрессор даже брал на дачу и переделывал штуцер на советском опрыскивателе, чтобы не качать вручную как раньше. Секунда и вперед на деревья. Очень хороший и надёжный компрессор. Такой непременно должен быть в хозяйстве, особенно автомобильном. Он себя окупит несколько раз. И докажет на деле что деньги потрачены не зря.
Компрессор Etalon 200/25 очень быстро накачивает шины, опрыскивает деревья, красит

chernyakov
http://otzovik.com/review_2093924.html

Принцип работы компрессора: пользуемся аппаратом правильно и безопасно

От правильного использования компрессора зависит качество его работы и срок службы.

Установите компрессор в сухом и чистом месте. Угол наклона не должен превышать 15 градусов. Между вентиляционной решёткой аппарата и ближайшим препятствием должно быть не менее 50 см. А расстояние до пневматического инструмента около трёх метров. При окрашивании брызги не должны попадать на корпус устройства. Если это происходит, значит, компрессор стоит слишком близко.
Проверьте уровень масла. Если его недостаточно, долейте. Используйте то, которое рекомендовал производитель в инструкции. Включите компрессор. При первом запуске прогоните агрегат 15–20 минут вхолостую.
После первого часа работы подтяните крепёжные соединения.

Рабочее помещение необходимо проветривать или пылесосить во избежание попадания пыли внутрь аппарата.

при использовании компрессора с пневматическим инструментом надевайте защитную одежду. Чтобы не повредить слух, используйте специальные наушники;
для работы с краскораспылителем запаситесь защитными перчатками и комбинезоном;
не забывайте про глаза. Для них есть пластиковые очки;
при подключении травмоопасных инструментов, таких, как перфоратор или шлифмашина, надевайте нескользкую обувь и плотные рукавицы;
не забывайте отключать компрессор от сети при проведении технического обслуживания;
не трогайте аппарат мокрыми руками во включённом состоянии. Не оставляйте компрессор под открытым небом без навеса;
повреждённый ресивер подлежит замене. Его нельзя эксплуатировать после сварки;
не используйте компрессор не по назначению. Например, для наполнения баллонов акваланга.

Компрессор можно подключать к аккумулятору

Вам понадобятся провода с металлическими зажимами «крокодил». Аккумулятор зарядите и выключите. Подключите провода к компрессору и клеммам аккумулятора, соблюдая маркировку: плюс к плюсу, а минус к минусу.

При подключении компрессора к аккумулятору крокодилами нужно соблюдать полярность

Использование компрессора зимой

Если компрессор находится на морозе, но не используется при минусовой температуре, то хладагент конденсирует в масле. При запуске происходит поломка агрегата. Во избежание неприятностей применяют различные средства:

Как и когда проводить обслуживание аппарата

Чтобы избежать частых поломок устройства, Нужно регулярно производить его техническое обслуживание.

Фиксируйте отработанное компрессором время, чтобы через каждые 500 часов менять масло и фильтры. Вместе с этой процедурой протирайте лепестковые клапаны и прокладку. Воздушный фильтр, который стоит на входе, очищайте и промывайте каждые 7–10 дней. Перед включением сливайте влагу из ресивера. Для этого открутите клапан, расположенный в днище.

Клапан для слива влаги из ресивера расположен в днище

Раз в полгода очищайте баллон средствами, описанными в инструкции. В конце работы через спускной клапан выпускайте воздух и отсоединяйте компрессор от сети.

После работы компрессора через спускной клапан выпускают воздух

Если аппарат долго не включали, перед запуском извлеките воздушный фильтр и очистите его пылесосом или продувкой. Пользуйтесь только заземлёнными розетками.

