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: