Винтовой компрессор

Устройство и принцип работы

В конструкцию обратника входят следующие элементы (см. рис. ниже):

металлический корпус (3);

• клапан (6), который перекрывает входное отверстие и оборудован направляющими ребрами, предотвращающими перекос;
• резиновое кольцо (5), установленное в верхней части клапана (6);
• пружина (4), которая прижимает резиновое кольцо к входному отверстию и одевается на выступы, находящиеся на пробке (1) и на клапане (6);
• пробка, которая имеет уплотнение в виде картонной прокладки (2) и позволяет разобрать узел для чистки и ремонта.

Обратный клапан работает по следующему принципу. При включении компрессора воздух, проходя через всасывающий клапан цилиндра, попадает в камеру сжатия, после чего выходит через выпускной клапан и поступает на входной штуцер обратника (7). При достижении определенного давления, клапан (6) вместе с резиновым кольцом поднимается и сжимает пружину (4). В результате открывается проход для воздуха. Воздух перемещается в полость корпуса (3) и далее – в выходной штуцер, соединенный с ресивером. После выключения агрегата клапан (6) под воздействием пружины и давления воздуха из ресивера возвращается на место и перекрывает впускное отверстие.

Устройство поршневого компрессора холодильника

Данный аппарат представляет собой электрический мотор, у которого вертикальный вал, конструкция размещается в герметизированном металлическом кожухе.

Внешний вид поршневого компрессора со снятым верхним кожухом

При включении питания пусковым реле мотор приводит в движение коленчатый вал, благодаря чему закрепленный на нем поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение. В результате этого происходит откачка паров фреона из испарительного радиатора и нагнетание хладагента в конденсатор. Данному процессу способствует система клапанов, открывающаяся и закрывающаяся при смене давления. Основные элементы поршневой конструкции представлены ниже.

Конструкция поршневого компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Нижняя часть металлического кожуха.
2. Крепление статора электромотора.
3. Статор двигателя.
4. Корпус внутреннего электромотора.
5. Крепеж цилиндра.
6. Крышка цилиндра.
7. Плита крепления клапана.
8. Корпус цилиндра.
9. Поршневой элемент.
10. Вал с кривошипной шейкой.
11. Кулиса.
12. Ползунок кулисного механизма.
13. Завитая в спираль медная трубка для нагнетания хладагента.
14. Верхняя часть герметичного кожуха.
15. Вал.
16. Крепление подвески.
17. Пружина.
18. Кронштейн подвески.
19. Подшипники, установленные на вал.
20. Якорь электродвигателя.

В зависимости от конструкции поршневой системы данные устройства делятся на два типа:

1. Кривошипно-шатунные. Используются для охлаждения камер большого объема, поскольку выдерживают значительную нагрузку.
2. Кривошипно-кулисные. Применяются в двухкамерных холодильниках, где практикуется совместная работа двух установок (для морозильника и основной емкости).

В более поздних моделях поршень приводится в действие не электродвигателем, а катушкой. Такой вариант реализации более надежен, за счет отсутствия механической передачи, и экономичен, поскольку потребляет меньше электроэнергии.

Общее описание винтовых компрессоров

Винтовой компрессор представляет собой агрегат промышленного назначения, нагнетающий воздух посредством винтовой пары. Данный тип оборудования широко применяют в промышленности при необходимости непрерывно поставлять сжатый воздух пневматическим системам. Винтовое компрессорное оборудование является экономичным и современным оборудованием, которое характеризуется умеренным потреблением электрической энергии, простотой обслуживания и управления, а также долговечностью.

Винтовой компрессорный агрегат оснащается воздушной, жидкостной, либо масляной системой охлаждения. В результате прохождения процедуры охлаждения, воздух может содержать масляные капли, твердые частицы, а также водяные пары, что способствует износу оборудования. Поэтому, на производствах, где необходимо поддерживать высокие стандарты чистоты сжатого воздуха, используются воздушные и жидкостные системы охлаждения. Существуют также модели компрессоров, оснащенных ресивером и осушителем, которые наряду с очищением от примесей воздуха, обеспечивают его равномерную подачу и экономию электроэнергии. Такие модели являются хорошим решением для компактных производств.