Замена масла

Отключите компрессор от сети и выпустите весь воздух из ресивера. На манометрах должны быть нули.
Отрежьте горлышко пластиковой бутылки под углом.
Для слива масла обрезают бутылку под углом
Подставьте ёмкость выступающим краем под крышку компрессора. Открутите гайку. Слейте масло.
Выступающий край бутылки нужно подставить под крышку так, чтобы масло не выливалось на ресивер
Открутите болты крепления крышки. Снимите её и резиновую прокладку.
Смочите небольшую малярную кисть бензином или керосином и смажьте все детали, которые соприкасались с маслом, чтобы лучше промыть. Протрите всё чистой тряпкой и соберите.
Закрутите гайку сливного отверстия. Налейте новое масло в кратер.
Новое масло заливают после закручивания гайки сливного отверстия
Оно должно доходить до уровня контрольной отметки в смотровом окошке. Закройте горловину кратера.
Уровень масла виден в смотровом окне

Как почистить

Открутите все клапаны и очистите их от грязи.
Снимите и продуйте воздушный фильтр. Он находится на головке цилиндра. Фильтров может быть от 1 до 3, в зависимости от количества цилиндров.
Воздушный фильтр нужно снять и почистить
Снимите головку цилиндра. Открутите болты, которые держат поршень в резервуаре для масла.
Поршни закреплены болтами в масляном резервуаре
Извлеките поршень и промойте его вместе с головкой и клапанами керосином.
Грязный поршень нужно промыть керосином
Соберите детали.

Видео: как разобрать и почистить компрессор

Устранение распространённых неисправностей своими руками

У компрессора возникают частые неисправности, которые можно устранить самостоятельно и не тратить время на обращение в мастерскую.

Аппарат работает и не качает воздух

Эта неисправность обусловлена утечкой воздуха.

Видео: поиск и устранение утечки воздуха

Проверьте прокладку и клапаны головки цилиндра. Их повреждение влияет на процесс нагнетания воздуха.

При запуске двигателя перегорает предохранитель или срабатывает автомат термозащиты

Предохранитель перегорает или срабатывает термозащита, если мощность предохранителя ниже мощности компрессора. Проблема решается заменой. Вторая причина кроется в реле напряжения. Отключите его контакты от цепи. Если компрессор возобновил работу, замените реле.

Двигатель гудит, но не работает или работает на малых оборотах

Если напряжение в сети нестабильно, то во время скачков двигатель работает некорректно. Установите стабилизатор или отключите от сети другие устройства.
При нормальном напряжении слишком большое давление в ресивере не даёт нагнетаться воздуху. Выключите компрессор на 20 секунд. Если после включения работа не восстановилась, замените реле давления.
Реле давления влияет на работу нагнетателя
Открутите перепускной клапан.
Грязный воздушный фильтр способствует перегреву компрессора
Как сделать компрессор своими руками
Для работы вам понадобятся:
- компрессор от холодильника;
- металлический баллон для хранения газов или жидкостей под давлением;
- реле давления РДМ-5;
- статический манометр;
- редуктор с диапазоном регулирования 1–10 Атм;
- манометр для редуктора;
- фильтр для маслоотделения. Он нужен только в том случае, если вы собираетесь использовать компрессор для покраски;
- фитинги;
- тройники;
- хомуты;
- сантехнические прокладки и лента;
- силиконовый герметик;
- кабель;
- клавишный выключатель;
- штекер;
Для удобства установки и перемещения купите в мебельном магазине 4 ролика, 4 болта М8*25 с гайками и шайбами. Вы будете делать сборку на двух уровнях. Параметры D, W, D2, W2 зависят от размеров ресивера.
Гайки нужно затянуть так, чтобы плотно обжать лентой ресивер
Для закрепления компрессора на втором этаже подставки просверлите в его ножках отверстия.
Теперь соберите схему подключения. Вилку с выключателем соединяет фазный провод L. Далее, он идёт на реле. Второй провод вилки подключается к заземляющей клемме реле. Оба провода от реле ведутся к блоку запуска на компрессоре. Он выполнен в виде коробочки на корпусе.
Подключение электрических деталей к проводу с вилкой
Все соединения заизолируйте.

При своевременном соблюдении правил технического обслуживания и использования компрессор долго будет находиться в рабочем состоянии. А ремонт не придётся делать часто. Не забывайте прогревать аппарат перед запуском при отрицательной температуре.

Компрессор - аппарат для сжатия воздуха или газа. Компрессоры используются в производстве, там, где непосредственно необходим сжатый воздух (пневматический инструмент, краскопульты и т.д). Кроме того, без компрессора не обходятся и бытовые приборы - холодильные установки, где эксплуатируется принцип охлаждения хладагента при его расширении.

Основные характеристики компрессора - степень компрессии (сжатия) и объем воздуха или газа , который он может нагнетать. Степень сжатия - это отношение максимального выходного давления паров хладагента к максимальному входному.

Наиболее распространены компрессоры двух типов (по принципу действия):

Поршневые - с возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах
Ротационные, винтовые и спиральные - с вращательным движением рабочих частей.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры используются чаще всего. Принцип их работы показана на схеме.

При движении поршня (3) вверх по цилиндру компрессора (4) рабочий газ сжимается. Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал (6) и шатун (5).
Под действием давления газа открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора.
На схеме 1 показана фаза всасывания газа в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан (12). Газ попадает в рабочее пространство компрессора.
На схеме 2 показана фаза сжатия газа и его выхода из компрессора. Поршень поднимается вверх и сжимает пар. При этом открывается выпускной клапан компрессора (1) и газ под высоким давлением выходит из компрессора.

Основные недостатки поршневых компрессоров:

Пульсации давления газа на выходе, приводящие к высокому уровню шума.
Большие нагрузки при пуске, требующие большого запаса мощности и приводящие к износу компрессора.

Ротационные компрессоры вращения

Принцип работы ротационных компрессоров вращения основан на всасывании и сжатии газа при вращении пластин. Их преимущество перед поршневыми компрессорами состоит в низких пульсациях давления и уменьшении тока при запуске.

Существует две модификации ротационных компрессоров:

Со стационарными пластинами
С вращающимися пластинами

Компрессор со стационарными пластинами

В компрессоре со стационарными пластинами рабочий газ сжимается при помощи эксцентрика, установленного на ротор двигателя. При вращении ротора эксцентрик катится по внутренней поверхности цилиндра компрессора, и находящийся перед ним воздух сжимается, а затем выталкивается через выпускной клапан компрессора. Пластины разделяют области высокого и низкого давления внутри цилиндра компрессора.

Газ заполняет имеющееся пространство
Начинается сжатие газа внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
Сжатие и всасывание продолжается
Сжатие завершено, пар окончательно заполнил пространство внутри цилиндра компрессора.

Компрессор с вращающимися пластинами

В компрессоре с вращающимися пластинами газ сжимается при помощи пластин, закрепленных на вращающемся роторе. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра компрессора. Края пластин плотно прилегают к поверхности цилиндра, разделяя области высокого и низкого давления. На схеме показан цикл всасывания и сжатия пара.

Пар заполняет имеющееся пространство
Начинается сжатие пара внутри компрессора и всасывание новой порции хладагента
Сжатие и всасывание завершается.
Начинается новый цикл всасывания и сжатия.

Спиральные компрессоры SCROLL

Такой компрессор состоит из двух стальных спиралей. Они вставлены одна в другую и расширяются от центра к краю цилиндра компрессора. Внутренняя спираль неподвижно закреплена, а внешняя вращается вокруг нее.

Спирали имеют особый профиль (эвольвента), позволяющий перекатываться без проскальзывания. Подвижная спираль компрессора установлена на эксцентрике и перекатывается по внутренней поверхности другой спирали. При этом точка касания спиралей постепенно перемещается от края к центру. Газ, находящийся перед линией касания, сжимаются, и выталкиваются в центральное отверстие в крышке компрессора. Точки касания расположены на каждом витке внутренней спирали, поэтому пары сжимаются более плавно, меньшими порциями, чем в других типах компрессоров. В результате нагрузка на электродвигатель компрессора снижается, особенно в момент пуска компрессора.

Через входное отверстие в цилиндрической части корпуса, поступающий воздух охлаждает двигатель, затем сжимается между спиралей и выходит через выпускное отверстие в верхней части корпуса компрессора.

Недостатки спиральных компрессоров:

Сложность изготовления.
Необходимо очень точное прилегание спиралей и герметичность по их торцам

Винтовые компрессоры

Существуют две модификации этого типа:

С одинарным винтом
С двойным винтом

Винтовой компрессор с одинарным винтом

Модели с одинарным винтом имеют одну или две шестерни-сателлита, подсоединенные к ротору с боков.

