Конструктивные элементы поршневых компрессоров
На рисунке 3 приведен двухступенчатый компрессор завода «Борец» с унифицированной базой, которая состоит из станины, коленчатого вала с коренными подшипниками, шатунов, крейцкопфов, промежуточного холодильника, а также системы смазки и некоторых других частей машины. Цилиндр первой ступени
большего диаметра расположен вертикально, а цилиндр второй ступени - горизонтально, причем нагнетательная линия направлена вниз, а не вверх, как в поршневых насосах, что необходимо здесь для удаления из цилиндра возможного конденсата. Цилиндры и крышки цилиндров имеют полости для циркуляции в них охлаждающей воды. Уплотнения поршневых штоков выполнены съёмными.
В поршневых компрессорах используют различные средства регулирования объемного расхода газа на входе. Одно из этих средств — искусственное увеличение «мертвого» пространства в цилиндре. На рисунке 3 видно, что в крышке цилиндра первой ступени устроена дополнительная полость, присоединяемая к основной с помощью клапана пневматического действия.
Цилиндр компрессора может быть литым или с литым корпусом и сменными гильзами. В литом цилиндре или корпусе цилиндра имеются полости для охлаждающей воды. Цилиндры для давлений до 6 МПа изготовляются из чугуна, до 15 МПа - литьем из стали со сменной гильзой, а для больших давлений — поковкой из легированной стали со сменной гильзой. Рабочая поверхность цилиндра должна быть хорошо обработана, иметь низкую шероховатость и высокую износостойкость.
Поршни могут быть различного исполнения. В компрессоре большое значение имеют массы движущихся деталей в связи с увеличением инерционных сил при увеличении масс. Поэтому поршни больших диаметров делают полыми (тронковые поршни). Такой поршень, изображенный на рисунке 4, цилиндра одинарного действия имеет корпус, поршневые уплотнительные кольца, палец для соединения с шатунной головкой в бескрейцкопфных компрессорах. На таком поршне располагаются маслосъемные кольца, уменьшающие количество масла, попадающего в рабочую полость цилиндра.
Материалом для поршней служат алюминиевые сплавы, чугун СЧ 24-44 или СЧ 28-48 и сталь. Поршневые кольца делают пружинящими с разрезом. При введении поршня в цилиндр кольца плотно прижимаются к поверхности цилиндра. Торцы колец шлифуют. Кольца делают из высококачественного перлитного чугуна.
В последние годы начало расширяться применение компрессоров без подачи смазки в цилиндры и сальники. Такие компрессоры особенно необходимы там, где
условиями безопасности исключается смешение перекачиваемого продукта с маслом. В этом случае поршень должен иметь опорные кольца, исключающие трение корпуса поршня о цилиндр, и уплотнительные поршневые кольца, допускающие длительную работу при трении о цилиндр без смазки. Кольца в этом случае изготовляются из пластмасс. Опорные кольца имеют большую рабочую поверхность и плотно прилегают к поршню. Уплотнительные кольца прижимаются к цилиндру пружинящими металлическими кольцами, устанавливаемыми в канавках поршня. Материалом для уплотняющих колец обычно служат фторопласт с коксом в качестве наполнителя (4К20), графитофторопласты АФГ808с и АФГМ.
Шток, соединяющий поршень и крейцкопф, несет большие переменные нагрузки и должен иметь весьма гладкую и твердую поверхность, которая проходит в сальник цилиндра. Шток изготовляют из стали с поверхностным упрочнением, шлифовкой и полировкой.
Сальники компрессоров служат для уплотнения вывода приводных валов, предотвращая утечку масла из картера, и для уплотнения полости цилиндра в месте выхода штока поршня. В первом случае применяют обычно сальники с мягкой набивкой или резиновые уплотняющие манжеты. Шток поршня имеет самоуплотняющийся сальник с жесткими уплотняющими элементами или с элементами из пластмасс. На рисунке 5 показаны два типа таких сальников с различными уплотняющими кольцами.
Сальник 1 расположен со стороны картера и препятствует попаданию в цилиндр масла из картера. В обойме 2 расположен набор чугунных колец (кольца 3, 4, 5), которые препятствуют утечке газа из цилиндра, показанные на рисунке 5 а. Благодаря разрезу колец и различному смещению разрезов по отношению друг к другу достигается хорошее уплотнение по валу и торцам колец. Кольца стягиваются пружиной 6. Подобный сальник применяется и с фторопластовыми кольцами, изобра-. женными на рисунке 5 б.
Клапан служит для пропуска газа в одну сторону и исключения движения его в обратном направлении. Основными требованиями к клапану являются: плотность в закрытом состоянии, своевременное открытие при малом усилии и своевременное закрытие, малое сопротивление потоку газа и износоустойчивость.
Клапаны должны закрываться плотно и своевременно, оказывать малое аэродинамическое сопротивление, быть износоустойчивыми и прочными в условиях воздействия высоких температур и динамических нагрузок. В целях предельного снижения массы подвижных частей их изготовляют пластинчатыми. В зависимости от формы пластин и направления потока различают клапаны: кольцевые, ленточные, прямоточные, дисковые.
Кольцевой клапан, изображенный на рисунке 6а, состоит из седла 1, ограничителя подъема пластин 2, одной или нескольких кольцевых стальных или пластмассовых пластин 3 и клапанных пружин 4. Эти клапаны применяют главным образом в ступенях высокого давления. Всасывающий и нагнетательный клапаны отличаются только сборкой и установкой.
В ленточном (полосовом) клапане, изображенном на рисунке 6б, пластины 3 самопружинящие. Под перепадом давления они выгибаются в дугообразные углубления ограничителя 2 и открывают щель для выхода газа. Необходимые проходные сечения достигаются числом клапанов, собранных на общем седле 1.
В прямоточном клапане, изображенном на рисунке 6в, пластины самопружинящие, но расположены они не перпендикулярно потоку, а параллельно ему, благодаря чему аэродинамические потери в клапане (перепад давления) значительно снижаются. Пластины 1 зажаты между седлами 2, которые с одной стороны имеют клиновидный скос 3, куда отгибается пластина при открытии клапана, а на другой стороне - проточные каналы 4, разделенные многочисленными перемычками. Седла и пластины собираются в клапан прямоугольной или круглой формы.
Дисковый клапан отличается тем, что концентрические кольца соединены радиальными перемычками в общем диске, центральная часть которого зажата между седлом и ограничителем подъема, а периферийная свободно отгибается. Дисковые пластины имеют большие проходные сечения, чем кольцевые равных размеров, но их пластины трудоемки в изготовлении.
Круглые клапаны четырех перечисленных типов изготовляются по стандарту (ГОСТ 13529-77), что обеспечивает взаимозаменяемость клапанов. Кольцевые и дисковые используют при давлениях до 40 МПа. А прямоточные и ленточные - до 4 МПа. При сжатии загрязненных и сильно коксующихся или склонных к полимеризации газов лучше работают кольцевые и дисковые клапаны.
Компактный прямоточный клапан типа СГИ, изображенный на рисунке 6г, надежен в работе даже при перекачивании чрезвычайно запыленной среды. Благодаря плавающим пластинам (вместо защемленных на рисунке 6в) контактные поверхности самоочищаются от грязи.
В ступенях высокого давления применяют тарельчатые клапаны, показанные на рисунке 6 д, сферической или конической формы.
Крейцкопф является узлом, связывающим шток поршня с шатуном. Крейцкопф воспринимает нагрузки от приводного механизма, направленные под углом к движению штока поршня, и передает последнему только усилия, направленные вдоль его оси. Крейцкопф имеет корпус с креплением пальца шатуна и штока и ползуны, скользящие по направляющим. Для небольших компрессоров крейцкопф выполняют цельным из чугуна. Для больших компрессоров корпус его отливают или выковывают из стали, а ползуны выполняют из чугуна.
При большом износе ползунов и их направляющих появляется недопустимый зазор, который можно устранить при установке под ползун у корпуса крейцкопфа регулирующих прокладок.
Удельное давление ползуна на направляющую не должно превышать 0,6 МПа, а у крейцкопфа и крейцкопфного пальца — 50 МПа (для чугунных) и 100 МПа (для стальных).
Шатуны соединяют крейцкопф с коленчатым валом. Шатуны небольших компрессоров выполняют штамповкой из стали 40. Втулки крейцкопфной головки изготовляют из бронзы, вкладыши кривошипной головки — из чугуна или стали с заливкой баббитом. Большую нагрузку несут у шатунов болты кривошипной головки. Они изготовляются из стали 20ХНЗА или 40ХН.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|