Детали поршневых компрессоров.

Основные группы деталей поршневого компрессора - цилиндровая, механизма движения и вспомогательное оборудование. В цилиндровую группу входят узлы цилиндра, поршня и уплотнения; в группу механизма движения - картер, коренной вал, крейцкопфы, шатуны; в группу вспомогательного оборудования - узел смазки, фильтры, холодильники, влагомасло-отделители, ресиверы, системы регулирования и защиты.

Основные несущие части компрессора (рама и станина) служат базой для монтажа его деталей. Они связывают кривошипно-шатунный механизм и поршневые группы, поэтому должны обладать достаточной прочностью, жёсткостью, устойчивостью. В большинстве случаев станины компрессоров выполняют в виде чугунных отливок. Для компрессоров средней и большой производительности используют также сварные станины и рамы. Для крепления станины к фундаменту обычно используют анкерные болты.

Цилиндры поршневых компрессоров бывают различной конструкции в зависимости от давления, производительности, схемы и назначения компрессора. Цилиндры на давление до 5 МПа отливают из чугуна, на 5-15 МПа - из стали методом литья, а на давле­ние выше 15 МПа выполняют из поковок углеродистой и легированной стали. Рабочая поверхность цилиндров образуется запрессованной чугунной втулкой. Цилиндры могут оснащаться охлаждающей водяной рубашкой.

Клапанные механизмы служат для управления процессами всасывания и нагнетания. Поршневые компрес­соры оснащаются самодействующими пластинчатыми клапанами, которые открываются и закрываются под действием разности давлений. Пластинчатые клапаны в зависимости от формы пластин быва­ют кольцевые и полосовые. Обычный кольцевой клапан состоит из седла, к пояскам которо­го прижимаются пружинами кольцевые пластины. Пружины располагают в специальных гнездах огра­ничителя подъёма, который скрепляют с седлом при помощи шпильки и корончатой гайки.

Поршень служит для изменения объёма рабочей камеры, преобразования механи­ческой работы в энергию давления газа Он является подвижной деталью компрессора, плотно перекры­вающей поперечное сечение цилиндра и совершающей возвратно-поступательное движение в направле­нии его оси.

Существует три основных вида поршней: тронковые, дисковые и дифференциальные. Тронковые поршни соединяют непосредственно с шатуном при помощи поршневого пальца. Цилиндрическая поверхность таких поршней состоит из верхнего пояса и юбки. В верхнем поя­се установлены уплотнительные поршневые кольца, в юбке - маслосъемные кольца Тронковые поршни применяют обычно в безкрейцкопфных компрессорах одностороннего дейст­вия.

Дисковые поршни имеют относительно не­большую длину и применяются в ступенях низкого давления двухстороннего действия. В большинстве случаев дисковые поршни выполняют скользящими по всей несущей по­верхности, которую заливают баббитом. В некоторых конструкциях несущая поверхность выполнена в виде бронзовой наплавки. Чтобы в оппозитных компрессорах силы инерции частей, движущихся возвратно-посту­пательно, были уравновешены, массы поршней в расположенных напротив рядах должны быть оди­наковы.

Дифференциальные поршни изготовляют цельными и составными. Они представляют собой комбинацию нескольких поршней разных диаметров, объединенных в одну деталь. Диффе­ренциальные поршни применяются в компрессорах с несколькими ступенями в одном ряду.

Поршневые кольца. Предназначены для уплотнения зазора между поверхностями поршня и цилиндра, а также для отвода теплоты от поршня к стенкам цилиндра. Работающее кольцо прижато наружной поверхностью к поверхности цилиндра давлением сжимаемого газа и частично силами упругости кольца или находящийся под кольцом пружи­ны- эспандера. Боковая поверхность кольца прижимается к поверхности канавки поршня силой тре­ния и давлением газа. Поршневые кольца изготовляют с прорезью (замком) и в свободном состоянии они имеют наружный диаметр больший, чем диаметр цилиндра Замки могут быть прямые, косые, вна­хлестку, герметичные. Основной материал для колец: чугун, текстолит, композиции на основе фторопласта и графита.

Коленчатый вал компрессора состоит из концевых цапф, коренных шеек и колен. Каждое ко­лено имеет две щеки и одну шатунную шейку. Через щеки и шейки сделаны сверления для прохода смазки на поверхность шатунной шейки. Коленчатые валы оппозитных компрессоров могут иметь от двух до десяти колен. Коренные шейки вала опираются на коренные подшипники. Поверх­ность шеек термически обработана. Валы передают механическую энергию от привода на кривошипно-щатунный механизм ком­прессора.

Шатуны предназначены для соединения вала с крейцкопфом или поршнем и превращения вра­щательного движения в возвратно-поступательное. Шатун состоит из стержня, кривошипной и крейцкопфной головок. В компрессорах с кривошипным валом головка шатуна неразъёмная, а в компрессорах с коленчатым валом разъёмная. В шатунах с разъёмной головкой обе части головки соединяются шатунными болтами. Шатунные болты изготавливают из углеродной или хромоникелевой стали. Поверхность болтов тщательно обрабатывают и на части стержня бол­та притирают к поверхности отверстия под болт. Это необходимо для обеспечения надёжности соединения, так как разрыв шатунных болтов влечет за собой разрушение компрессора.

Крейцкопфы представляют собой деталь, скользящую в направляющих, жёстко связанную со штоком и шарнирно- с шатуном. Крейцкопф передает продольные усилия на шток, а поперечные на направляющие. Применяемые в настоящее время крейцкопфы подразделяются на два типа - закрытые и от­крытые. У закрытого типа головка шатуна расположена внутри ползуна. Крейцкопф открыто­го типа используют в сочетании с вильчатым шатуном. Смазочный материал к трущимся поверх­ностям передаётся через направляющие, а к подшипнику - через отверстие в корпусе и пальце. Для компрессоров небольшой производительности крейцкопфы выполняют из чугуна цель­ными.

Шток передаёт усилие от крейцкопфа на поршень. Один конец штока ввинчивается в крейцкопф, а на другом закрепля­ется поршень. Для изготовления штоков используют высококачественные стали.

Для опоры валов компрессоров малой и среднее производительности слу­жат подшипники качения. Подшипники скольжения применяют главным образом в компрессорах большой производительности. В вертикальных компрессорах вкладыш подшипника состоит из двух частей. В горизонтальных компрессорах подшипники воспринимают вертикальные и горизонталь­ные нагрузки, поэтому их вкладыши могут иметь и большее число частей. Коренные подшипники оппозитных компрессоров выполняют с вкладышами из двух частей с горизонтальным разъёмом.

Сальники предназначены для герметизации зазора в том месте, где через корпус про­ходит шток. Широкое применение в поршневых компрессорах получили сальники с твёрдой набив­кой, которые вьшолняются с плоскими или коническими (разрезными или неразрезными) металличе­скими кольцами. В большинстве их конструкций основное усилие, необходимое для работы уплот­нения, создаётся за счёт давления сжимаемого газа. Характерной особенностью самоуплотняющихся сальников с разрезными кольцами яв­ляется то, что их можно использовать при значительном износе и прогибе штока. В качестве материала для уплотняющих элементов применяют чугун, бронзу, баббит, а в последнее время всё шире используют пластмассы (фторопласт и др.), резину и металлокерами­ку. Сальники, работающие без смазывания, изготовляют из материалов на основе графита и фторопласта. В компрессорах сжимающих токсичные и взрывоопасные газы, сальники промывают маслом или продувают инертным газом или воздухом. Это повышает герметичность сальника, способствует охлаждению его и штока.