Винтовые компрессорные установки активируются посредством электродвигателя. Перемещение определенного объема охлаждающего вещества (хладагента) в форме газа, позволяет точно отслеживать процесс охлаждения в компрессоре. Золотник, которым оснащен компрессор, обеспечивает снижение уровня притока газа и мощности.

Винтовой компрессор способен работать в режиме холостого хода, что позволяет снизить потребление электроэнергии в пять раз, а также максимально сократить износ деталей по причине отсутствия лишних включений электрического двигателя.

Данный вид компрессора, в отличие от поршневых компрессорных установок, не выбрасывает лишний воздух. Кроме того, винтовой компрессор производит сжатый воздух умеренной температуры, так как на конце сжатия температура низкая.

Впервые компрессоры винтового типа были запатентованы в 1930-х г. Вследствие того, что они достойно конкурировали с другими видами объемных компрессорных систем, их популярность и сфера применения росли. Сейчас винтовые компрессоры активно функционируют в самых разных областях производства. По техническим характеристикам они сравнимы с поршневыми агрегатами промышленного класса и актуальны для  предприятий, на которых необходимо поддерживать непрерывный процесс производства.

Виды прессостатных устройств

Вариаций исполнения компрессорного блока автоматики всего две. Определение производится исходя из их принципа работы. В первом варианте механизм выключает электромотор в момент превышения установленных пределов уровня давления воздушной массы в пневмосети. Эти устройства называются нормально разомкнутыми.

Схематическое устройство мембранного выключателя давления: 1 – преобразователь давления; 2 и 3 – контакты; 4 – поршень; 5 – пружина; 6 – мембрана; 7 – резьбовое соединение

Другая модель с обратным принципом — включает двигатель, если определяется снижение давления ниже допустимой отметки. Приборы такого типа именуются нормально замкнутыми.

Устройство и предназначение поршневого компрессора

По принципу работы поршневой компрессор относится к машинам объемного сжатия. В этих агрегатах компрессия выполняется методом уменьшения объема, в котором заключена газообразная среда.

Рабочее движение – ход поршня внутри цилиндра. Конструкция поршневого компрессора определяет его предназначение. Эти машины не рассчитаны на круглосуточную нагрузку. У аппаратов бытового назначения длительность рабочего цикла составляет не более 20 мину, затем отдых, пока не остынет поршневая.

Полупрофессиональные версии разработаны, чтобы функционировать в режиме 50/50. Только промышленные модификации способны отработать без остановки восьмичасовую смену.

Как работает винтовой компрессор, в каких режимах

Возможно несколько функциональных состояний:

1. Старт – при нажатии основной кнопки , запускается двигатель, который приводит в движение роторы винтового блока. Компрессор переходит в следующий режим.
2. Нагрузка — атмосферный воздух проходит в винтовой блок через всасывающий фильтр и открытый впускной клапан. Давление в пневматической сети начинает подниматься, и постепенно доходит до верхнего значения, установленного на контроллере. Компрессор переходит в режим холостого хода.
3. Холостой ход – впускной клапан закрывается и воздух перестает попадать в винтовой блок. Мотор и роторы винтового блока продолжают вращаться, но так как сжатия не происходит, нагрузка в таком режиме составляет примерно 30% от максимальной мощности. Такой режим нужен, чтобы, в случае возобновления потребления сжатого воздуха, заново не запускать электродвигатель.
4. Если потребление возобновилось, то компрессор переходит в режим нагрузки. Если потребление не возобновилось в течение определенного времени (настраивается в контроллере), компрессор переходит в режим разгрузки и останова.
5. Останов – отключение оборудования в штатном (нормальном) порядке.
6. Alarm stop – экстренное прекращение работы, со срочной (незапланированной) остановкой мотора, с пропуском холостого хода и других промежуточных этапов. Осуществляется нажатием на кнопку.

Распространённые модели

В отечественном рынке производства покупатель может приобрести различные виды такого оборудования. Они будут различаться друг с другом по конструкции, а также марке производства.

Самым популярным продуктом, можно назвать продукцию от таких компаний, как

• Porta.
• Airman.
• Atlas Copco.

Дизельные устройства от производителя из Бельгии отличаются особым показателем надёжности, невысоким процентом расхода топлива, а также удобным использованием.

