Воздушный компрессор как работает

Воздушные компрессоры — устройство и принцип работы

Воздушные компрессоры — это сложные установки, основная задача которых — сжимать воздух или другие газы. Их альтернативное название — ресиверы сжатого воздуха. Сжатый воздух потребляется пневматическим инструментом или может использоваться напрямую из компрессора с помощью шланга.

Чтобы правильно выбрать и использовать это оборудование, нужно понимать принципы его действия. Ниже мы подробно расскажем о видах компрессорных установок, их устройстве и том, как они работают.

Компрессоры dnipro-m

Где используются компрессоры и зачем они нужны?

Компрессорные установки применяют как в домашних условиях, так и на крупных предприятиях. Для каждого случая потребуется оборудование с разным устройством и техническими характеристиками.

Вот распространенные варианты использования компрессорного оборудования:

  • Дома. Воздушный компрессор низкого давления можно подключить к воздуходувке или пневматическому гайковерту, выполнять с его помощью пескоструйные работы, накачивать шины и т.п.
  • На СТО. Станции обслуживания авто используют сжатый воздух для продувки деталей, подкачки шин и очистки механизмов. Им подойдут полупрофессиональные поршневые компрессоры.
  • В стоматологиях. В клиниках стоматологического профиля компрессоры нужны, чтобы обеспечить воздухом пневматические бормашины.
  • На предприятиях. Существует большое количество пневматического инструмента (начиная от пневмостеплеров, и заканчивая оборудованием для покраски), которое не будет работать без большого количества сжатого воздуха.
  • Профессиональные компрессоры высокого давления с большой потребляемой мощностью используют и в производственных отраслях: фармацевтической, продовольственной, строительной, нефтегазовой промышленности, металлургическом и машиностроительном производстве. Такие устройства называют промышленными компрессорами.

Компрессор

Воздушные компрессоры — устройство и принцип действия

Так называемые объемные компрессоры (поршневые и роторные) сжимают воздух с помощью изменения объема рабочей полости. Газ под высоким давлением компрессоры удерживают в воздухосборнике (ресивере). Даже если устройство в данный момент не работает, вы сможете использовать накопленный в ресивере воздух.

Сам механизм сжатия у каждой категории оборудования разный. В зависимости от него выделяют две большие группы компрессоров — роторные и поршневые агрегаты. Кроме основных деталей, у компрессоров также есть регуляторы давления, выпускные клапаны и манометры.

Роторные компрессоры

В роторных устройствах в качестве нагнетательных элементов работают вращающиеся детали. В этой категории можно выделить винтовые, роторно-пластинчатые и спиральные компрессоры. Все они показывают высокую производительность оборудования.

Винтовые

Работа винтовых воздушных компрессоров происходит следующим образом:

  1. Воздух проходит через фильтр, очищаясь от примесей и пыли.
  2. Затем он попадает в винтовую пару (один винт с вогнутым профилем, а другой — с выпуклым), которая вращается благодаря работе двигателя.
  3. Воздух смешивается с маслом, чтобы создать между роторами масляный клин — пленку, защищающую роторы от трения.
  4. Вращение роторов перемещает воздух по направлению к емкости, постепенно повышая в ней давление воздуха.

Строение винтового компрессора

Спиральные

Основные рабочие детали спирального компрессора — две спирали, одна из которых неподвижна, а вторая размещена внутри первой и приводится в движение двигателем. Во время вращения спиралей между ними увеличивается и уменьшается полость с воздухом. При расширении полости туда засасывается воздух, который потом сжимается во время ее сужения и проходит через отверстие в центре спиралей в емкость.

Сами спирали не прикасаются друг ко другу — между ними есть небольшой зазор. Края спиралей прикасаются только к стенкам цилиндра, в котором происходит вращение.

Роторно-пластинчатые

В роторно-пластинчатых компрессорах в камере вращается ротор со специальными пластинами. Ротор расположен в камере эксцентрично, не занимая весь ее объем. Пластины при вращении образуют замкнутые пространства с динамическим объемом. В них поступает воздух, после чего они сжимаются и выпускают сжатый воздух из ресивера через выпускной клапан.

Поршневые компрессоры

Этот тип воздушных компрессоров подразумевает использование одного или двух поршней, приводимых в движение двигателем. Вращение передается поршню с помощью коленвала, заставляющего поршень двигаться вверх и вниз. Половину цикла занимает впускной этап — поршень создает разрежение в камере, и воздух начинает всасываться через впускной клапан. Когда поршень двигается обратно, впускной клапан закрывается, и открывается выпускной — воздух сжимается и поступает в ресивер.

Строение поршневого компрессора

Мембранные компрессоры

Их принцип действия схож с работой поршневых устройств, только вместо поршневого блока в них работает гибкая мембрана. За счет того, что в таком оборудовании меньше трущихся частей, оно считается более надежным. Если в работе мембранного компрессора наблюдается резкое падение производительности, значит, мембрана повреждена и ее следует заменить.

Отличие масляных и безмасляных компрессоров

Существует еще одна классификация, которая основывается на использовании в механизме смазочного вещества.

Масляные компрессоры

Масло в компрессорах используется для смазывания деталей — это защищает их от износа. Побочным эффектом использования масла является его содержание в воздухе на выходе. Хотя в современных компрессорах используются фильтры, отделяющие масло от воздуха, в нем все равно присутствуют микроскопические масляные частички. Это недопустимо в фармацевтике, пищевой промышленности и некоторых других сферах. Потребность в совершенно чистом воздухе привела к созданию безмасляных компрессоров.

В то же время, масляные компрессоры более надежны и имеют долгий срок эксплуатации, так как двигатель и подшипники медленнее изнашиваются. При уходе за ними нужно периодически проверять уровень масла — если он низкий, потребуется заменить масло в воздушном компрессоре.

Безмасляные компрессоры

Принцип работы безмасляных компрессоров мало чем отличается от масляных. Однако в этом случае работа происходит в “сухой” камере, без смазки. Это приводит к повышенному износу деталей и высокой рабочей температуре. Чтобы продлить жизнь таких агрегатов, производители стараются использовать материалы с низким коэффициентом трения и даже впрыскивать в рабочую камеру воду. Ресурс безмасляных моделей все равно остается ниже, чем у масляных, зато воздух, который они сжимают, чистый. Чтобы такое оборудование могло нормально работать, ему требуется хорошая система охлаждения.

