Воздушные компрессоры — устройство и принцип работы
Содержание:
- Применение компрессоров
- Устройство воздушного компрессора
- Отличие масляных и безмасляных компрессоров
- Преимущества и недостатки компрессоров
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.
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.
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:
- Воздух проходит через фильтр, очищаясь от примесей и пыли.
- Затем он попадает в винтовую пару (один винт с вогнутым профилем, а другой — с выпуклым), которая вращается благодаря работе двигателя.
- Воздух смешивается с маслом, чтобы создать между роторами масляный клин — пленку, защищающую роторы от трения.
- Вращение роторов перемещает воздух по направлению к емкости, постепенно повышая в ней давление воздуха.
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.
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.
Преимущества и недостатки компрессоров
Каждая категория компрессоров обладает своими плюсами и минусами, которые обусловлены строением и принципом работы.
Плюсы и минусы роторного типа компрессоров
Преимущества роторных компрессоров:
- В винтовых и спиральных моделях вращающиеся элементы не соприкасаются друг с другом из-за масляной прослойки. Это значительно повышает их ресурс.
- Роторные компрессоры производят мало шума при работе и почти не вибрируют.
Недостатки роторных компрессоров:
- Они стоят дороже поршневых.
- В роторно-пластинчатых установках идет повышенный износ за счет трения пластин.
Плюсы и минусы поршневого типа компрессоров
Преимущества поршневых компрессоров:
- Стоимость поршневых компрессоров ниже, чем у роторных.
- Простая конструкция позволяет легко обслуживать устройства и повышает срок эксплуатации.
Недостатки поршневых компрессоров:
- Шум и вибрация при эксплуатации.