Такие модели представлены широкой линейкой и могут быть расформированы по группам:

• Конструкция.
• Давление.
• Общая производительность.

При этом предприятия способны выпускать как передвижные, так и стационарные разновидности устройств. При всём этом последние могут быть укомплектованы определёнными опорами. Передвижные же агрегаты, наоборот, отличаются максимальным показателем мобильности и способны буксироваться с общей скоростью около 90 километров в час.

Давление у разных видов Атласа Колко может находиться в общем диапазоне от 7 до 35 бар, а производительность будет доходить до 65 метров кубических в минуту. Совершается комплектация таких устройств двигателями от производителей Deutz либо Caterpiller, которые отличаются строгими нормами и требованиями от европейских стандартов качеств в области экологии.

Передвижные устройства Airman имеют общую производительность около 11 тысяч литров в минуту при общем давлении около 7 бар. Вместе с ними в наборе имеется ресивер, прибор обладает шасси и может очень просто и быстро транспортироваться по строительной площадке, а при особой необходимости и по всему городу.

Прибор находится в шумоизолирующем кожухе, именно по этой причине создаётся минимальный уровень шума во время использования. Такая особенность помогает приобрести дизельный компрессор, если нужно произвести его установку в непосредственной близости к самому рабочему месту.

В устройствах Porta имеется свой винтовой привод, который нужен для применения в процессе осуществления дорожных и ремонтных работ. И несмотря на свои небольшие размеры они заключают в себе высокий показатель производительности при низком уровне шума и минимальном количестве топлива. Прибор заключает в себя откидной шумозащитный кожух, который произведён из специального металла и способен оставаться как на шасси, так и на специальных опорах.

Прибор собран специальным двигателем с системой холодного запуска, которую можно отнести к наиболее экономичной, а также довольно тихой. Токсичность выхлопных газов в этом устройстве будет соответствовать европейским стандартам.

Использование таких видов агрегатов позволило во много раз облегчить работу человека. Но так как на дизельный компрессор стоимость будет довольно большой, то совершать его выбор стоит очень внимательно и разумно. До того как приобрести прибор, нужно уточнить степень очистки всего воздуха устройства и наличия в нём влажности во время проведения работы, которая будет требовать усилий самого компрессора. Прибор может укомплектовываться осушителем и фильтрами. Рекомендации по использованию такого прибора будут описаны в инструкции по использованию. При их комплексном соблюдении устройство сможет прослужить довольно долгое время.

Динамические компрессоры

Разделяются на два класса по типу вентиляторов: осевые и центробежные.

Первые используют то, что сжатие хладагента происходит впоследствии изменения его скорости между лопатками ротора и направляющего устройства. При этом движение хладагента осуществляется в направлении оси ротора.

Во втором типе на стороне подачи возникает разряжение, газ подаётся на лопатки рабочего колеса. При его вращении охлаждающее вещество отбрасывается, под влиянием центробежной силы, к внешнему радиусу. На выходе из колеса газ направляется в диффузор, где скорость его падает, а давление увеличивается.

Классификация их осуществляется по следующим признакам:

• По конечному давлению. Давление, создаваемое потоком газа.
• По количеству ступеней сжатия. Одноступенчатые и многоступенчатые.
• По виду привода. Турбинный или электрический.

Динамические компрессоры характеризуются несложной конструкцией, долговечностью в работе, удобством в использовании. Устройство имеет небольшие габариты и вес. Главный недостаток заключается в невысоком КПД, что особенно проявляется, при небольшой производительности и высоких давлениях накачивания. В такой конструкции невозможно получить большой коэффициент сжатия, а значит и создать высокое давление.

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.

Для чего служит и какую функцию реализует

Устройство поршневого разнотипного компрессора позволяет получать с его помощью сжатый воздух. Соответственно, такая способность является весьма востребованной и в прежние, и в нынешние времена. Поэтому техника этого рода может задействоваться в разных сферах промышленности и на различных производственных объектах.

Коэффициент полезного действия таких агрегатов очень высок, но соответствующий уровень производительности техника данного рода выдает лишь при определенных значениях давления (от 1 МПа). Причем такие ограничения не являются недостатком, так как любой прочий вид оборудования со сходными характеристиками также способен выдавать наиболее высокую производительность лишь при определенных значениях давления.