Сжатие газа происходит с помощью вращающихся в разные стороны роторов. Их вращение обеспечивает центральный ротор в виде винта.

Воздух поступает через входное отверстие компрессора, охлаждает двигатель, затем попадает во внешний сектор вращающихся шестеренок роторов, сжимается и выходит через скользящий клапан в выпускное отверстие.

Винты компрессора должны прилегать герметично, поэтому используется смазывающее масло. Впоследствии масло отделяется от газа в специальном сепараторе компрессора.

Винтовой компрессор с двойным винтом

Модели с двойным винтом отличаются использованием двух роторов - основного и приводного.

Винтовые компрессоры не имеют впускных и выпускных клапанов. Всасывание хладагента постоянно происходит с одной стороны компрессора, а его выпускание - с другой стороны. При таком способе сжатия паров уровень шума гораздо ниже, чем у поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры позволяют плавно регулировать мощность холодильной машины с помощью изменения частоты оборотов двигателя.

В настоящее время на рынке представлено большое разнообразие модификаций поршневых компрессоров. Существует множество моделей одноступенчатых, многоступенчатых компрессоров, одностороннего, двустороннего всасывания, сальниковых и бессальниковых агрегатов и пр. Ряд поршневых компрессоров необходимо смазывать минеральными маслами, другие в этом не нуждаются. Основные модели поршневых компрессорных установок можно классифицировать по типу привода, уровню конечного давления, количеству ступеней сжатия и виду исполнения.

Можно выделить следующие типы поршневых компрессоров:

одинарного (бескрейцкопфные) или двойного действия (крейцкопфные);
масляные и безмасляные (сухого трения или сухого сжатия);
горизонтальные, вертикальные, угловые по расположению цилиндров
по количеству ступеней – многоступенчатые, одноступенчатые.
с различным количеством цилиндров.

По типу привода компрессоры делятся на установки:

с прямым приводом (обеспечивают существенную экономию электрической энергии, демонстрирует более низкий уровень шума относительно агрегатов с ременным приводом, и имеют более высокий показатель КПД);
с ременным приводом (демонстрируют меньшие динамические нагрузки при запуске благодаря проскальзыванию ременной передачи).

По уровню давления на выходе поршневые компрессоры делятся на агрегаты низкого давления (диапазон от 5 до 12 бар), среднего (диапазон от 2 до 100 бар) и высокого (диапазон от 0 до 1000 бар).

По количеству ступеней сжатия поршневые компрессорные установки бывают многоступенчатыми, двухступенчатыми и одноступенчатыми. В компрессорах многоступенчатого сжатия важно не допускать чрезмерного повышения температуры сжимаемого газа (не более 180 °С), так как существует опасность взрыва и возгорания.

По виду исполнения данные агрегаты делятся на стационарные установки и мобильные (передвижные).

Материал корпуса - чугун. В корпусе расположены цилиндр и картер. Коленчатый вал находится в картере. Масло для смазки деталей заливают в нижнюю часть картера. В подшипниках находятся коренные шейки коленчатого вала. Сальник как уплотнение шейки вала от утечки хладагента. Маховик напрессован на шейке вала. Вращение от электродвигателя через ременную передачу.

Поршневой компрессор в разрезе

Шатун и поршень соединяют поршневым пальцем. Движение поршня до крайнего положения цилиндров на значение 2-го радиуса кривошипа.

Уплотнение поршня: кольца. Пары хладагента не попадают в картер.

Всасывающий и нагнетательный клапан в камерах на головке цилиндра.

Назначение: перекрывают отверстия между камерой и цилиндром.

Подсоединение испарителя с всасывающим трубопроводом, конденсатор с нагнетательным трубопроводом.

По виду расположения в установке цилиндров поршневые компрессоры подразделяют на вертикальные, горизонтальные и угловые.

Угловое размещение Цилиндры могут размещаться в одних рядах вертикально, в других — горизонтально. В этом случае речь о прямоугольных компрессорах. Расположение цилиндров бывает V-образным и W-образными (компрессоры бывают по расположению цилиндров соответственно V- и W-образными).