Подкачка шин компрессором

Преимущества и недостатки компрессоров

Каждая категория компрессоров обладает своими плюсами и минусами, которые обусловлены строением и принципом работы.

Компрессоры: устройство и принцип работы

Воздушный компрессор представляет собой установку, действие которой основано на сжатии воздуха и подачи его под определенным давлением в пневматическое оборудование. Выбирая компрессорное оборудование для выполнения различных видов работ, необходимо учитывать устройство компрессора, его конструктивные особенности, а также технические и рабочие характеристики установки.

Конструктивные особенности, принцип действия и устройство воздушного компрессора зависят от типа установки. Современные компрессоры имеют несколько классификаций, главной из которых является различие компрессоров по принципу действия. Сегодня производители компрессорного и пневматического оборудования предлагают большое количество данных установок различного типа, наиболее распространенными среди которых являются винтовые и поршневые установки.

Поршневые компрессоры

Винтовые компрессоры

Все виды компрессоров имеют, как общие элементы, так и различия в конструкции. Кроме того, в зависимости от типа оборудования могут быть использованы различные материалы при изготовлении тех или иных составляющих компрессоров.

Устройство компрессоров винтового типа

В промышленных отраслях наиболее распространено использование винтовых воздушных компрессоров, которым характерны высокие технические характеристики. Устройство компрессора воздушного винтового отличается от аналогичных установок наличием винтового блока, в состав которого входят два ротора с ведущим и ведомым типом. Винтовой блок является основным рабочим элементом данного оборудования.

В момент работы данного компрессора, воздух, который проходит через систему фильтрации и клапан, поступает блок с винтами, где происходит смешивание воздуха с маслом. Использование масла необходимо для устранения пузырей воздуха и уплотнения пространства.

Далее воздушно-масляная смесь нагнетается винтовым блоком в пневматическую систему. На следующем этапе смесь поступает в сепаратор, где воздух отделяется от масел и, через систему радиатора, подается в ресивер или же на пневматическое оборудование.

Так как блок, в котором расположены винты, является главным рабочим элементом компрессора, принцип его работы необходимо рассмотреть отдельно. Зубья роторов – ведущего и ведомого, находятся в зацепленном состоянии. Корпус винтового блока и открытые полости роторов создают объем, в который, при вращении винтов, поступает воздух. Вращение роторов имеет противоположные направления. При этом происходит закрытие открытых полостей, что приводит к уменьшению объема между ними и увеличению давления нагнетания.

Подобное устройство винтового компрессора и его принцип действия обеспечивает высокую эффективность работы всей установки, бесперебойную подачу сжатого воздуха на пневмооборудование и возможность интенсивной эксплуатации данной системы на протяжении длительного времени.

Устройство поршневого компрессора и принцип его действия

Другим видом компрессорных систем, широко используемых в быту и на небольших предприятиях, является оборудование поршневого типа. Главным отличием такой установки от винтового и других типов оборудование является достаточно простое устройство поршневого компрессора и принцип его работы.

Основные элементы данной установки можно разделить на группы в зависимости от выполняемых функций:

  • цилиндровая группа;
  • поршневая группа;
  • механизмы движения;
  • системы регулирования, представляющие собой элементы, регулирующие производительность оборудования – трубопроводы, вспомогательные клапаны;
  • системы смазки;
  • элементы охлаждения;
  • детали для установки оборудования.

Конструктивно поршневой компрессор представляет собой корпус, выполненный из чугуна, алюминия или же другого материала и оснащенный цилиндром, расположение которого может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Основную подвижную и рабочую часть компрессора составляет сам поршень и два клапана, выполняющие всасывающие и нагнетательные функции.

Основу работы данного оборудования составляет движение поршня – поступательные движения приводят к всасыванию воздуха в цилиндр, а при возвратном действии воздух сжимается. Данный процесс и приводит к увеличению силы давления. В этот момент происходит закрытие клапана всасывающего действия, а нагнетательный клапан подает в магистраль сжатый воздух. Данный цикл повторяется на протяжении всего периода работы оборудования, обеспечивая пневмоинструменты воздухом под давлением необходимого уровня. Устройство компрессора воздушного поршневого отличается своей сравнительной простотой в сочетании с высокими рабочими и эксплуатационными характеристиками.

Учитывая устройство компрессоров поршневых и винтовых, их конструктивные, технические и эксплуатационные особенности, можно легко выбрать наиболее подходящий тип оборудования в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями и для использования с различными пневмоинструментами при проведении как промышленных, так и бытовых работ.

Компрессор в доме и гараже

Начнем с принципа действия компрессора: задача этого шумного аппарата — накачать воздух (или любой другой газ) до определенного давления и предоставить эту силу в распоряжение владельца. Осуществляется этот процесс насосом, баком для сбора сжатого воздуха (такой бак называется «ресивер») и системой обеспечения передачи сжатого воздуха потребителю (шланги, клапаны, переходники). Как правило, бытовые компрессоры имеют вид мотора, насаженного на цилиндрический бак на колесиках, от которого тянутся скрученные спиралью шланги. К окончанию шланга через переходник можно подсоединять разнообразные устройства, работающие от сжатого воздуха.

Стандартный набор насадок к бытовому компрессору

Перечислим наиболее распространенные варианты использования компрессора в быту.