Область применения воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и в быту. Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В. Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере, в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Ротационно-пластинчатый компрессор

В этом случае ротор снабжается несколькими скользящими пластинами, которые монтируются эксцентрическим методом в литом корпусе. Кроме этого, выделяют следующие особенности подобных устройств:

1. Маслозаполненные.
2. Эффективность механизма достигает 90%.
3. Могут применяться для генерирования повышенного давления в магистрали.
4. Выделяют стационарные и переносные варианты исполнения.
5. На одной ступени может создаваться давление более 13 бар.
6. Вращение создается при помощи двигателя.
7. Для подключения магистрали есть фланцы.
8. Изготовление цилиндра проводится при применении чугуна.

Высокая эффективность устройства можно связать с широким его распространением. Примером можно назвать системы охлаждения или центральной подачи вакуума.

Как выбрать

Вы решили купить компрессор: какой выбрать? Для начала следует определить назначение прибора: бытовой, профессиональный или промышленный.

Назначение прибора.

Бытовой аппарат подходит для разовых работ в гараже, на даче или мини-мастерской. С помощью прибора невысокого давления можно покрасить деталь машины, раскрасить материал или подключить пневмо-инструмент. Как правило, бытовой аппарат оснащен одним цилиндром и прямой передачей. Цена таких компрессоров не высокая, они отличаются малыми габаритами и относительно легким весом.

Смотрим видео, критерии выбора:

Вам нужен профессиональный компрессор: как выбрать? Данная техника отличается повышенным ресурсом (от 500 л/мин) и большой производительностью. В техническом плане профессиональные модели оснащены ременным приводом, что обеспечивает качественное охлаждение мотора и деталей.

Промышленный вариант исполнения предполагает максимально высокую мощность и производительность.Какой выбор компрессора сделать — вопрос лежит в плоскости назначения прибора.

Производительность.

Данная величина выражается литрами в минуту. У какого компрессора производительность выше? Для краскопульта достаточно будет показателя 400 л/мин. Для продувочного пистолета — 200 л/мин. Для ударного гайковерта — 500 л/мин. Шуруповерт и пневмодрель — 300 л/мин. Шлифовальный аппарат — 450 л/мин.

Мощность.

От мощности зависит производительность лучшего компрессора. Выбор напрямую зависит от электросети: если у вас нет трехфазного подключения, имеет смысл выбрать простой бытовой агрегат. Также учтите исправность проводки перед приобретением компрессора, достаточность сечения проводов и отсутствие скрутки.

Ресивер.

Ресивер необходим для стабилизации давления сжатого воздуха. Емкость ресивера может быть на 3 литра, а может быть на 50 и более литров. Для домашнего использования достаточно будет емкости ресивера в 10 литров. Профессиональные работы потребуют большего объема ресивера — до 50 литров. В промышленных масштабах требуется литраж порядка 100 и более литров.

Обзор популярных моделей

Модель PRORAB 2006 OL

PRORAB 2006 OL

• Мощность: 0,85 кВт;
• Напряжение: 220 В;
• Производительность: 80 л/мин;
• Ресивер: 6 л;
• Привод: коаксиальный;
• Цена: 5 249 руб.

Если вы задумались, какой подобрать компрессор для бытовых работ, — приобретайте PRORAB 2006 OL. Данный непрофессиональный безмасляный поршневой компрессор с ресивером 6 литров вырабатывает сжатый воздух для питания пневмо инструментов, для покрасочных и иных бытовых задач. Небольшие габариты прибора позволяют переносить его с помощью удобной ручки на корпусе.

Модель ABAC B 5900B

ABAC B 5900B

• Мощность: 4 кВт;
• Напряжение: 380 В;
• Производительность: 654 л/мин;
• Ресивер: 200 л;
• Привод: ременной;
• Цена: 59 449 руб.

Данный профессиональный прибор является двухступенчатым масляным компрессором с ременным приводом. Два цилиндра позволяют проводить интенсивные работы, качественное охлаждение защищает трехфазный мотор от перегрева. Показатель рабочего давления — 11 бар.