У-образное расположение цилиндров:

компрессоры для воздуха
холодильные одноступенчатые (аммиак или фреоне)
холодильные двухступенчатые (аммиак)

Вертикальное размещение . У вертикальных установок цилиндры расположены вертикально. Количество цилиндров определяет область применения компрессора и давления на нагнетании. На рисунке ниже представлен крейцкопфный компрессор двойного действия. На раме (материал:чугун, литая) зафиксированы цилиндры в несколько рядов. Сколько рядов столько колен у коленчатого вала, расположенного на коренных подшипниках. По длине коленвала и расстоянию между цилиндрами подбирают требуемое количество подшипников. Привод от электродвигателя посредством муфты или клиноременной передачи. Маховик - это полумуфта на валу. Шкив привода смонтирован на торцевой части вала.

Клапаны на всасе и нагнетании - пластинчатые, самодействующие. Такие компрессоры могут быть изготовлены с одной до четырех ступеней сжатия и иметь одно- и двухрядное исполнение.

Горизонтальное размещение . У горизонтальных компрессорных установок цилиндры могут размещаться как с одной стороны, так и с двух на коленчатом валу.

Оппозитное исполнение (расположение цилиндров с двух сторон на коленчатом валу) поршневых компрессоров средней и высокой производительности - это результат технологического прогресса. Поршни двигаются на встречу друг другу. Таким компрессорам присущи высокая динамичность и уравновешенность, компактность и небольшой вес.

Установки с небольшой или средней производительностью имеют прямоугольную конструкцию и У-образное размещение цилиндров. Благодаря улучшенной производительности, оппозитные компрессоры чаще используются, чем стандартные устройства.

Приведем пример горизонтального крейцкопфного компрессора двойного действия с оппозитным размещением цилиндров. Поршни движутся во взаимно-противоположном направлении. Такие конструкции компактны, имеют большую скорость работы. Монтаж таких установок несложен благодаря удобному расположению аппаратура между ступенями и магистралями. Части компрессора при поставке могут поставляться укрупненными узлами-блоками.

Цилиндры в оппозитных компрессорах могут располагаться в 2-, 4-и 6 рядов. См. рисунок выше. Отработавшее масло в нижней части рамы коробчатой формы (материал чугун, литая). Перегородки, расположенные поперек ребра, стяжки и распорки сверху создают жесткость рамы основания. По кол-ву рядов цилиндров подбирают коренные подшипники, их может быть 3, 5 и 7 соответственно. 2 упорные подшипника имеют вкладыши с тонкими стенами и расположены у привода.

Крупные компрессоры, у которых 8 рядов цилиндров от иностранных заводов изготовителей имеют 2 отдельные рамы (коробчатая форма). Приводной механизм размещается между рамами. Направляющие крейцкопфов смонтированы с каждой стороны рамы и прикреплены к фланцам, расположенным вертикально. Качающиеся опоры используют для монтажа направляющих к раме в небольших компрессорах. Опорные лапы с жестким креплением требуются для направляющих в других компрессорах.

Количество рядов цилиндров совпадает с количеством шатунных шеек на коленвалах. Крепление шатунных шеек на 180° по парам (щека общая). В компрессорах с 4 рядами разворот пары шатунных шеек на 90° относительно другой. Если 6 рядов, то разворот уже на 120°.

Чугун используют в качестве материала литых цилиндров для первых 3х ступеней. Крышки цилиндров имеют рубашки с водным охлаждением. Исключение 1я ступень холодильного компрессора. Сталь (кованые цилиндры) идет в качестве материала в остальных ступенях. Для охлаждения используют разъемные кожухи. В зависимости от размеров и кол-ва цилиндров в ряду у них 1 или 2 качающиеся опоры. Клапаны обычно устанавливают прямоточные.

Компрессор приводится в действие от электродвигателя с неразъемным ротором. Ротор -консольный конец вала, а неразъемный статор - фундамент. Иногда на некоторых типах компрессоров ротор может быть на приставном валу.