  1. Подкачка автомобильных и велосипедных шин, мячей, камер, матрацев, горок, других надувных изделий осуществляется с помощью специальных насадок-насосов с манометром (для контроля максимального давления при накачивании).
  2. Покраска разнообразных поверхностей может быть произведена через насадку-пульверизатор (краскопульт). Такая насадка состоит из специальной емкости для краски или лака, сопла для разбрызгивания и ручки.
  3. С помощью продувочного пистолета можно выдувать грязь и воду из скрытых полостей и труб, сушить труднодоступные места после мойки (например, без компрессора личинки замков на дверях автомобиля гарантированно замерзнут после зимней мойки).
  4. К компрессору подключается также разнообразный пневмоинструмент: гайко- и шуруповерты, отбойные молотки и дрели, отрезная и шлифмашинка — практически весь арсенал домашнего мастера доступен в пневмоисполнении. Кроме аналогов электроинструмента, к компрессору можно подключить насадку для забивания скоб (степлер) и гвоздей или дюбелей.
  5. Пневматический домкрат стоит гораздо дешевле гидравлического, а поднимает машину в разы быстрее.
  6. Моющий пистолет позволяет путем подачи воды вместе со струей сжатого воздуха превратить компрессор в мини-мойку.
Читайте также  Восьмерочный датчик холла

Виды компрессоров

По конструкции все компрессоры можно поделить на поршневые, центробежные, винтовые и роторные. По виду двигателя компрессоры могут быть с такими «приводами»: внутреннего сгорания, газовый или электродвигатель. По габаритам и условиям эксплуатации компрессоры могут быть переносными, передвижными или стационарными.

Компрессоры различных типов

В свою очередь, поршневые компрессоры разделяются по количеству цилиндров (одно-, двух- и многоцилиндровые), по количеству ступеней сжатия (одно- и двухступенчатые), по расположению цилиндров (рядные, V- и W-образные).

Бытовыми компрессорами принято считать передвижные поршневые устройства с электродвигателями (реже — с ДВС) мощностью 1,5-3 кВт, обеспечивающие давление сжатого воздуха не выше 10-20 атмосфер и производительностью до 50 кубических метров в час. Принцип работы таких механизмов заключается в работе поршня, который нагнетает воздух в результате циклического возвратно-поступательного движения, при этом двигатель с муфтой расположен обычно на одной оси. Альтернативой такой конструкции является расположение двигателя, соединенного с валом поршневой группы ременной передачей.

Еще одной особенностью бытовых компрессоров является наличие или отсутствие смазочного масла в конструкции. Безмасляные компрессоры подходят для аэрографии и прочих «чистых» работ, так как гарантируют отсутствие даже мелких капель масла в струе воздуха, но ресурс работы таких аппаратов в целом ниже, чем у их масляных собратьев (обычное моторное масло служит для смазки цилиндро-поршневой группы).

Объем ресивера (накопительного бака) компрессора обеспечивает не постоянное, а периодическое включение мотора — чем больший объем бака, тем реже будет включаться двигатель и тем дольше он будет работать для нагнетания нужного давления в баке. Объем бытовых ресиверов колеблется от 5 до 100 литров, оптимальным считается объем 20-50 литров.

Ресиверы различной емкости

Штатное оснащение бытового компрессора включает также ручки и колеса для удобства транспортировки, а группа защиты состоит из реле и защитного клапана. По достижении максимально разрешенного рабочего давления в ресивере реле (прессостат) размыкает электрическую цепь и останавливает электродвигатель компрессора, что приводит к прекращению нагнетания воздуха. При падении рабочего давления до нижнего порога реле повторно включает двигатель до тех пор, пока не будет достигнуто верхнее рабочее давление. Защитный клапан необходим для предотвращения взрыва устройства, он не дает давлению воздуха превысить опасный предел.

Бытовые модели компрессоров не оснащаются практически никакими системами шумозащиты и шумоподавления, поэтому они довольно громко работают («тарахтение» работающего компрессора достигает уровня в 60-70 дБ).

Советы по работе с компрессором

Работа с перерывами. Бытовые модели не рассчитаны на длительное, а тем более непрерывное использование, поэтому у них есть максимально допустимая продолжительность непрерывной работы. Для большинства недорогих моделей она составляет 15-20 минут, после чего аппарату необходимо дать «остыть» и «отдохнуть». Использование ресивера большей емкости частично может решить проблему увеличения непрерывной работы (чем больше ресивер, тем реже будут включаться мотор и насос), однако для рационального и бережного использования компрессора стоит прислушиваться к рекомендациям производителей и не работать с компрессором непрерывно свыше указанных в паспортной документации периодов.

Техническое обслуживание компрессора. Как и любой другой механизм с подвижными частями, компрессор требует периодического обслуживания и ремонта. Прежде всего это касается масляных моделей — периодичность замены масла и фильтров в них необходима так же, как и, например, для автомобильных двигателей (через определенный промежуток работы). Кроме масляного фильтра, нередко требуется замена или чистка фильтра воздушного — при условии, что данная модель компрессора им оборудована. Следующий блок, который требует внимания, — поршневая группа. Со временем поршень и кольца в цилиндре могут потребовать ремонта или даже замены. Важным элементом технического обслуживания компрессора являются также периодическая проверка и регулировка узлов, подвергающихся воздействию высокого давления, — бака ресивера, пневмошлангов, манометра и клапанов. Ну и также не следует пренебрегать правилами обслуживания электродвигателя: осмотр состояния изоляции на контактах, целостность кожуха и проверка общей работоспособности сердца компрессора должны проводиться согласно регламенту сервисных работ.

Спецодежда и средства индивидуальной защиты. При покраске с помощью компрессора взвесь воздуха и краски (лака) легко может попасть в лицо, глаза и легкие человека, поэтому использование очков для глаз и маски или респиратора для дыхательных путей в данном случае является необходимостью. Другие насадки и инструменты также требуют наличия защитной одежды и перчаток, а в некоторых случаях — спецобуви и других средств индивидуальной защиты.

Техника безопасности. Конечно же, нельзя не вспомнить о правилах безопасного использования бытовых инструментов. Из основных правил для компрессора можно выделить такие:

  • не оставляйте без присмотра работающий компрессор;
  • не допускается эксплуатация компрессора с поврежденными агрегатами, с нарушением требований по безопасной эксплуатации электрооборудования (оголенные контакты, работа аппарата в воде, другая опасность поражения электрическим током);
  • категорически запрещено использовать компрессор с неработающим или неисправным манометром либо с показателями давления, превышающими максимальное паспортное значение;
  • работа с компрессором должна проводиться с соблюдением общих норм пожарной безопасности, особенно при работе краскопультом (не допускается окраска вблизи открытых источников огня, рядом с легковоспламеняемыми предметами и жидкостями), при появлении дыма или огня из компрессора необходимо отключить и обесточить прибор и принять меры к тушению очага пожара подручными средствами.

