6.4.7 Конструктивные типы компрессоров

Многоступенчатые компрессоры выполняются в двух основных вариантах: с дифференциальными поршнями и несколькими ступенями сжатия в одном цилиндре; со ступенями сжатия в отдельных цилиндрах. Рассмотрим некоторые из них.

Двухступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем двустороннего действия. В компрессоре этого типа (рис. 6.32) ступени сжатия разнесены по обе стороны дифференциального поршня. Способ работы наглядно изображается индикаторными диаграммами, построенными совместно для обеих ступеней (рис. 6.33).

Рисунок 6.32 Двухступенчатый Рисунок 6.33 Теоретические

компрессор прямоточного типа индикаторные диаграммы

с дифференциальным поршнем двухступенчатого прямоточного

компрессора с дифференциальным

поршнем

Если полагать, что компрессор всасывает воздух из атмосферы, то линия всасывания первой ступени будет лежать несколько ниже линии атмосферного давления. При движении поршня вправо происходит всасывание в первую ступень (линия ), сжатие и выталкивание во второй ступени (линиии).

Когда поршень начинает двигаться влево, в первой ступени происходит сжатие, а во второй – расширение газа. Последний процесс идет до тех пор, пока давление в цилиндре не достигнет в точке. В этот момент открывается всасывающий клапан второй ступени и поршень, двигаясь влево, будет всасывать газ из замкнутого пространства охладителя. При этом давление газа будет понижаться. Когда поршень займет положение, определяемое точкой, давление газа в охладителе понизится настолько, что откроется напорный клапан первой ступени и газ будет поступать из неё через охладитель во вторую ступень. Давление будет изменяться по линии.

В начале хода вправо в первой ступени происходит расширение газа по политропе .

Объемы цилиндров первой и второй ступеней неодинаковы, поэтому рассмотренные диаграммы имеют различные масштабы абсцисс.

В компрессоре этого типа процессы сжатия в ступенях осуществляются на разных ходах поршня, и поэтому рабочие усилия на ходовые части распределяются довольно равномерно.

Двухступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем одностороннего действия. Особенностью компрессора этого типа (рис. 6.34) является расположение первой и второй ступеней по одну сторону поршня; это приводит к тому, что всасывания, как и подача, происходят в обеих ступенях одновременно.

Рисунок 6.34 Двухступенчатый Рисунок 6.35 Теоретические

компрессор с дифференциальным индикаторные диаграммы

поршнем одностороннего действия двухступенчатого компрессора с

дифференциальным поршнем

одностороннего действия

Начиная от точки (рис. 6.35), при движении поршня вправо, происходит расширение во второй ступени до давления, которое было создано в охладителе ступенью при ходе поршня влево. В положении поршня, определяемом точкой, открывается всасывающий клапан второй ступени и происходит всасывание газа из замкнутого объема охладителя. Это также процесс расширения газа по политропе. В конце этого процесса давление во второй ступени понижается до. Далее при ходе поршня влево во второй ступени газ сжимается по линиии подается по линиив напорный трубопровод. В то же время в первой ступени происходи сжатие на политропедо давления. В точкеоткрывается напорный клапан первой ступени и газ вытесняется из нее в замкнутый объем охладителя. Этот процесс протекает по политропеи сопровождается повышением давления отдо. При ходе поршня вправо происходят расширении и всасывание в первой ступени.

В компрессоре этого типа полости первой и второй ступеней всегда разобщены закрытыми клапанами, но имеются процессы, протекающие совместно в полостях какой – либо ступени и охладителей. Охладитель, кроме своего прямого назначения играет роль ресивера, т.е. емкости, принимающей газ из первой ступени.

В компрессорах с дифференциальными поршнями одностороннего действия (рис. 6.34) процессы сжатия и подачи протекают в обеих ступенях одновременно. Благодаря этому в ходовых частях компрессора возникают высокие, неравномерно распределенные усилия, требующие применение махового колеса большой массы. Такая схема применяется обычно в комбинации с прямоточной схемой для компрессоров с количеством ступеней больше двух.

Трехступенчатый компрессор с дифференциальным поршнем. Ступени компрессора (рис.6.36) комбинируются так, что каждые две ступени представляют собой двухступенчатый компрессор. При равенстве работ отдельных ступеней, что диктуется условиями энергетической эффективности, такая схема дает значительные неравномерные усилия в ходовых частях. Чтобы уменьшить эти усилия и распределить их более равномерно, применяют схему трехступенчатого компрессора с разделением первой ступени. (рис. 6.37).

Рисунок 6.36 Трехступенчатый Рисунок 6.37 Трехступенчатый

компрессор с дифференциальным компрессор с дифференциальным

поршнем поршнем и разделенной первой

ступенью

Многоступенчатые компрессоры с дифференциальным поршнем. Используя принцип создания ступеней при помощи поршня переменного диаметра, можно сконструировать компрессор с большим количеством ступеней. На рис. 6.38 приведена схема шестиступенчатого компрессора

Рисунок 6.38 Схема шестиступенчатого компрессора с дифференциальным поршнем

Компрессоры общего назначения со ступенями давления в отдельных цилиндрах. Эти компрессоры выполняются следующих типов (рис. 6.39, табл. 6.1): а – бескрейцкопфные с V – образным расположением цилиндров (обозначение типа ВУ); б – крейцкопфные с прямоугольным расположением цилиндров – ВП; в – крейцкопфные с горизонтальным оппозитным расположением цилиндров – ВМ.

Таблица 6.1 Характеристика компрессоров общего назначения

Рисунок 6.39 Схемы двухступенчатых компрессоров со ступенями в отдельных цилиндрах

Эти компрессоры рекомендованы как наиболее компактные, экономичные и удобные в эксплуатации при двухступенчатом сжатии. Конструктивный принцип может быть распространен на компрессоры с количеством ступеней больше двух. При этом конструкции получаются многорядными.

Компрессоры типов ВУ и ВП с расположением осей цилиндров в вертикальной плоскости трудно сбалансировать динамически, они тихоходны, требуют тяжелых фундаментов и с учетом проведения монтажных работ, относительно больших высот здания. Вместе с тем площадь, требуемая им для установки, невелика.

Компрессоры типа ВМ, называемые оппозитными, получили более широкое распространение. Т.к. благодаря взаимно противоположному движению поршней (при угле между коленами вала 180) они легко балансируются и допускают частоту вращения, в 2,5 – 3 раза большую, чем компрессоры других типов. Компрессоры ВМ горизонтальные и требуют малых высот при относительно больших площадях помещений.

При большом количестве ступеней давления или высокой подаче компрессора с разделением ее на два цилиндра оппозитный компрессор может быть выполнен многорядным.