Поршни. На первых 3х ступенях сжатия поршень двойного действия, изготовленный обточкой (скользящий тип). На следующих ступенях ставят дифференциальные поршни. Составные части сальникового уплотнения - это сальник, предсальник и маслосниматель.

Клапаны. Некоторые конструкции и типы клапанов более соответствуют имеющимся условиям эксплуатации, чем другие. Для работы в холодильных компрессорах и некоторых воздушных более подходят полосовые клапаны на всасе. Для работы с водородом используют грибковые клапаны, пластинчатые клапаны с прорезями и клапаны с концентрическими кольцами как наиболее надежные. Кольцевой тип клапанов применяется для других случаев. Клапаны на нагнетании прямоточного типа. Дисковые и пластинчатые клапаны применяют на ступенях высокого давления и при работе с коксующимися газами с примесями. Компрессорные клапаны могут являться самой большой единственной причиной незапланированных остановов поршневых компрессоров.

У крупных компрессоров 2 отдельные рамы с 2 коленчатыми валами с фланцевым подсоединением к ротору электродвигателя. Вал у ротора смонтирован на 2х подшипниках, которые крепят к фундаменту. Разъемный статор монтируется на фундамент.

Один коленчатый вал в компрессорах с 2мя рамами среднего класса располагают на подшипниках обеих рам электродвигателя. На нем между рамами монтируют разъемный ротор. Вал поворачивают вручную или электроприводом для этого на торце коленчатого вала с другой стороны от электродвигателя устанавливают храповое колесо. Ротор привода может быть размещен и на выносной части вала, при наличии выносного подшипника.

Для рабочих частей применяется циркуляционная система смазки. Лубрикатор смазывает маслом цилиндр и сальник. Насос соединен с электродвигателем через муфту, лубрикатор соединяется при помощи редуктора. У компрессоров этого класса направляющие, крейцкопфы, шатуны, коренные и шатунные подшипники и остальные составные части кривошипно-шатунного механизма с одинаковыми размерами.

Типы/виды и конструкции поршневых компрессоров

Любой тип компрессора или установки компрессорной предназначен для сжатия, подачи воздуха (любого газа) под давлением. Поршневым называется компрессор, поршень которого делает возвратно-поступательные движения, находясь в цилиндре.

В странах СНГ отдают предпочтение поршневым компрессорам, наиболее известным среди машин, имеющих производительность < 100 куб. метров в минуту.

Известны поршневые компрессоры следующих типов:

Коаксиальные поршневые компрессоры

Для коаксиальных компрессоров характерно то, что муфта соединяет коленвал с электрическим приводом, что обеспечивает исключение потерь мощности вследствие трения. Конструктивное исполнение данных компрессоров довольно компактно. Данные компрессорные агрегаты отличаются методами смазки. Цилиндропоршневую группу безмасляных компрессоров данного типа смазывать не надо. Сжатый воздух на выходе подобных устройств не имеет масляных примесей. Аппараты такого типа популярны в пищевой промышленности, фармацевтике, медицинских отраслях. В масляных же коаксиальных компрессорах применяют минеральное компрессорное масло в качестве смазки. За счет этого у данного компрессора довольно высокий ресурс. Коаксиальные компрессоры работают в периодическом режиме, т.е. 20 минут в работе, 40 минут составляет перерыв. Рабочее давление равно при этом восьми барам. Мощность двигателя равна приблизительно 2,25 кВт, производительность же может достигать 200 л/мин. К основным достоинствам данных насосных устройств можно отнести малогабаритность, лёгкость, относительно низкую стоимость. Коаксиальные компрессоры подразделяются на безмасляные и масляные поршневые компрессоры.

Компрессоры безмасляные

Этот тип компрессоров приемлем для систем, в которых обязательным условием является подача чистого воздуха. В воздухе не должно быть примесей масляной эмульсии. Двигатель для безмасляных компрессорных устройств выпускается с мощностью 1,1 кВт, они оснащаются также ресиверами различного объема. Данный тип компрессора обладает своими положительными особенностями:

небольшого размера;
не частое обслуживание;
транспортировка и перемещение осуществляется в любом положении.