Пневмо или электро?

Как правило, при приобретении компрессора одним из основных его преимуществ является возможность покупки насадок-пневмоинструментов, которые могут заменить практически любой бытовой электроинструмент — от шуруповерта до болгарки. Так все же, что выгоднее?

Набор инструментальных пневмонасадок для компрессора

Основная выгода — экономическая: приобретение компрессора и набора пневмоинструментов на круг обойдется дешевле, чем покупка всего ассортимента электроинструмента, ведь в пневматике не будет электродвигателей, да и сам принцип действия «воздушных» насадок проще.

Выгода вторая: надежность. Простота конструкции и отсутствие электродвигателя значительно повышают надежность «пневмиков». Так, перфоратор или отбойный молоток с воздушным приводом имеют в разы больший ресурс, чем аналогичные электрические инструменты.

Выгода третья: безопасность. Отсутствие электродвигателя приводит к минимизации искрообразования. При работе с пневмоинструментом и использовании достаточно длинных шлангов подачи воздуха можно не опасаться случайного возгорания от искры или поражения электротоком.

Выгода четвертая: уникальность некоторых насадок. Как мы уже говорили, окраску, забивание скоб и дюбелей, накачку шин и некоторые другие работы просто невозможно осуществлять электричеством при отсутствии сжатого воздуха.

Ценовой диапазон и советы по выбору

Бытовые компрессоры для домашнего использования представлены на рынке в достаточно широком ассортименте, при этом цены на них колеблются от 3-4 тыс. руб. за бюджетные модели (марки «Калибр», FUBAG, Etalon) до полупрофессиональных компрессоров известных фирм за 30-50 тыс. руб. (Metabo, F.I.A.C., Newco).

Конечно же, для шиномонтажа в гараже два раза в году, подкачки колес раз в месяц и покраски деталей и стен в период ремонта покупка дорогой модели нецелесообразна. Оптимальным выбором для таких целей может быть одноцилиндровый поршневой компрессор с электроприводом мощностью 2-2,5 кВт и ресивером объемом 50-100 л, оборудованный колесами и ручками, весом 40-80 кг. Этим характеристикам вполне соответствуют модели компрессоров в ценовом диапазоне от 11 до 20 тыс. руб., к примеру: FUBAG Auto Master Kit, Abac D 4 50 NEW, Metabo MEGA 490/50W, Fiac AB-100/360.

Устройство воздушного компрессора

Конструкция компрессора

Воздушный компрессор – это установка, работа которой заключается в сжатии газа и передачи его под определенным давлением в пневматическое оборудование.

Агрегаты этого типа используются как в быту, например для подкачки шин, так и в промышленности. Используемые в современной промышленности конструкции воздушных компрессоров значительно различаются по подаче и давлению. Кроме того они выпускаются как в стационарном исполнении, так и на шасси.

Содержание статьи

  • Принцип работы
  • Устройство компрессора
  • Конструкция многоступенчатого компрессора
  • Конструкция центробежного компрессора
  • Область применения

Ознакомившись, что включает в себя конструкция компрессора и узнав принцип его работы Вам будет значительно проще сохранять оборудование в постоянной работоспособности, а в случае неисправности легко её устранить.

Принцип работы компрессора

Принцип работы компрессора

Работа компрессора описывается простым циклом, состоящим из 6 этапов:

Этап 1 – после подачи энергии на электродвигатель, последний приводит в движение коленчатый вал.

Этап 2 – поршень движется влево и создает в цилиндре пониженное давление. При этом открывается впускной клапан. Воздух начинает заполнять область пониженного давления и втягивается в цилиндр.

Этап 3 – Затем поршень движется вправо и закрывает впускной клапан. Поршень сжимает находящийся в цилиндре воздух и повышает давление.

Этап 4 — Когда давление в камере достигает определенного значения — открывается выпускной (напорный) клапан.

Этап 5 – Через открытый выпускной клапан сжатый воздух попадает в ресивер – специальный сосуд для хранения газа.

Этап 6 – Когда давление в ресивере достигает определенного значения, автоматика останавливает работу компрессора.

Если давление в ресивере падает, автоматика подает сигнал на двигатель. Работа воздушного компрессора в этом случае заключается в поддержании давления в ресивере на требуемом уровне.

Устройство компрессора

Устройство воздушного компрессора включает в себя несколько элементов. Это:
цилиндр и поршень;
шатун;
маховик и сальник;
коленчатый вал и подшипники;
впускной и напорный клапаны с головкой цилиндра.

Устройство компрессора

После подачи энергии на электродвигатель, последний через ременную передачу начинает вращать маховик и приводит в работу компрессор.

Кроме непосредственного узла создания давления конструкция компрессора включает ещё один узел – ресивер. Это своеобразный сосуд в котором хранится до востребования сжатый воздух.

Преимуществом ресивера является устранения пульсаций при работе компрессора и равномерная подача сжатого воздуха.

Устройство компрессора

Работу компрессора регулирует автоматика, в состав которой входит регулятор давления. Работа такого регулятора заключается во включении и выключении оборудования для поддержания постоянного давления в ресивере. Когда давление в ресивере падает автоматика посылает сигнал и начинается работа компрессора.

Для обеспечения безопасности на ресивере установлен аварийный клапан, который открывается когда давление в сосуде достигает критического значения.

Устройство многоступенчатого компрессора

Многоступенчатые поршневые компрессоры выполнятся с вертикальным и горизонтальным расположением цилиндров. Первое создает экономию в площади компрессорной станции, а так же удобство эксплуатации и монтажа, однако применимо только в компрессорах с одной или двумя ступенями сжатия в одном цилиндре.

Компрессоры с дифференциальными поршнями, осуществляющие многоступенчатое сжатие в одном цилиндровом блоке, выполняются по необходимости горизонтальными.

Ступени сжатия могут осуществляться в отдельных цилиндрах; в этом случае применяют рядное расположение цилиндров с приводом от общего коленчатого вала.

