Одним из первых изобретенных компрессоров является именно поршневой. Благодаря простоте конструкции этот тип оборудования широко используется и по сей день. Особенно в промышленной сфере, где необходимо существуют высокие эксплуатационные нагрузки.
Особенности конструкции и применения
Компрессор поршневой применяется для сжатия и подачи под давлением рабочих жидкостей и газов: воздуха, масла, хладагентов и т.д. Благодаря своей конструкции поршневые агрегаты способны обеспечивать высокую степень сжатия, а потому их выбирают для тех сфер, где необходимым требованием является создание большого давления.
Конструктивно компрессор состоит из рабочего цилиндра, поршня и клапанов – всасывающего и нагнетающего. Поршень приводится в движение при помощи кривошипно-шатунного механизма и коленчатого вала, что позволяет создавать необходимое давление среды внутри устройства. Чтобы обеспечивать постоянные параметры рабочей среды, поршневые компрессоры снабжают автоматическими модулями изменения частоты вращения коленвала.
Конструктивно компрессоры этого вида могут быть одно- и многоцилиндровыми, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), одно- и многоступенчатого сжатия. В зависимости от размеров агрегата также различаются его мощность и производительность.
Плюсы и минусы поршневых компрессоров
К главным достоинствам аппаратов данного типа относятся простота конструкции и надежность. Они могут работать в сложных условиях с загрязненными жидкостями и газами, при повышенной влажности и больших перепадах температур. Например, на мельницах, складах угля, при расфасовке цемента и т.д.
К преимуществам поршневых машин стоит отнести:
- Простота конструкции и, как следствие, высокая степень ремонтопригодности и минимальное техническое обслуживание;
- Возможность работы с агрессивными жидкостями и газами;
- Стабильная работа в условиях больших перепадов производимого объема жидкостей и газов;
- Высокое рабочее давление – до 40 атмосфер;
- Доступная стоимость оборудования.
Среди недостатков следует упомянуть меньшую производительность и экономичность, чем, например, у винтового компрессорного оборудования, а также более частые поломки и высокую шумность. Чтобы минимизировать негативные стороны, поршневые компрессоры часто используют в комплекте с шумопоглощающими кожухами и устанавливают попарно, чтобы один из агрегатов всегда находился в резерве.
Принцип действия поршневого компрессора
Классическая модель агрегата представляет собой чугунный цилиндр, внутри которого движется поршень. Ориентация цилиндра может быть различной – вертикальной, горизонтальной, наклонной. В его верхней части расположены клапаны, через которые рабочая среда всасывается внутрь цилиндра и выталкивается после сжатия. Поршень присоединен к кривошипно-шатунному механизму с коленчатым валом и электрическим или механическим приводом.
За один оборот вала поршень совершает два хода, а в цилиндре осуществляется полный рабочий цикл:
- Поршень движется вниз, в зоне над ним создается разряжение, открывается всасывающий клапан, через который рабочая среда попадает внутрь;
- Поршень движется вверх, воздушный или жидкостный объем над ним сжимается, всасывающий клапан закрывается, и рабочая среда выталкивается из цилиндра через нагнетательный клапан.
Далее цикл повторяется неограниченное количество раз. При увеличении частоты вращения вала производительность поршневых компрессоров также будет увеличиваться. Чем меньше объем камеры устройства, тем большее давление будет создаваться внутри.
Дополнительные модули и модификации поршневых компрессоров
Чтобы обеспечивать высокое сжатие без потерь, необходимо точно подогнать стенки цилиндра и поверхность поршня друг к другу. А чтобы минимизировать трение между ними, нужно обеспечить смазку. Для этого в камеру подается масло. Выполняя свою функцию, оно, тем не менее, загрязняет рабочую среду. Поэтому, если важно обеспечить высокую чистоту воздуха или жидкости, на выходе из установки обязательно устанавливают сепаратор или иные фильтрующие приспособления.
При соблюдении вышеописанных принципов работы, существует несколько типов компрессорного поршневого оборудования:
- Компрессоры одинарного и двойного действия. Первые – классический вариант, напоминающий шприц или цилиндр двигателя. В компрессорах двойного действия поршень двухсторонний, и он движется одновременно в двух расположенных напротив друг друга камерах в противоположных фазах;
- Масляные и безмасляные компрессоры. В первых используемая смазка (минеральное или синтетическое масло) пересекается с воздушным потоком, во-вторых – потоки разделены. Благодаря этому обеспечивается повышенная частота вырабатываемого сжатого воздуха;
- Горизонтальные, вертикальные и угловые (наклонные) компрессоры – в зависимости от ориентации аппарата;
- Одно- и многоступенчатые компрессоры – по количеству ступеней, в которых происходит сжатие. Многоступенчатые модели более экономичны и обеспечивают более высокое давление.
Кроме того, поршневые агрегаты различают по типу привода и по уровню выходного давления. Максимум, который способны обеспечивать аппараты, - 1000 бар.