От масляного компрессорного устройства безмасляный компрессор отличается тем фактом, что воздух и смазочное средство в нем «существуют раздельно». Дополнительная очистка способствует обеспечению высокого качества выходного потока. Безмасляные компрессоры подразделяются, в свою очередь, на следующие виды:

автомобильный безмасляный компрессор представляет собой компактный агрегат для подкачки шин. Обычно он не оснащается ресивером и работает от аккумулятора.
бытовой компрессор, который применяется для работы с пневматическим инструментом, например, с краскопультами. Безмасляные компрессоры поршневого конструктивного исполнения являются отдельной категорией, осуществляя, например, высококачественную окраску, достигая при этом идеально окрашенной поверхности. При использовании осушителей компактного типа, для которых параметр точки росы не должен быть выше 70 °С, полностью удаляется влага из сжатого воздуха и исключается попадание её на окрашиваемую компрессором поверхность.
Этот факт способствует увеличению коррозионной стойкости материалов для лакокрасочных покрытий. Большинство импортных автомобилей и часть машин российских производителей окрашиваются на заводах при помощи безмасляных компрессоров, имеющих адсорбционные осушители.
полупрофессиональный и профессиональный безмасляный компрессор, используемый в мастерских, лабораториях, производственных цехах, в которых обязательным условием является подача большого объёма чистого воздуха. Эти компрессоры популярны при использовании в фармацевтической и пищевой промышленностях. Однако, стоимость данного вида безмасляных компрессоров этого класса высока.

Масляные компрессоры, оснащённые прямым приводом

В ресивер данного компрессора, если он есть, можно вместить максимально 100 л воздуха, а мощность двигателя равна приблизительно 1,1-1,8 кВт. В сравнении с безмасляными компрессорными аппаратами, ресурс их намного выше. Кроме того, безмасляным компрессорам необходимо специфичное техобслуживание. Отрицательный фактор у компрессоров этого типа несет в себе воздух, который на выходе содержит масляную эмульсию, а это требует дооснащения компрессора фильтром. Масляные компрессоры, оснащенные прямыми приводами, находят широкое применение при изготовлении мебели, в автомобильном сервисе, а также при ремонтных работах, связанных с реконструкцией фасадов.

Масляные компрессоры на ременном приводе

В ресивер данного компрессора, если он есть, можно вместить от 25 до максимально 100 л воздуха, а мощность двигателя равна приблизительно 1,5-15 кВт. Благодаря ременному приводу частоту вращения двигателя можно уменьшить, оставаясь на той же производительности. У этих компрессоров два поршня, имеющих различную величину. Первым поршнем воздух сжимается предварительно, второй поршень доводит воздух до нужного давления. Данные компрессоры используются в случаях потребления большого количества воздуха. Надёжная система охлаждения предотвращает двигатель от чрезмерного перегрева и износа. Это позволяет использовать двигатель компрессора в постоянном режиме работы.

Ременные поршневые компрессоры

Для ременных компрессоров характерно то, что ременная передача соединяет коленвал с электроприводом, что обеспечивает высокую производительность и продолжительность эксплуатации. Компрессоры данного типа могут работать по несколько часов, причём непрерывно. Они применяются чаще всего в строительстве, в шиномонтажных мастерских, на станциях технического обслуживания. Мощность двигателя равна приблизительно 2,25 - 5,5 кВт. Производительность компрессора может достигать 500 л/мин., рабочее давление достигает 16 бар, в некоторых случаях доходит до 30 бар. Положительный момент заключается в сжатии воздуха до требуемых значительных параметров.

Расположение цилиндров в компрессорах позволяет подразделить их на вертикальные компрессоры, компрессоры горизонтального типа и угловые компрессорные устройства.

К вертикальным компрессорным устройствам относятся те, цилиндры которых расположены вертикально.

У горизонтальных компрессоров цилиндры могут быть размещены с одной стороны коленвала, соответственно, они называются горизонтальными компрессорами с односторонним размещением цилиндров. Если же цилиндры располагаются по обе стороны вала, то компрессоры носят название компрессоров с двухсторонним размещением цилиндров.

У угловых компрессоров цилиндры размещены в одних рядах вертикально, а в других - горизонтально. Это прямоугольные компрессоры. У угловых компрессоров цилиндры могут быть наклонены, установлены V-образно и W-образно. Такие компрессоры носят название, соответственно, V- и W-образных компрессоров.

Оппозитные компрессоры

Оппозитное исполнение типично для компрессоров с крупной и средней производительностью. Оппозитные компрессоры - это горизонтальные устройства, оснащенные поршнями, совершающими встречные движения. Цилиндры их размещены по обеим сторонам коленвала. Данные поршневые компрессоры высокодинамичны, уравновешенны, имеют малые габариты и небольшой вес. Благодаря этому оппозитные компрессоры почти совсем вытеснили крупногабаритные горизонтальные компрессоры.

Компрессорные устройства с малой и средней производительностью являются, как правило, прямоугольными и компрессорами с У-образной конфигурацией цилиндров.

Компрессоры бескрейцкопфные и крейцкопфные

Среди современных конструкций поршневых компрессоров следует различать бескрейцкопфные и крейцкопфные.

У бескрейцкопфных компрессоров вращательное движение привода преобразовывается в поступательное движение поршня иначе, если сравнивать с крейцкопфными компрессорами. Бескрейцкопфные компрессоры имеют много положительных моментов:

они компактны;
имеют сравнительно простой механизм движения;
небольшой вес;
единую систему смазки.

Наряду с положительными моментами у компрессоров данного типа имеется весомый недостаток: происходит утечка газа в картер через поршень. Как следствие, картер находится в работе под давлением, а масло в нем контактирует с перекачиваемым маслом. Бескрейцкопфные компрессоры бывают только одинарного действия. Это не дает возможности эффективно задействовать цилиндр.

Поэтому компрессоры большой мощности и высокого давления, а также горизонтальные компрессоры изготавливаются всегда крейцкопфными.

В дополнение к выше описанной классификации компрессоров сгруппируем поршневые компрессоры по определенным признакам .

1. согласно принципу функционирования компрессоры подразделяются на компрессоры с цилиндрами простого и двойного действия. Дифференциальными цилиндрами укомплектовывают только многоступенчатые компрессоры;
2. по числу ступеней - с одной ступенью, двухступенчатые, трехступенчатые компрессоры и более. Максимальное число ступеней в современных компрессорах, как правило, семь;
3. по числу цилиндровых узлов - одно-, двух-, трёхцилиндровые и с большим количеством цилиндров;
4. по количеству рядов с расположенными цилиндрами: однорядные, двухрядные и многорядные;
5. по размещению цилиндров в плоскости — угловые компрессоры и компрессоры с U-образным размещением цилиндров;
6. Оппозитные компрессоры : горизонтальные устройства, оснащенные поршнями, совершающими встречные движения;
7. по типу охлаждения : с водяным и воздушным. Водяным охлаждением комплектуются компрессоры, как правило, большой производительности;
8. по производительности - мини-компрессоры, компрессоры малой, компрессоры средней производительности и компрессоры большой производительности;
9. по количеству поршней : одно -, двух- и трехпоршневые компрессорные устройства.

На сегодняшний день для холодильных установок компрессоры поршневого типа остаются самыми приемлемыми и распространенными типами компрессоров. Они также широко используются и в системах для кондиционирования воздуха. Имеются следующие виды поршневых компрессоров:

Герметичные компрессоры поршневые . У данного типа компрессоров двигатель напрямую спарен с самим компрессором, находясь в одном запаянном стальном корпусе, изготовленном из листовой стали. Поток всасываемого газа охлаждает электрический двигатель.
Полугерметичные компрессорные устройства. Двигатель непосредственно соединен с компрессором, они размещены в чугунном корпусе, где имеется доступ для технического обслуживания или для выполнения ремонтных работ. Электродвигатель охлаждает всасываемый газообразный хладагент.
Открытые компрессорные устройства. Компрессор размещается непосредственно в чугунном корпусе, из которого выходит вал для подсоединения к отдельному двигателю. Такой компрессор оснащается аварийным датчиком электронного типа для определения недостаточности смазочного средства.