Читайте также  Жигули новая модель

С конструктивной точки зрения различают бескрейцкопфные и крейцкопфные компрессоры.

Конструкция поршневого компрессора

В бескрейцкопфных компрессорах роль крейцкопфа (ползуна) выполняет сам поршень, обладающий в этом случае удлиненной цилиндрической поверхностью. Обычно они являются компрессорами низкого давления с одной или двумя ступенями сжатия. Крейцкопфные конструкции применяются при любых давлениях, но характерны для высоких давлений при многоступенчатом сжатии. Это объясняется высокими значениями поперечных сил, восприятие которых поверхностью поршня оказывается недопустимым.

Рассмотрим для примера конструкцию вертикального поршневого компрессора. Конечное давление 22 МПа осуществляется в пяти ступенях. В правом блоке цилиндров расположены первая и четвертая, в левом – вторая, третья и пятая ступени сжатия. Это компрессор крейцкопфного типа с вильчатым шатуном.

Компрессор снабжен масляным шестеренным насосом, подающим масло из картера к подшипникам. Масло для смазки в цилиндры подается специальным устройством – лубрикатором. Охлаждение воздуха в холодильниках осуществляется после каждой ступени.

Конструкция поршневого компрессора

Цилиндры компрессоров с давлением до 8 МПа обычно отливают из чугуна; более высокое давление требует применение стального литья и стальных поковок. Цилиндры снабжаются лапами, опирающимися на плиты, залитые в бетонный фундамент.

В многоступенчатых компрессорах с дифференциальными поршнями блок цилиндров состоит из отдельных частей, жестко и надежно скрепляемых болтами и шпильками.

В компрессорах высокого давления применяют сальниковые уплотнения в виде конических разрезных чугунных колец. Сальники выполняются почти всегда с охлаждением.

Конструкция центробежного компрессора

Центробежные компрессоры в большинстве случаев имеют несколько ступеней. При небольшой подаче они изготавливаются секционными с разделением ступеней на отдельные секции с разъемом в плоскостях, нормальных к оси машины.

Конструкции центробежного компрессора средней и высокой подач, как правило, изготавливают с разъемом корпуса в горизонтальной плоскости аналогично современным паровым турбинам. В этом случае прямой и обратный направляющие аппараты составляют одно целое с половинами корпуса или же, что встречается чаще, размещаются на диафрагмах, плотно вставленных в корпус. Диафрагмы имеют разъем в горизонтальной плоскости.

Охлаждение корпуса компрессора, желательное энергетической точки зрения, усложняет конструкцию корпуса. Поэтому компрессоры строят с подразделением ступеней на группы в отдельных корпусах и расположением промежуточных охладителей между корпусами. Таким образом, бывают компрессоры одно-, двух- и трехкорпусные.

Промежуточные охладители могут располагаться и между группами ступеней, заключенных в одном корпусе.

Конструкция центробежного компрессора

Всё это можно увидеть на продольном разрезе второго корпуса шестиколесного турбокомпрессора с подачей 9000 м 3 /ч при давлении 0,7 МПа, частота вращения 10 200 об/мин при мощности на валу 1200 кВт.

Первый корпус этого компрессора имеет одно колесо с двухсторонним подводом. Воздух, сжатый в первой ступени, проходит через трубчатый охладитель и поступает в приемный штуцер 1 второго корпуса, в котором размещено пять колес, составляющих ступень конечного сжатия.

Воздух проходит последовательно через колесо 2 и диффузор и поступает в колесо 3. Замет, пройдя через прямой и обратный направляющие аппараты, он попадает в колесо 4, откуда направляется через промежуточный охладитель и канал в пятую 5 и шестую 6 ступени.

Основными элементами конструкции здесь являются: литой чугунный корпус 7, замыкающие крышки 8 и 9 корпуса, несущие штуцера 1 и 1’ и коробки подшипников.

Внутри корпуса располагаются диафрагмы, несущие лопасти обратного направляющего аппарата.

Уравновешивание осевой силы достигается, с одной стороны, обратным расположением пятой и шестой ступени и, с другой – упорным сегментным подшипником, находящимся между корпусами компрессора.

Между ступенями располагаются гребенчатые уплотнения.

Область применения

Воздушный компрессор – это самое популярное пневматические оборудование.

Принцип работы компрессора достаточно прост и поэтому такие агрегаты нашли широкое применения практически во всех областях. Они используются в монтажных, ремонтных и строительных работах.

Бытовой воздушный компрессор работает от сети в 220 Вольт и имеет самую широкую область применения. Такие машины используются для проведения покраски или аэрографии.

Для удовлетворения требований промышленности конструкция компрессора, выпускаемого на заводе, соответствует стандартизированному номенклатурному ряду.

Этот ряд построен на основе унификации деталей компрессоров, что позволяет создавать машины различных подач и давлений с применением одинаковых конструкций основных элементов (рам, цилиндров, валов и т.д.). Это значительно удешевляет производство и снижает стоимость компрессоров.

Воздушные компрессоры получили широкое применение в нефтедобывающей отрасли и добыче газа. Их используют при добыче угля и в горнодобывающих комплексах.

Чем компрессоры отличаются друг от друга и как они работают

Перекрасить фасад дома можно будет без срочной эвакуации домочадцев — краскопульт справится с этим заданием быстро и качественно. И запах краски не будет донимать неделями, как во время работы с кистями и валиками. Используя пневмогвоздезабивной пистолет при укладке пола, можно быть уверенным – в процессе работы материал не будет поврежден. Никаких вмятин и сколов, при этом работа с пневмоинструментом идет намного быстрее, чем с обычным молотком или электрическим инструментом. Но работа пневмоинструмента не возможна без сжатого воздуха, тут-то и понадобится компрессор. Ведь именно компрессорное оборудование сжимает и подает воздух (или другой газ).

Компрессоры на все случаи жизни: разновидности оборудования

Существует обширная система классификации компрессоров по многим признакам, но из всего этого многообразия можно выделить несколько основных видов компрессорного оборудования.

Все компрессоры можно разделить по типу принципа действия:

  • объемные;
  • лопастные;
  • термокомпрессоры.