Модель ELITECH SKB 26/270

ELITECH SKB 26/270

• Мощность: 5,5 кВт;
• Напряжение: 380 В;
• Производительность: 854 л/мин;
• Ресивер: 260 л;
• Привод: ременной;
• Цена: 62 849 руб.

Данная модель предназначена для профессионального использования. Масляный компрессор высокой производительности с низким шумовым эффектом полностью защищен от перегрева и износа двигателя. Опции защиты от скачков напряжения и перегрузок увеличивают срок эксплуатации прибора. Рабочее давление — 10 бар.

Некоторые советы по эксплуатации

• Контролируйте уровень масла, не забывайте вовремя наполнять картер.
• Каждые полгода рекомендуется проводить комплексное очищение прибора. Это продлит срок службы и повысит качество работы.
• Выключайте регулятор выходного давления по окончании работы.
• Не забывайте сливать воду из ресивера.
• Каждый месяц необходимо менять воздушный фильтр или качественно прочищать.
• Работа при низкой температуре воздуха требует предварительного прогрева масляного картера, так как масло загустевает.

Итог

Как выбрать компрессор? На этот вопрос есть один ответ: для частного использования предпочтительнее приобретать недорогие масляные приборы, а для профессиональных работ — учитывать необходимую чистоту сжатого воздуха. Если попадание масляных капель недопустимо, следует покупать более дорогие, но эффективные безмасляные компрессоры.

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

Двухступенчатый поршневой компрессор

Воздух, сжатый в первом цилиндре, поступает в меньший по объему второй цилиндр. Там он дожимается до более высокого давления. Понятно, что двухступенчатый компрессор должен иметь два цилиндра. При сжатии газа происходит его нагрев. Поэтому сжатый газ из первого цилиндра попадает во второй через охладитель. Его изготавливают из материала быстро отдающего тепло. Чаще всего это медная трубка.

Двухступенчатый компрессор имеет более высокий КПД. Это происходит по нескольким причинам:

• промежуточное охлаждение воздуха, делает работу компрессора более комфортной. Меньше изнашиваются трущиеся части оборудования. Например, пара поршень – цилиндр.
• при одинаковой мощности привода, двухступенчатый компрессор на выходе дает большее давление.

Первый компрессор, созданный человеком, был поршневой. Потом появились другие виды. Самое общее деление компрессоров: объемные и динамические. В объемных компрессорах газ сжимается за счет уменьшения объема камеры. В динамических — за счет взаимодействия с лопатками ротора. К объемным, помимо поршневых компрессоров, относятся и широко распространенные винтовые компрессоры.

Как изготовить обратный клапан своими руками

Бывают ситуации, когда обратник воздушного компрессора вышел из строя, а купить новую деталь по каким-либо причинам нет возможности. В таком случае деталь можно изготовить своими руками.

В интернете можно найти довольно сложные способы изготовления данного узла с использованием токарного и фрезерного станков и другого оборудования. Но все же есть способ изготовить простой самодельный клапан из подручных средств. Чертеж данного узла приведен ниже.

Для изготовления обратника потребуется металлическая труба или тройник, пружина, муфта, металлическая пробка с резьбой и шарик.

Совет! В идеале, подойдет шарик от старой компьютерной мышки. Он имеет резиновое покрытие, которое обеспечит более герметичное прилегание к впускному отверстию.

Воздушный обратный клапан изготавливается следующим образом.

1. Возьмите отрезок металлической трубки необходимого размера и нарежьте на обеих ее сторонах внутреннюю резьбу.
2. В боковой части трубки просверлите отверстие и приварите отвод (с резьбой). К нему будет подсоединяться ресивер. Также можно попробовать найти подходящий тройник. В таком случае приваривать отвод не придется.
3. Вкрутите в одну часть трубки (тройника) муфту, как показано на чертеже.
4. Вложите в корпус шарик и прижмите его пружиной. Пружина должна прижимать шарик с достаточным усилием и не быть слишком прослабленной.
5. Прижав пружину, закрутите металлическую пробку. На данном этапе изготовление обратника заканчивается.

Совет! Чтобы шарик при работе компрессора не вылетел через боковой отвод, в нем также можно нарезать резьбу и вкрутить ограничитель с отверстием.

После того, как данный узел будет готов, входной его патрубок подсоединяется к цилиндру агрегата, а второй – к ресиверу.