Лопастные компрессоры сжимают воздух за счет его взаимодействия с подвижными и неподвижными лопастями (или лопатками). Оборудование относится к классу динамических машин, подобные компрессоры устраняют вибрацию потока воздуха и часто используются в авиации. Термокомпрессоры сжимают жидкость и используют выделяющееся от сжатия тепло и энергию. Чаще всего эта техника пользуются спросом в пищевой и химической перерабатывающей промышленности, а впервые были использованы в США в молочной промышленности.

Самыми распространенными на сегодняшний день являются объемные компрессоры. Такое оборудование нашло применение, как в быту, так и на производстве (мебельном, деревообрабатывающем, пищевом, химическом). Эти компрессоры повышают давление, уменьшая запасенный объем газа. К такому компрессорному оборудованию относятся

    ; ;
  • мембранные компрессоры.

Объем имеет значение

Основную работу в мембранных компрессорах выполняет мембранный блок. Обоюдовогнутая камера, в которой и находится мембрана, обеспечивает полную герметизацию газовой камеры. Воздух сжимается благодаря колебаниям мембраны, приводимой в действие поршнем гидропривода. Главный плюс этого оборудования – способность работать при повышенных и пониженных температурах. Эти компрессоры показывают отличные результаты по производительности на станциях, расположенных за Полярным кругом, а так же в жарком климате тропической зоны.

Самыми популярными являются поршневые компрессоры. Они просты в использовании, удобны на небольших производствах и по праву заслужили общественное доверие. В среднем время работы коаксиального поршневого компрессора – 20 минут в час. Этого достаточно, чтобы за короткий срок уложить черновой пол, покрасить корпус автомобиля или произвести развал-схождение колес.

Часто такое компрессорное оборудование используется для ремонтных работ по дому: небольшие размеры и вес делают эти компрессоры идеальным источником сжатого газа для пневматических краскопультов, пневматических шлифмашин, гайковертов и любой другой пневматической техники.

Винтовые и мембранные компрессоры обладают большим ресурсом, по сравнению с поршневыми, поэтому чаще встречаются на крупных предприятиях, где необходима длительная бесперебойная работа компрессора. Но при этом, зачастую, они обладают большими габаритами, вибрацией и уровнем шума, так что их нужно помещать в отдельное помещение.

Помимо прочего, поршневые компрессоры обладают оптимальным соотношением цены и качества, что так же влияет на их популярность.

«Внутренности» и работа поршневого компрессора

Поршень в компрессорной головке создает давление за счет возвратно-поступательных движений. Кстати, самый простой поршневой компрессор — только поршень и цилиндр — велосипедный насос.

Основные части поршневого компрессора:

  • компрессорная головка;
  • ресивер;
  • двигатель (электро-, бензо- или дизельный).

Основная работа происходит именно в компрессорной головке. Она состоит из:

  • цилиндра с поршнем;
  • шатуна;
  • коленчатого вала;
  • впускного и выпускного клапанов;
  • маховика;
  • сальника.

Через впускной клапан воздух всасывается в цилиндр, там поршень сжимает его, и уже сжатый газ выходит через выпускной клапан, попадая в «резервуар для хранения» – ресивер.

На все инструменты мастер

К поршневым компрессорам относятся:

  • масляные;
  • безмасляные;
  • ременные.

Понятие «коаксиальный» имеет отношение к устройству поршневого компрессора и его рабочему ресурсу. В компрессорах этого типа двигательный вал и вал компрессорной головки объединены общей осью, от чего вращаются с одинаковым количеством оборотов. То есть головка компрессора и двигатель работают на одинаковой скорости. С таким оборудованием, во-первых, можно выиграть в компактности, а во-вторых, в действии, ведь ременной привод замедляет вращение двигателя.

При необходимости увеличения производительности на компрессоры устанавливают двойные поршни с V-образным расположением цилиндров. При этом если в компрессоре уставлены два цилиндра, работающие одновременно на одном валу, это многоцилиндровый одноступенчатый компрессор: воздух, сжимаясь в цилиндрах, поступает в ресивер. В многоступенчатом компрессоре, сжатый воздух поступает последовательно из одного цилиндра в другой. Эта техника мощнее, и производительность ее больше, так что перфоратор или шлифмашинку с легкостью обеспечит сжатым воздухом.

Чаще всего, как в производстве, так и в быту, используют масляные коаксиальные компрессоры. В картер, где расположен коленчатый вал, заливают масло. Для многих пневматических инструментов наличие смазки является обязательным, поэтому масляные компрессоры лучше всего подходят для работы с пневмодрелями, гайковертами и подобными инструментами. Но масляное компрессорное оборудование не рекомендуется для использования в работе краскопультов. Частички масла попадают в воздух и могут значительно ухудшить качество покраски.

В этом случае лучше использовать безмасляные компрессоры. Это оборудование гарантирует высокое качество и чистоту сжатого воздуха. Название «безмасляный» не значит, что этот компрессор работает без смазки вообще, просто воздушные и масляные потоки проходят по разным каналам, не соприкасаясь. То есть масло не заливается в картер. Как и в масляном компрессоре, воздух проходит через систему очистки, но только более сильную. К сожалению, рабочий ресурс у таких компрессоров меньше, чем у масляных.

У компрессоров с ременным приводом чуть снижена скорость вращения двигателя, но увеличена производительность (за счет улучшенной системы охлаждения). А благодаря этой системе, ременные компрессоры являются более износостойкими. Это делает компрессорное оборудование такого типа «долгожителем» даже в условиях непрерывной работы. Ременные компрессоры не капризны и могут работать при высоких температурах, просты в обслуживании (достаточно своевременно менять масло в кратере). Аппараты с ременной передачей и в ремонте проще: при заклинивании поршня ремень проскальзывает, предотвращая повреждения электродвигателя.

В каталоге интернет-магазина «ВсеИнструменты.ру» можно найти практически любую модель поршневых компрессоров, например, двухцилиндровый одноступенчатый компрессор с ременным приводом Fubag VCF/50 CM 3 (подойдет для длительных работ на небольших предприятиях) или безмасляный Fiac ECU 200 (хорош для покраски и мойки).

Винтовые или роторные компрессоры

Роторные или винтовые компрессоры относятся к классу профессионального оборудования и используются чаще всего в промышленности. Такой компрессор тише, нежели поршневой. Учитывая, что винтовое компрессорное оборудование может работать круглосуточно, низкий уровень шума создает удовлетворительные условия для обслуживающего персонала.

Читайте также  Жидкостный предпусковой подогреватель

винтовой компрессорОсновные части винтового компрессора:

  • всасывающий воздушный фильтр;
  • всасывающий клапан;
  • винтовой блок;
  • ременная передача;
  • электродвигатель;
  • масляный фильтр;
  • маслоотделитель (сепаратор);
  • термостат;
  • маслоохладитель;
  • концевой воздухоохладитель (радиатор);
  • предохранительный клапан;
  • система трубопроводов;
  • вентилятор.

Принцип работы оборудования

винтовой компрессор в разрезе

Главным «работником» в этих компрессоров является винтовой блок. Попадая в него из всасывающего клапана, воздух смешивается с маслом. Винтовая пара нагнетает эту смесь в пневмосистему. В сепараторе воздух отделяется от масла, и, уже очищенный, выходит из компрессора, проходя через охлаждающий радиатор. Горячее масло возвращается в винтовой блок, так же проходя систему охлаждения.

Винтовые компрессоры востребованы на крупных предприятиях, специализирующихся на обработке дерева, сборке автомобилей и инструментов. Чаще всего выпускается в вибропоглощающем кожухе, но без колес и рукояток для транспортировки. Главным отличием от поршневого оборудования является поразительная работоспособность этих компрессоров. На многих предприятиях необходима бесперебойная работа компрессорного оборудования в течение нескольких рабочих смен. Поршневой компрессор для этих задач не приспособлен, а вот винтовой справится «на ура». К тому же роторные компрессоры потребляют в разы меньше электроэнергии, нежели коаксиальные и ременные. Так же винтовые компрессоры проще в ремонте: не нужно заменять «отжившие свое» клапаны и поршневые кольца.

Существует множество моделей винтовых компрессоров с различной мощностью, производительностью, габаритами. Исходя из целей работы, можно подобрать как небольшой компрессор, например, Abac Spinn 5.510-270, так и более «масштабное» оборудование, Fiac Airblok 1252 SD.

Компрессоры и компрессорные станции

Многие источники представляют компрессор как синоним компрессорной станции или компрессорной установке. На самом деле это не так. Компрессорная станция это комплект из, собственно, компрессора и дополнительного оборудования. В качестве вспомогательных элементов обычно выступают осушители, фильтры (они нужны для очищения воздуха от примесей и твердых частиц), частотные регуляторы (для регулировки числа оборотов двигателя).

Чаще всего это дополнительное оборудование требуется винтовым компрессорам и многие производители сразу дополняют компрессор всем необходимым. Например, компрессоры фирмы Abac, выпущенные в сериях Spinn, Genesis и Formula, имеют все комплектующие, установленные в корпус компрессора. Это экономит место, да и деньги покупателя – ведь не нужно заказывать необходимое оборудование отдельно. Хотя, это возможно: итальянцы Abac предлагают широкий выбор осушителей и фильтров.

Компрессорное оборудование, а так же компрессорные станции представлены в каталоге интернет-магазина «ВсеИнструменты.ру» более чем пятью сотнями моделей для любых строительных нужд. Выбор помогут сделать грамотные менеджеры, которые ответят на вопросы о комплектации, технических характеристиках, условиях гарантии и сроках доставки.

Изучим устройство и принцип работы поршневого компрессора

Этот тип компрессора берет за основу своей работы использование механического прибора поршневого типа с целью увеличения давления газа или жидкости посредством компрессии, то есть – уменьшения объема. Такие компрессоры используются чуть ли не во всех сферах жизни: химическая промышленность, медицина, автомобилестроение, холодильной технике, а также для бытовых и полупрофессиональных нужд.

Иногда при помощи поршневых компрессоров осушают воздух. Это связано с технологическими особенностями сжатия воздуха. Они отличаются:

  • Недорогой ценой по сравнению с остальными типами компрессоров;
  • Простым технологическим процессом их производства;
  • Легкостью в ремонте и доступностью деталей.

Какие бывают поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры бывают нескольких типов, опишем их ниже.

Воздушный

Воздушный поршневой компрессор

Едва ли не номер один в мире компрессорных установок, которые начал использовать человек – поршневой воздушный компрессор. Его популярность обусловлена простотой строения как механизма, так и принципа действия. Работа с ним также проста и не требует особых навыков. Его официальное название – компрессорная установка объемного сжатия.

За многие десятилетия его базовая конструкция не претерпела особых изменений. Это корпус из чугуна, а внутри него находится цилиндр. В механизме также есть собственно поршень, сделанный таким образом, чтобы оставался маленький зазор и два клапана. Каждый из них имеет свое назначение: один из них всасывающий, второй предназначен для питания.

Судовой

Судовой

Компрессоры с поршневой системой нередко применяются на больших двухтактных дизелях на судах. Их используют для наддува и продувки. Дело в том, что двухтактный дизель сам по себе не способен завестись и функционировать. Для полноценной работы ему нужна дополнительная подача воздуха, под давлением больше, чем атмосфера.

Присоединенный к мотору и работающий в такт с ним, поршневой компрессор подает дополнительные объемы воздуха.

Безмасляный

Безмасляный поршневой компрессор

Этот вид компрессора используют там, где необходима подача чистого, без примеси смазочных материалов, воздуха или другого газа. Этот воздух будет без следов масляной эмульсии. Это не означает, что устройство поршневого компрессора работает совсем без смазки, просто масло не пересекается с воздушными потками. Под них обычно берут двигатель мощностью 1,1 кВт. Он имеет дополнительные позитивные характеристики:

  • Малый размер;
  • Не нуждается в частом обслуживании;
  • Возможна транспортировка и перемещение в любом положении.

Также на таких компрессорах устанавливают дополнительную очистку для лучшего качества воздуха.

Винтовой

Винтовой поршневой компрессор

Винтовой компрессор используют для снижения давления путем вращательных движений роторов. Это устройство изобрели в 30х годах. Отличается способностью работать в автоматическом режиме и экономичностью.

По сути своей, это устройство призвано преобразовывать электрическую энергию в энергию газа или простого воздуха. Это происходит посредством электродвигателя. Винтовой блок имеет конструкцию, состоящую из корпуса и двух больших винтов. Винты между собой не соприкасаются – между ними есть небольшой зазор, который просто уплотняется пленкой из масла. Собственно, принцип устройства состоит в том, что никакие узлы между собой не трутся.

Это также означает, что мелкий сор, если даже и попадет вовнутрь устройства, не повредит его, так как элементов, которые терлись бы, нет. Максимум, придется заменить масло. Еще один плюс – винтовой компрессор в разных скоростных режимах, то есть, существует возможность регулировать его производительность и тем самым экономить электроэнергию.

Как он работает

Вышеперечисленные виды компрессоров с поршневой системой имеют несколько разные принципы работы.

Воздушный

Воздушный

Принцип работы прост. Цикл его работы состоит всего на всего из двух движений поршня. Когда происходит поступательное движение, газ всасывается в рабочий цилиндр. Когда поршень совершает движение назад, газ сжимается, и происходит это в цилиндре. Таким образом, сила давления нарастает.

Пока это все совершается, всасывающий клапан закрывается, и к работе подключается клапан нагнетания. Он выталкивает сжатый газ в магистраль. Вот весь цикл работы воздушного поршневого компрессора. Как видно, схема действия несложная.

Судовой

Судовой

Поршень компрессора имеет такой механизм привода, что движение компрессорного поршня синхронно к движению поршня дизеля. У судовых дизелей с таким приспособлением вращаются с совсем небольшой частотой. Как правило, она не превышает 180-200 об/мин. По этой причине компрессор достигает высокого значения КПД.

Интересно, что зачастую размеры обоих аппаратов схожи. Получается, что верхняя часть всего устройства направлена на работу двигателя внутреннего сгорания, а нижняя часть сжимает и нагнетает заряд в цилиндр и в мотор.

Безмасляный

Основные особенности безмасляного поршневого компрессора – чистота газа на выходе и немного меньший ресурс работы, чем у его собратьев. Название не означает, что узлы устройства без смазки. Просто она находится отдельно и в картер не заливается. Плюс, установлена дополнительная система очистки.

Винтовой

Винтовой

Воздух попадает в роторный механизм посредством клапана, проходя предварительную очистку. Потом воздух смешивается с маслом. Смесь направляется в емкость, где сжимается. Параллельно выполняются такие цели, как устранение зазоров между винтами и стенками корпуса.

Это делает появление протечек практически невозможным даже при том, что оба ротора не соприкасаются и, плюс ко всему, отводит тепло, появившееся при сжатии. Смесь, уже сжатая, направляется в маслоотделитель, где, собственно, и разделяется на смазочный материал и воздух. Масло, после прохождения сквозь фильтр и охлаждения, течет обратно в блок. Воздух тоже охлаждается и выводится из компрессора.

Принцип работы поршневых компрессоров показан на видео

За и против

Аппараты имеют несколько заметных минусов:

  1. Принцип работы вышеописанных устройств, кроме винтового, таит в себе один минус. Сжатый воздух или другой газ выходят из аппарата в виде импульсов, а не ровным потоком. Чтобы предотвратить это ненужное явление, используют дополнительный компонент, который называется ресивер. Ресивер сглаживает пульсацию, а также выравнивает давление газа.
  2. При работе поршневой компрессор создает много шума. Это происходит из-за особенностей его строения. Не шумят только установки, где положение цилиндров оппозитное.
  3. Также аппараты сильно вибрируют. Если у них большие габариты, приходится помещать их на прочный фундамент из бетона.

Но существует и множество положительных моментов:

  1. Легко ремонтируются.
  2. Просты в использовании.
  3. Могут иметь совсем небольшие габариты.
  4. Многофункциональны – используются практически во всех сферах жизни.

Правила устройства и безопасной эксплуатации поршневых компрессоров

Самые важные из правил безопасности при работе с поршневыми компрессорами. Нужно проводить постоянное наблюдение за тем, чтобы герметичность сборочных единиц была соблюдена, при том абсолютно всех единиц. Особенное внимание следует уделять тем сборочным элементам, которые вынуждены переносить сильное давление.

Каждую смену необходимо осматривать предохранительные клапаны, и приборы, с помощью которых проводят замеры, а также и автоматику на предмет дефектов и неисправностей. Это важный принцип безопасности персонала и техники.

Вспоминать чистить фильтры для масла в системе смазочной циркуляции, равно как и приемную стенку насоса. Для этого нужно установить сроки, руководствуясь предписаниями в инструкции, но как минимум раз в 50 дней.

В видео рассказывается про эксплуатацию поршневого компрессора

Что делать при поломке?

  • Разорвался маслопровод – придется попотеть и исправить маслопровод.
  • Произошло повреждение перепускного клапана масляного насоса – чинить его нет смысла, надо купить новый.
  • Отсутствует масло – влить фильтрованное масло обязательно той же марки, что уже есть в картере.
  • Засорилась сетка, в функционал которой входит прием смазки в масляном насосе – как только компрессор остановится, приемную сетку нужно снять, почистить и установить назад.
  • При засорении фильтра для смазочных материалов его достаточно просто почистить.
  • Износились шатунные е подшипники – их надо подтянуть, если не получается, то заменить вкладыши. Нужно помнить, что их следует подогнать по валу.
  • В масло попала вода – придется заменить масло, затем в обязательном порядке просушить систему.

На видео показан один из случаев ремонта

Принцип работы поршневого компрессора достаточно прост даже для того, что бы его оператором был человек без специальной технической подготовки. Легко поддающиеся ремонту, они при этом имеют большой рабочий ресурс. Устройства используются повсеместно – начиная от научных лабораторий и медицины, заканчивая полупрофессиональным строительством.

И пока не придумано ничего лучшего, поршневые компрессоры остаются лидерами среди устройств, которые увеличивают давление газов и жидкостей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: