Важнейшими параметрами, от которых зависит мощность выбираемого холодильного агрегата являются следующие:
- объём холодильной камеры
- температурный режим камеры
- температура окружающей среды
- толщина стенок камеры
- скорость обновления товара в камере
В первую очередь мощность агрегата зависит от объема холодильной камеры
– чем больше объём, тем больше мощность.
Модельный ряд холодильных агрегатов Ариада для охлаждения камер представлен как моноблоками, так и сплит-системами, которые работают в двух температурных режимах
:
Оборудование, обсуждаемое в этом разделе, является наиболее распространенным оборудованием и системами и включает в себя: оборудование для распределения воздуха, такие как воздуховоды, вентиляторы и демпферы и оборудование для распределения жидкости, такие как трубы, насосы и клапаны. Также включены другое оборудование: чиллеры, градирни, устройства для рекуперации энергии, котлы и т.д.
Свежий воздух также должен быть обеспечен через систему распределения воздуха, чтобы обеспечить соответствующие уровни вентиляции, чтобы уменьшить уровни углекислого газа. Способ, которым воздух направляется по всему зданию, заключается в использовании воздуховодов, которые могут быть выполнены из металла, пластика или стекловолокна. Как минимально компетентный инженер, вы должны иметь возможность выполнить следующее.
- Среднетемпературные моноблоки - AMS и сплит-системы - KMS , поддерживают температуру внутри камеры +5…-5 °С.
- Низкотемпературные моноблоки – ALS и сплит-системы – KLS с рабочей температурой -18 °С.
При среднетемпературном режиме работы (+5…-5 °С) хранится большинство пищевых продуктов как овощи, фрукты, колбасы сыры, напитки, молоко. При низкотемпературном режиме (-15…-20 °С) хранятся замороженное мясо, рыба, мороженое.
Температура окружающей среды
очень существенно влияет на выбор холодильного агрегата. В большинстве случаев она колеблется в диапазоне от +20 до +40 °С. Неправильное определение внешней температуры, может привести к выбору маломощного агрегата, что впоследствии, может вылиться в снижение срока хранения продуктов или даже их порчу.
Конечно стенки толщиной 100 мм актуальны для низкотемпературных камер или для камер с большим объемом 50-80 м3, но на практике большинство камер имеет толщину стенок 80 мм
.
Скорость обновления товара в камере
особенно важна для низкотемпературных режимов, так как, в момент помещения в камеру товаров происходит увеличение температуры окружающей среды в камере, вызванное более высокой температурой помещаемых в нее товаров и потери холода при открывании двери. Все это может влиять на выбор холодильного агрегата. Стандартный расчет холодильного агрегата основан на величине 10% обновления объема камеры в течение 1 суток.
Уравнение, используемое для определения падения давления в каналах, является уравнением Дарси Вейсбаха. В этой области расчеты падения давления в воздушном потоке завершаются с помощью графиков трения. Определение скорости в воздуховодах для расчета давления.
Подбор насосов осуществляется по объёмному расходу жидкости, циркулирующей в контуре
Но скорость - это термин, который требуется для определения падения давления воздушного потока через канал. Чтобы определить скорость, необходимо найти площадь канала. Поиск площади каналов - это простой расчет для круглых каналов, которые показаны ниже.
Достаточно точно подобрать необходимый холодильный агрегат можно с помощью таблиц, предоставляемых производителем холодильных агрегатов. Например, ниже приведены таблицы подбора холодильных агрегатов Ариада для холодильных камер с толщиной стенок 80 мм.
Таблица "Подбор среднетемпературных агрегатов Ариада для холодильных камер разного объёма"
Таблица "Подбор низкотемпературных холодильных агрегатов Ариада для камер разного объёма"
Объёмный расход циркуляционной воды при охлаждении конденсаторов
Помните, что расчеты потери давления требуют круглой формы. Графики трения и уравнение Дарси обычно являются функцией диаметра канала. Таким образом, для кругового канала не требуется никаких вычислений. Тем не менее, прямоугольные и овальные каналы должны быть преобразованы в круглый канал эквивалентного диаметра, прежде чем уравнение будет правильно завершено. Уравнения для определения эквивалентных диаметров приведены ниже.
Определение падения давления в воздуховодах. Этот процесс подробно описан в разделе «Размеры вентилятора», далее в этом разделе. Диффузоры, регистры и решетки находятся в конце каналов и служат распределительным оборудованием для кондиционированного пространства. Целью этих механических частей оборудования является обеспечение теплового комфорта для пассажиров помещения или обеспечение надлежащих термических условий, подходящих для оборудования в пространстве.
В них в вертикальных блоках указаны температурные режимы хранения продуктов, а в горизонтальных блоках марка холодильного агрегата и температура окружающей среды. На пересечении выбранных условий указан максимально допустимый объем холодильной камеры с толщиной стенок 80 мм.
Например, мы имеет холодильную камеру Ariada КХН-14,9 и объемом 14,9 м3.
Нам требуется хранить продукты при температуре -18 °С.
Температура окружающей среды + 30 °С.
Исходя из второй таблицы, нам требуется либо моноблок ALS 220, либо сплит-система KLS 220 с максимально допустимым, при заданных условиях, объёмом камеры 18 м3.
Диффузоры определяются как воздушные терминальные устройства, которые распределяют кондиционированный воздух в разных направлениях с помощью его отклоняющих лопаток. Он предназначен для продвижения смешивания кондиционированного воздуха с воздухом уже в пространстве. Однако не все типы диффузоров имеют одинаковую производительность при смешивании кондиционированного воздуха в пространстве. Каждый диффузор будет снабжен таблицей, описывающей ее производительность, аналогичную той, которая приведена на следующей странице.
Значения, показанные в таблицах, аналогичных приведенным выше, относятся к типу диффузора и размера определенного производителя. Этот термин - это значение, с которого начнет работать дизайнер. Из этого значения можно определить скорость и падение давления через диффузор.
ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
Компрессоры паровых холодильных машин входят в состав герметически закрытой системы и предназначены для отсасывания холодильного агента из испарителя в целях поддержания в последнем давления р о , сжатия пара и выталкивания его в конденсатор при давлении р к , необходимом для сжижения.
Среднегодовая температура ОС в г. Новгород
Бросок определяется как горизонтальное расстояние от диффузора с заданной скоростью. Часто бросок времени показан просто в следующем формате. Графическое объяснение приведено на следующем рисунке. Характеристическая длина определяется как расстояние одним из следующих. Перпендикулярное расстояние между центральной линией диффузора и стенкой.
Средняя точка между центральной линией двух диффузоров. Решетки определяются как воздушные устройства, которые состоят из отверстия с закрытой решеткой или экраном. Решетки часто используются для возврата воздуха в вентилятор или для удаления воздуха из пространства. Решетки обычно не используются для подачи воздуха, потому что существует неспособность точно контролировать количество подаваемого воздуха.
Производительность компрессора характеризуется холодопроизводительностью машины и зависит от конструкции, режима работы холодильной машины и холодильного агента, на котором она работает.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПРЕССОРОВ
В паровых холодильных машинах используют поршневые компрессоры с возвратно-поступательным движением поршня, ротационные с вращающимся поршнемротором, винтовые и турбокомпрессоры. Диапазон применения различных типов компрессоров приведен в табл. .
Расчёт тепловой изоляции всасывающих трубопроводов, арматуры контура хладоносителя
Регистры - это просто решетки с демпфером, который используется для ограничения количества воздуха, необходимого для возврата, подачи или извлечения. Механическая мощность: механическая мощность - это показатель мощности, создаваемой вентилятором, функция расхода воздуха, измеренная в кубических футах в минуту, и общее статическое давление, измеренное в дюймах.
Тормозная мощность: тормозная мощность - это показатель мощности, потребляемой двигателем, чтобы включить вентилятор, функцию эффективности вентилятора и механическую мощность. Лошадиная сила: лошадиная сила - это размер двигателя. Давление скорости: Давление скорости определяется как давление, вызванное исключительно перемещением воздуха.
В настоящее время больше всего используют поршневые компрессоры.
Поршневые компрессоры классифицируют следующим образом:
по стандартной холодопроизводительности: малые- до 12 кВт (до 10 тыс. ккал/ч); средние- от 12 до 90 кВт (от 10 до 80 тыс. ккал/ч); крупные - свыше 90 кВт (свыше 80 тыс. ккал/ч);
по ступеням сжатия: одно-, двух- и трехступенчатые;
Статическое давление: статическое давление - это давление, вызванное только сжатием, внешняя сила на канале. Общее давление: общее статическое давление представляет собой сумму давления скорости и статического давления в любой точке. Профессиональный инженер должен иметь возможность правильно устанавливать вентилятор. Необходимо определить два основных параметра: объемный расход и статическое давление.
Объемный расход также может быть определен требуемой скоростью. Этот метод обычно используется в промышленных системах вентиляции и в кухнях. В системе требуется высокая скорость, чтобы удерживать частицы, взвешенные в воздухе, чтобы они могли быть исчерпаны из пространства.
по направлению движения агента в цилиндре: прямоточные с движением агента в цилиндре в одном направлении и расположением всасывающего клапана в дне поршня; непрямоточпые, в которых всасывающий и нагнетательный клапаны расположены в крышке цилиндра и агент меняет направление движения, следуя за поршнем;
по числу цилиндров: одно- и многоцилиндровые;
Второй параметр, который должен быть найден для определения размера вентилятора, - это определение общего статического давления. Общее статическое давление зависит от потерь на трение в канале, потерь в трубопроводе и потерь различного оборудования. Потери трения в трубах: прямые длины трубопровода имеют потери на трение на воздушном потоке, которые должны быть рассчитаны инженером для правильного размера вентилятора. Количество потерь на трение зависит от скорости воздуха и размера канала.
Потери на воздуховоде: каждый фитинг также будет иметь потери на трение, связанные с его конструкцией. Помните, что скорость определяется путем преобразования прямоугольного или овального канала в эквивалентный диаметр, а затем вычисления площади. Различное оборудование Потери на трение: в системе воздуховодов также имеются потери различного оборудования из-за различных типов оборудования, таких как фильтры, вентиляторы, диффузоры, регистры и решетки. Потери трения даются изготовителем оборудования для разных скоростей и скоростей потока.
по расположению осей цилиндров: горизонтальные, вертикальные и угловые (У-образные, веерообразные и радиальные);
в зависимости от выполнения цилиндра и картера: блок-картерные (с общей отливкой блока цилиндров и картера); с отдельными цилиндрами, отлитыми в виде блока или индивидуально;
по числу рабочих полостей: простого действия, в которых холодильный агент сжимается только одной стороной поршня, и двойного действия, где сжатие осуществляется поочередно обеими сторонами поршня;
Кривая вентилятора представляет собой график, изображающий различные точки, в которых может работать вентилятор. Вентиляторы должны быть выбраны для работы в стабильном регионе. Устойчивая область - это площадь на кривой вентилятора, где имеется единственное значение скорости потока для любого значения давления.
Вторая кривая, которая работает в сочетании с кривой вентилятора, представляет собой кривую системного сопротивления. Если, например, система воздуховодов имеет закрытый демпфер или грязный фильтр, это приведет к смещению кривой влево. Если заслонка открыта или очищен грязный фильтр, кривая сдвинется вправо.
по устройству кривошипно-шатунного механизма: бескрейцкопфные простого действия и крейцкопфные двойного действия;
по типу привода: с электродвигателем, насаженным на вал компрессора; с непосредственным соединением через муфту и с ременной передачей;
по степени герметичности: герметичные со встроенным электродвигателем в заваренном кожухе без разъемов; бессальниковые (полугерметичные) со встроенным электродвигателем, но отъемными крышками; с внешним приводом и сальниковым уплотнением конца вала, выступающего из картера для соединения с отдельным электродвигателем муфтой или клиноременной передачей; с открытым картером и сальниковым уплотнением штока при выходе его из цилиндра (крейцкопфные двойного действия).
Сочетание кривых системы с выбранной кривой вентилятора определяет рабочую точку системы вентилятора, обозначенную на рисунке ниже зеленым цветом. Во время работы системы, когда заслонки закрываются, кривая системы смещается вправо красным цветом. Тем не менее, объемный расход также может быть изменен путем изменения скорости вентилятора, который сдвигает кривую вентилятора.
Где - наружный диаметр ресивера
Часто изменяется частота вращения вентилятора или диаметр рабочего колеса. Если вентилятор представляет собой центробежный вентилятор, то изменение производительности вентилятора можно быстро предсказать через законы близости. Прежде всего, если диаметр рабочего колеса поддерживается постоянным, а скорость вентилятора изменяется, то скорость потока изменяется непосредственно со скоростью, доступное давление изменяется с квадратом скорости, а использование мощности зависит от куба скорости.
Техническая характеристика поршневых компрессоров, серийно выпускаемых в СССР, дана в табл. и.
Наиболее распространенными являются бескрейцкопфные непрямоточные и прямоточные компрессоры.
Схемы вертикальных бескрейцкопфных непрямоточных компрессоров показаны на рис. , а вертикального прямоточного с сальниковым уплотнением вала - на рис. .
Температура в помещении
Во-вторых, если скорость поддерживается постоянной, а диаметр рабочего колеса вентилятора изменяется, то скорость потока изменяется напрямую с диаметром, доступное давление изменяется с диаметром скорости, а использование мощности зависит от диаметра куба.
Параллельное расположение вентиляторов характеризуется тем же увеличением давления для каждого вентилятора, и общий поток представляет собой сумму потоков через каждый отдельный вентилятор. Полученное общее давление равно каждому отдельному давлению вентилятора, поскольку они все одинаковы. Вентиляторы в серии характеризуются тем же потоком через каждый вентилятор, и общее увеличение давления представляет собой сумму увеличения давления через каждый отдельный вентилятор.
Движение от электродвигателя передается коленчатому валу 2 (см. рис. , а) с помощью ременной передачи или при непосредственном соединении через муфту. Усилие коленчатого вала, размещенного в картере /, передается шатуну 3 и поршню 4 , при движении которого в цилиндре компрессора осуществляется рабочий процесс (всасывание, сжатие и выталкивание пара холодильного агента).
При расположении ресивера в помещении
Жидкость для теплообмена проходит через катушку, и по мере прохождения воздуха через катушку воздух нагревается или охлаждается. Катушки состоят из каркаса из металлического ящика, который содержит ряд медных трубок в шахматном порядке рядами и колоннами.
Индикаторная мощность, потребляемая компрессорами
Количество передаваемого тепла связано с количеством поверхности, с которой воздух контактирует. Чтобы увеличить площадь поверхности, размер труб может быть уменьшен, и может быть предусмотрено больше труб, количество рядов увеличится или количество ребер на дюйм увеличено. Алюминиевые или медные ребра предусмотрены на каждой трубе для увеличения площади поверхности. Катушки рассчитаны по высоте ребер и количеству ребер на дюйм.
Кривошипно-шатунный механизм, состоящий в бескрейцкопфном компрессоре из коленчатого вала, шатуна и поршня, предназначен для преобразования равномерного вращательного движения вала в неравномерное возвратно-поступательное движение поршня.
Шкив-маховик 10 компрессора предназначен для передачи движения от двигателя, а также для выравнивания нагрузки на двигатель. Шкив-маховик выполняют массивным и за счет инерции он, воспринимая одинаковое количество энергии, поступающей от двигателя, запасает ее, когда поршень находится вдали от мертвой точки, и отдает запас энергии при приближении поршня к мертвой точке.
Хладагент: Горячий хладагент или холодная жидкость хладагента можно использовать в катушке, чтобы обеспечить нагрев или охлаждение. В нагревательной катушке холодный воздух пропускается через катушку, содержащую горячий газ. Тепло обменивается на холодный воздух, который нагревает воздух. Тепло, теряемое газообразным хладагентом, заставляет его конденсироваться с жидкостью. В охлаждающей катушке теплый воздух пропускается через катушку, содержащую холодную жидкость хладагента. Тепло обменивается на холодную жидкость хладагента, вызывая испарение.
В малом непрямоточном компрессоре всасывающие и нагнетательные клапаны 6 и 8 расположены в верхней внутренней крышке 2. Головка цилиндра 7 разделена на всасывающую и нагнетательную полости. При движении поршня вниз давление в цилиндре 5 понижается, в результате чего открывается всасывающий клапан 6, и пар поступает в рабочую полость цилиндра. При движении поршня вверх пар сжимается и через нагнетательный клапан 8 выталкивается из цилиндра. Всасывающие и нагнетательные клапаны компрессора самодействующие. Они открываются и закрываются под действием разности между давлениями с двух сторон рабочей пластины клапана.
В средних и крупных непрямоточных компрессорах всасывающие клапаны расположены периферийно (см, рис. , б), что позволило увеличить проходное сечение как всасывающих 6, так и нагнетательных 8 клапанов.
В прямоточном компрессоре (см. рис.) всасывающие клапаны 9 расположены в верхней части поршня, а нагнетательные 5- в верхней внутренней крышке. Форма поршня 10 прямоточного компрессора удлиненная. В поршне предусмотрена полость под всасывающими клапанами, которая сообщается со всасывающим патрубком компрессора, но отделена перегородкой от картера 1. Всасывающий патрубок компрессора расположен в середине по высоте цилиндра и сообщается с полостью поршня, а нагнетательный - в верхней части цилиндра. При движении поршня вниз в рабочей полости цилиндра давление понижается. Всасывающие клапаны в поршне открываются под действием давления пара в полости поршня, а также инерции пластин клапана, и пар поступает в рабочую полость цилиндра. При движении поршня вверх клапаны в поршне закрываются, пар сжимается и выталкивается через нагнетательные клапаны, расположенные в верхней части цилиндра.
В прямоточных компрессорах верхнюю внутреннюю крышку 8, так называемую крышку безопасности (ложную крышку), не крепят к цилиндру, а прижимают к нему буферной пружиной 7. Она предохраняет компрессор от аварии (гидравлического удара) при попадании жидкого аммиака в цилиндр. Если в цилиндр жидкость попадает в значительном количестве, то она не успевает пройти через небольшое сечение нагнетательных клапанов компрессора, в результате чего резко возрастает давление в цилиндре. При этом буферная пружина 7 сжимается, ложная крышка приподнимается и жидкость выходит в нагнетательную полость через образовавшийся зазор между крышкой и цилиндром.
В непрямоточных компрессорах с периферийным всасывающим клапаном также часто применяют ложные крышки. В малых пепрямоточных компрессорах, клапаны которых расположены в неподвижной клапанной доске, на нагнетательном клапане устанавливают вторую, более жесткую буферную пружину. Эта пружина при чрезмерном повышении давления в цилиндре, вызванного попаданием значительного количества масла или жидкого холодильного агента, сжимается, и нагнетательный клапан может открываться больше.
Для защиты компрессора от аварии при чрезмерном повышении давления нагнетания, например при пуске компрессора с закрытым нагнетательным вентилем 13 (см. рис.) или при отсутствии воды на конденсаторе, предназначен предохранительный клапан 16. При давлении нагнетания выше допустимого он открывается и соединяет нагнетательную сторону компрессора со всасывающей (до запорных вентилей).
Рис. . Схемы вертикальных непрямоточных бескрейцкопфных компрессоров:
а - с всасывающими и нагнетательными клапанами, расположенными в крышке цилиндра; б -с периферийным расположением всасывающего клапана: 1 - картер; 2 - коленчатый вал; 3 - шатун; 4 -поршень; 5 - цилиндр; 6 - всасывающий клапан; 7 -головка цилиндра; 8 - нагнетательный клапан; 9 - клапанная доска; 10 - маховик.
Для разгрузки крупных вертикальных компрессоров при пуске предназначен байпасный вентиль 15. Его открывают перед включением компрессора, и в период его пуска полости нагнетания и всасывания соединяются. Этим исключается сжатие в компрессоре и уменьшается потребность в энергии при пуске, так как энергия расходуется только на приведение в движение компрессора и на преодоление сил инерции и повышенного трения. При автоматическом пуске компрессора применяют электромагнитный байпасиый вентиль. В новых сериях компрессоров байпасные вентили не применяют, но устанавливают электродвигатели с повышенным пусковым моментом.
Рис. . Схема вертикального прямоточного бескрейцкопфного компрессора:
1 - картер; 2 - коленчатый вал; 3 - шатун; 4 - цилиндр; 5-нагнетательные клапаны; 6 - крышка цилиндра; 7 -буферная пружина; 8 - крышка безопасности (ложная); 9 - всасывающие клапаны; 10 - поршень; 11 - маховик; 12 - сальник; 13 - нагнетательный запорный вентиль; 14 - всасывающий запорный вентиль;
15 - пусковой байпасиый вентиль; 16 - предохранительный клапан.
Преимущества бескрейцкопфных прямоточных компрессоров с расположением всасывающих клапанов в поршне - отсутствие теплообмена между полостью всасывания и нагнетания (повышается λ w ), свободное расположение клапанов, что позволяет увеличить проходное сечение их и уменьшить потери от дросселирования в клапанах (повышается λ i ). Недостаток этих компрессоров - большая масса поршня, вследствие чего увеличиваются силы инерции, ухудшается уравновешенность машины, возрастает трение, что препятствует увеличению частоты вращения вала компрессора. Конструкция поршня прямоточного компрессора более сложная, а к всасывающему клапану доступ затруднен. В прямоточных компрессорах применяют преимущественно холодильные агенты с высокой температурой в конце сжатия (главным образом аммиак, для которого нежелателен значительный перегрев при всасывании).
В непрямоточных бескрейцкопфных компрессорах поршень без клапанов имеет меньшие размеры и массу. Его можно изготовить из легких сплавов, что приводит к сокращению инерционных усилий и позволяет увеличить частоту вращения вала. Стесненность в расположении клапанов только в крышке непрямоточного компрессора можно устранить, применив периферийное расположение всасывающих клапанов (см. рис. ,б). При этом увеличивается проходное сечение всасывающих и нагнетательных клапанов и уменьшается теплообмен между полостями всасывания и нагнетания.
В настоящее время отдают предпочтение непрямоточным компрессорам, в том числе и для аммиачных компрессоров.
ДЕТАЛИ КОМПРЕССОРОВ
Основными частями компрессоров являются картеры (блок-картеры), цилиндры, поршни с поршневыми кольцами, кривошипно-шатунный механизм (шток, крейцкопф, шатун, вал), сальники, клапаны (всасывающие, нагнетательные и предохранительные) и устройство для смазки.
Картеры. В бескрейцкопфных компрессорах картеры (рис.) являются основанием для крепления всех частей машины. Кроме того, они воспринимают все возникающие в компрессоре усилия.
Рис. . Картеры и цилиндры бескрейцкопфных компрессоров:
а - картср компрессора ФВ6: 1 - привалочный фланец; 2 -крышка картера; 3 - гнезда под коренные подшипники; 4-нижняя поверхность; 5 - крышка
сальника;
б - блок-картер У-образного четырехцилиндрового компрессора АУ200: 1 - отверстие под смотровое стекло; 2 - гнездо под коренные подшипники; 3 - отверстие под всасывающий вентиль; 4- гнездо для масляного насоса; 5 - отверстие для слива масла из блок-картера;
в - цилиндр непрямоточного компрессора ФВ6;
г - цилиндр прямоточного блок-картерного компрессора (в сборе): 1 - блок-картер; 2 - гильза цилиндра;
3 - уплотнительные резиновые кольца; 4 - клапанная крышка; 5-планка для фиксирования гильз; 6 - буферная пружина; 7 - наружная крышка цилиндров; 8 - охлаждающая водяная рубашка.
Картеры бескрейцкопфных компрессоров закрытые, находятся под давлением всасывания. В них расположены кривошипно-шатунный механизм и устройство для смазки. За уровнем масла в картере наблюдают через смотровое стекло. Для доступа к кривошипно-шатунному механизму и устройству для смазки имеются боковые и торцовые съемные крышки.
В малых компрессорах обычно применяют картеры с одной торцовой крышкой (рис. ,а). К верхнему фланцу картера шпильками крепят цилиндры.
В средних и крупных компрессорах картеры отливают одним блоком с цилиндрами (блок-картер) (рис. ,б). Это уменьшает число разъемов, улучшает герметичность и обеспечивает первоначальное точное расположение осей цилиндров по отношению к оси отверстий под подшипники коленчатого вала.
Картеры и блок-картеры изготавливают из чугуна Сч18-36 или Сч21-40. В малых компрессорах, применяемых на холодильном транспорте, для облегчения их массы при изготовлении картеров и блок-картеров используют алюминиевые сплавы.
Основное требование, предъявляемое к картерам, - достаточная жесткость и прочность. При механической обработке картеров и блок-картеров надо соблюдать следующие условия: оси отверстий под подшипники коленчатого вала должны быть параллельны основанию, а также плоскости крепления блока цилиндров и перпендикулярны плоскости торцовых фланцев.
Цилиндры. В бескрейцкопфных компрессорах простого действия их изготовляют в виде двухцилиндровых блоков (рис. , в) или в виде общего блока с картером (см. рис. , б и г). В цилиндры блок-картера впрессовывают гильзы 2, защищающие блок-картер от износа и облегчающие ремонт. Стенки цилиндра испытывают силы от давления паров, упругости поршневых колец, а также нормальные силы от кривошипно-шатунного механизма.
В нижней части цилиндры бескрейцкопфных компрессоров сообщаются с картером, а в верхней имеют наружную и внутреннюю (клапанную) крышки. В некоторых непрямоточных компрессорах внутренние крышки жестко закреплены между цилиндром и наружной крышкой.
В прямоточных и некоторых непрямоточиых компрессорах клапанная крышка 4 блок-картера (см. рис. , г) прижимается к цилиндру буферной пружиной 6, рассчитанной на давление 0,35 МПа≈З,5 кгс/см 2 .
В средних и крупных компрессорах, работающих на аммиаке и R22, где температура нагнетания достигает 140-160° С, цилиндры имеют водяные охлаждающие рубашки 8 (см. рис. , г). Крышки цилиндров иногда выполняют также с водяной полостью. В компрессорах, работающих на R12 и R142, где температура нагнетания не превышает 90° С, цилиндры и крышки отливают с ребрами (см. рис. 25, в ) для более интенсивного охлаждения их воздухом. Охлаждение цилиндров обеспечивает более экономичную работу компрессоров.
Цилиндры и гильзы изготовляют из чугуна Сч 18-36 или Сч21-40. Цилиндры крупных компрессоров растачивают по 2-му классу точности, мелких герметичных компрессоров- по 1-му классу, по системе отверстия. Для уменьшения трения при движении поршня и создания надежной плотности цилиндры шлифуют. В собранном виде оси цилиндров должны быть перпендикулярны оси вала. Чистота поверхности зеркала требуется не грубее 8-го класса для цилиндров сальниковых бескрейцкопфных компрессоров и не менее 10-го класса для цилиндров герметичных компрессоров.
В бескрейцкопфных компрессорах с чугунными поршнями и поршневыми кольцами зазор между цилиндром и поршнем составляет 0,001 диаметра цилиндра, а в малых компрессорах с диаметром цилиндра до 50 мм, в которых применяют поршни без поршневых колец,- 0,0003 диаметра цилиндра.
Поршни. В вертикальных, У- и УУ-образных бескрейцкопфных компрессорах устанавливают поршни тронкового типа (рис.). Они представляют собой цельную полую конструкцию. В непрямоточных компрессорах поршни непроходные (рис. , а и б) обле ченной конструкции. Верхняя часть поршня имеет форму, соответствующую форме клапанной крышки цилиндра.
Рис. . Поршни компрессоров:
а - бескрейцкопфного непрямоточпого ВФ6: 1 - канавки для уплотнительных поршневых колец; 2 - отверстие
для поршневого пальца; 3-кольцевая выточка для пружинного кольца; 4 - канавка для маслосъемиого поршневого кольца;
б - испрямоточного П110: 1 - тело поршня; 2- уплотнительиые поршневые кольца; 3- пружинные кольца; 4 - маслосъемное поршневое кольцо; 5 - поршневой палец; 6 - шатун;
в - прямоточного (в сборе): 1 - тело поршня; 2 - канавки для уплотнительпых поршневых колец; 3-- поршневой палец; 4 - канавки для маслосъемных поршневых колец; 5-пружинное кольцо; 6 - всасывающий клапан;
г - горизонтального крейцкопфного: 1 - поршень; 2 - гайка; 3- поршневое кольцо; 4 - шток; 5 - штифт; 6 - баббитовый поясок на опорной поверхности поршня.
Проходной поршень тронкового типа прямоточного компрессора (рис. , в) имеет удлиненную форму. В поршне предусмотрены окна или каналы, по которым пары холодильного агента из всасывающего трубопровода поступают к всасывающим клапанам, расположенным в верхней части поршня. От картера всасывающая полость отделена перегородкой в поршне.
Поршень бескрейцкопфного компрессора соединен с шатуном плавающим поршневым пальцем 3 (см. рис., в). От осевого перемещения плавающий поршневой палец ограничен пружинными кольцами 5.
На поверхности поршней имеются канавки для уплотнительных 2 и маслосъемных 4 поршневых колец. Маслосъемные поршневые кольца в прямоточных компрессорах установлены у нижней кромки поршня, в непрямоточных малых - непосредственно за уплотнительными кольцами (см. рис. ,а), а в непрямоточных крупных -у нижней кромки поршня (см рис. ,б). Поршни диаметром до 50 мм выполняют без поршневых колец, но с канавками на поверхности для смазки.
В горизонтальных крейцкопфных компрессорах поршни дисковой формы (рис. , г). На поверхности поршня имеются канавки для размещения поршневых колец 3. Поршень со штоком 4 соединен гайкой 2. Для предохранения гайки от самоотвинчиваиия ее застопоривают, вминая кромку а гайки в один из пазов на штоке.
В двух- и трехступенчатых компрессорах применяют дифференциальные (ступенчатые) поршни.
Поршни тронкового типа изготовляют из высококачественного чугуна Сч21-40 или Сч24-44, а также из алюминиевого сплава (без присадки магния) Ал5. Для изготовления поршней без поршневых колец применяют специальный чугун или низкоуглеродистую сталь. Поршни горизонтальных компрессоров отливают из чугуна или стали с баббитовым пояском на нижней части, а поршневые гайки - из стали Ст.35.
В поршнях тронкового типа отверстия под поршневой палец должны быть соосны и оси их перпендикулярны образующей поршня (чтобы при сборке с шатуном не получилось перекоса поршня по отношению к оси цилиндра); в поршнях дисковой формы отверстие под шгок должно быть концентрично внешней цилиндрической поверхности поршня, а поверхность опорного торца штока - перпендикулярна оси поршня. Канавки для поршневых колец должны быть параллельны между собой, а боковые их поверхности - перпендикулярны образующей поршня.
Рис. . Поршневые кольца:
а - уплотнительные: I- замок
внахлестку; II- косой; III - прямой; б - маслосъемные: I - конусные;
II - с прорезями.
П оршневые кольца. Различают уплотнительные и маслосъемные кольца. Уплотнительные кольца предназначены для создания плотности между стенками цилиндра и поршнем при его движении, а маслосъемные-для удаления избытка масла со стенок цилиндра. Для хорошего уплотнения поршневое кольцо должно всеми точками наружной поверхности плотно прилегать к цилиндру и оказывать на цилиндр равномерное давление. Торцы поршневых колец должны быть строго перпендикулярны образующей наружной поверхности. Поршневые кольца имеют прорезь, называемую замком. Различают три вида поршневого замка: внахлестку, косой, прямой (рис. ,а). Чаще всего применяют замки внахлестку и косой, которые обеспечивают надежную плотность. От уплотнительных колец маслосъемные отличаются тем, что на наружной их поверхности имеется скос, образующий конусную поверхность, или прорези в виде канавки на поверхности кольца (рис. ,б). На поршень маслосъемные кольца устанавливают конусом вверх. При движении поршня вверх между кольцом и стенкой цилиндра создается масляный клин, отжимающий кольцо в канавку поршня, в результате чего масло не поднимается вверх. Чтобы не было препятствия для сжатия кольца, в канавке сверлят отверстия для сообщения ее с внутренней частью поршня, через которые масло или пар выходит из канавки. При движении поршня вниз масло снимается с зеркала цилиндра маслосъемным кольцом, собирается в канавку под кольцом и через отверстия в поршне стекает в поршень и картер.Большинство бескрейцкопфных компрессоров имеют два-четыре уплотнительных и одно-два маслосъемных кольца. В горизонтальных крейцкопфных компрессорах применяют только уплотнительные кольца.
Поршневые кольца изготовляют из чугуна Сч21-40 с твердостью по Роквеллу 91-102 единицы, а в новых моделях компрессоров - из пластмассы (термостабилизированного капрона). Для увеличения упругости между поршнем и пластмассовыми кольцами размещают экспандеры из стальной ленты.
Во избежание заклинивания поршневых колец и задира зеркала цилиндра замки колец в рабочем состоянии должны иметь зазоры. Зазор в замке поршневого кольца в нерабочем состоянии составляет примерно 0,1 диаметра кольца, а в рабочем - 0,004 диаметра цилиндра. Замки колец следует смещать один относительно другого примерно на 90°. Утечка пара через поршневые кольца снижает коэффициент подачи компрессора, а трение поршневых колец о стенки цилиндра вызывает увеличение расхода мощности.
Требования, предъявляемые к поршневым кольцам,- достаточная упругость, перпендикулярность торца колец наружной образующей, плотное прилегание наружной поверхности колец к стенкам цилиндра.
Шток. Его применяют в горизонтальных крейцкопфных компрессорах для соединения поршня с крейцкопфом. С крейцкопфом шток закреплен на резьбе или болтами, а с поршнем - поршневой гайкой (см. рис. ,г). Шток изготовляют из конструкционной углеродистой стали Ст.40 или Ст.45. Поверхность его цементируют и шлифуют.
Крейцкопф. Он предназначен для соединения штока с шатуном, совершает возвратно-поступательное прямолинейное движение и состоит из корпуса 1 и двух башмаков 2 (рис.). Между корпусом и башмаками размещен набор прокладок 3 для выверки зазоров. Форма скользящей поверхности башмака, а следовательно, и направляющих цилиндрическая.
Крейцкопф соединен со штоком болтами с корончатыми гайками 6, зафиксированными от проворачивания. Корпус крейцкопфа отливают из стали, а башмаки - из серого мелкозернистого чугуна или из стали с баббитовой заливкой. Палец крейцкопфа изготовляют из углеродистой стали Ст.20 и Ст.45 или хромистой 20Х и 40Х. Для придания твердости палец цементируют, закаливают и шлифуют до 9-го класса чистоты. Поверхность пальца обрабатывают по 1-му и 2-му классам точности.
Рис. . Крейцкопф аммиачного горизонтального компрессора:
1 - корпус; 2 -башмаки; 3- прокладка; 4 и 5 -шайбы; 6 - корончатая гайка для крепления шгока; 7 - шток.
Шатун. Он соединяет коленчатый вал с поршнем или с крейцкопфом и представляет собой стержень 1 с головками по концам, одна из которых неразъемная 2, а другая разъемная 3 (рис. , а). Разъем может быть прямой (перпендикулярный оси стержня) и косой. Разъемная головка заливается баббитом 7, либо имеет вкладыш, залитый баббитом, закрепляется на коленчатом валу шатунными болтами 4 с корончатыми гайками 5. Между половинками головки шатуна с каждой стороны закладывают набор тонких регулировочных прокладок 6. При небольшом износе баббита можно снять часть прокладок и восстановить прежний зазор между валом и внутренней поверхностью головки шатуна (так называемая перетяжка подшипника). В компрессорах новых моделей ставят тонкостенные баббитовые вкладыши. Такой вкладыш имеет два слоя стальной ленты толщиной 0,25 мм, покрытой слоем баббита толщиной 1,7 мм. В этом случае набор регулировочных прокладок не ставится.
Закрытая головка в бескрейцкопфном компрессоре имеет впрессованную бронзовую втулку 8 и соединена с поршнем поршневым пальцем. Наибольшее применение находят плавающие пальцы, свободно вращающиеся в отверстии поршня и во втулке шатуна. От осевого перемещения они ограничены пружинящими кольцами или пробками из антифрикционных материалов.
В некоторых моделях малых компрессоров используют бронзовые или алюминиевые шатуны с двумя неразъемными головками (рис. ,б). Таким шатунам соответствует прямой вал с эксцентриком (рис. , г).
К шатунным подшипникам масло подается по каналам 9 и 10 (см. рис. ,а), а при принудительной (насосной) смазке к нижним головкам - по сверлениям в валу компрессора.
Рис. . Детали кривошипно-шатунного механизма:
а-шатун с нижней разъемной головкой: 1 - стержень;
2 - неразъемная головка; 3 -разъемная головка;
4 -болты; 5 - корончатые гайки; 6 - прокладка;
7 - вкладыш; 8 - бронзовая втулка; 9, 10 - каналы для подачи масла; б - шатун с неразъемными головками;
в - вал коленчатый: 1- коренные шейки; 2 - щеки;
9 - шатунные шейки; 4 - противовес; 5 -шейка под сальник; г - вал эксцентриковый с шатуном: 1 - вал;
2 - противовесы; 3 - шатун; д - кривошипно-кулисный механизм: 1 - вал кривошипный; 2 - ползун; 3-кулиса; 4 - поршень.
Шатуны с разъемной головкой изготовляют из углеродистой стали Ст.40 и Ст.45 коваными или штампованными с последующим отжигом и нормализацией, шатунные болты - из хромистой стали 38ХА или 40ХА, а поршневые пальцы - из углеродистой стали Ст.20 и Ст.45 или хромистой стали 20Х и 40Х. Поршневые пальцы закаливают и рабочую поверхность шлифуют до чистоты не ниже 9-го класса.
Вал. Вал должен быть жестким, прочным, а его трущиеся поверхности износоустойчивыми. Различают валы коленчатые (рис. , б), эксцентриковые (в малых компрессорах) (см. рис. , г) и кривошипные (рис. , д). Последние применяют в кривошипно-кулисном механизме малых герметичных компрессоров. Этот механизм движения состоит из кривошипного вала 1 и ползуна 2, который перемещается перпендикулярно оси кулисы 3, приваренной к поршню 4,
Наиболее распространены двухколенчатые и двухопорные валы. Колена смещены на 180°. На шейках вала имеются противовесы, которые предназначены для уравновешивания сил инерции. На каждую шейку вала крепят один, два, три или четыре шатуна.
Опорами для вала являются подшипники. В бескрейцкопфных компрессорах чаще всего применяют коренные подшипники качения - шариковые и роликовые. Однако в качестве подшипников используют также и бронзовые и чугунные втулки. В малых высокооборотных компрессорах применяют подшипники скольжения для уменьшения шума. В крейцкопфных горизонтальных компрессорах используют подшипники скольжения, залитые баббитом. При установке вала эти подшипники пришабривают по шейкам.
Коленчатые валы компрессора изготовляют из углеродистой стали Ст.45 или из хромистой стали 40Х в виде поковки либо штамповки. В валу сверлят каналы для масла. Коренные и шатунные шейки валов должны быть цилиндричные, оси всех коренных шеек должны находиться на одной прямой, оси шатунных шеек должны быть параллельны оси коренных, биение коренных шеек- не более пределов допуска. Для износоустойчивости шейки вала закаливают и отпускают до твердости R с =52÷60. Нагревание шеек осуществляется токами высокой частоты. После термической обработки их шлифуют до 9-го класса чистоты (при подшипниках скольжения).
Шкив-маховик. Его насаживают на коленчатый вал на шпонке и закрепляют гайкой. При использовании ременной передачи обод маховика имеет канавки под клиновидные ремни. В случае непосредственной передачи маховик-муфта предназначен только для выравнивания нагрузки на двигатель.
Сальники. В бескрейцкопфных компрессорах они предназначены для уплотнения вала, выступающего из картера, а в крейцкопфных горизонтальных - для уплотнения штока в целях полной герметизации рабочей полости цилиндра компрессора. Сальники можно разделить на два типа: сальники бескрейцкопфных компрессоров с кольцами трения (бронза-сталь, графит- сталь). В таких сальниках плотность между кольцами создается упругостью сильфонов и пружин, а также с помощью масляной ванны, обеспечивающей дополнительный гидравлический затвор; сальники крейцкопфных компрессоров многокамерные с разрезными металлическими и неразъемными фторопластовыми кольцами.
Сильфонные сальники бескрейцкопфных компрессоров. Такие сальники с парой трущихся колец бронза-сталь применяют в малых компрессорах с диаметром вала до 40 мм (рис. ,а). На вал компрессора надето упругое резиновое кольцо 1, на которое плотно насажено стальное кольцо 2. Оба кольца вращаются вместе с валом. Затем на вал свободно надет узел, представляющий собой сильфон 4 (двухслойная иолутомпаковая тонкая гофрированная трубка), к одному концу которого припаяно бронзовое кольцо 3, а к другому - направляющий стакан 6. Направляющий стакан закреплен на прокладках 7 крышкой 8 к картеру, поэтому бронзовое кольцо с сильфоном неподвижны. Пружина 5 прижимает бронзовое кольцо 3 к вращающемуся стальному кольцу 2.
Эти кольца должны быть хорошо притерты. Камера сальника заполнена маслом. Недостатком сильфонного сальника является не вполне удовлетворительная прочность сильфона.
Менее трудоемки в изготовлении, надежны в работе и просты при монтаже и эксплуатации пружинные сальники с масляным затвором.
Наиболее совершенным является пружинный сальник с парой трущихся колец, одно из которых выполнено из специального металлизированного графита, а другое- из цементированной стали.
Односторонний графито-стальной пружинный сальник бескрейцкопфного компрессора. Сальник такого типа показан на рис. ,б. К неподвижному стальному кольцу 5, установленному в крышке 1 на прокладке 4, прижимается графитовое уп-лотнительное кольцо 5, установленное в подвижном кольце 6. Кольцо 6 надето на вал на упругом резиновом кольце 2. Подвижное кольцо с графитовой вставкой прижимается к неподвижному стальному кольцу 3 пружиной 8, упирается в шайбы 7.
Двусторонний графито-стальной сальник компрессора П110 представлен на рис. , в. Два стальных кольца 3 с графитовыми вставками 4 надеты на вал на упругих фторопластовых кольцах 8. Между подвижными кольцами 3 установлена обойма 2 t в которой расположено несколько пружин 9, упирающихся в шайбы 10. Под действием пружин стальные кольца с графитовыми вставками 4 прижимаются к стальным кольцам 5, расположенным в наружной 6 и внутренней 12 крышках сальника. При работе компрессора упругие и стальные кольца с графитовыми вставками, а также обойма с пружинами вращаются вместе с валом, а крышки 6 и
Рис. . Сальники бескрейцкопфных компрессоров:
а - сильфонный;
б - пружинный графито-стальной односторонний;
в - пружинный графито-стальной двусторонний.
12 с кольцами 5 неподвижны, Вращающиеся стальные кольца фиксируются планкой 7, а обойма-
(стопорным винтом 1. Уплотнение по валу обеспечивается фторопластовыми кольцами 5, а уплотнение камеры сальника - плотностью между подвижными графитовыми вставками 4 (кольцами) и неподвижными стальными кольцами 5. Полная герметичность сальника достигается масляным затвором. В камеру сальника масло подается шестеренчатым насосом, а отводится по сверлениям в валу к шатунным подшипникам. В крышке сальника имеется перепускной регулирующий клапан 11, поддерживающий давление масла на 0,15-0,2 МПа выше давления в картере.
Для небольших валов диаметром до 50 мм применяют двусторонние графито-стальные сальники с общей концентричной по валу пружиной. В таких сальниках втулку между кольцами не устанавливают.
Многокамерные сальники с разрезными алюминиевыми и сплошными фторопластовыми кольцами. Их применяют только для уплотнения штоков крейцкопфных компрессоров. В состав такого сальника (рис.) входят предсальник и собственно сальник.
В корпусе предсальника 5 размещены четыре разрезных кольца 4, состоящих из трех частей. На наружной поверхности колец имеется канавка, в которую вставлена браслетная пружина 3. Внутренняя поверхность колец точно и чисто обработана и пружинами прижимается к штоку.
За корпусом предсальника расположены три неразрезных кольца 9 из фторопласта, чередующихся со сталь, ными (тоже неразрезными) кольцами 8, 10 и 11. При затяжке гаек 2 эластичные фторопластовые кольца плотно прилегают к штоку.
Собственно сальник состоит из пяти камер. Каждая из них представляет собой чугунный корпус (обойму) 1 с уплотнительным алюминиевым кольцом 6 и замыкающим кольцом 7. Замыкающее кольцо разрезано радиально на три части, а уплотнительное состоит из шести частей, которые перекрывают радиальные прорези. Эти разрезные кольца, как и кольца предсальника, опоясаны браслетными пружинами. Пружина стягивает части разрезного кольца и прижимает их радиально к штоку. При такой конструкции плотность саморегулируется, так как по мере износа кольцо прижимается радиально к штоку. При нагревании штока кольцо сальника расширяется, при охлаждении происходит обратный процесс сжатия кольца вследствие упругости браслетных пружин.
Разрезные кольца изготовляют из алюминиевого сплава. Заготовки колец закаливают и подвергают искусственному старению. Уплотняющие поверхности колец тщательно обрабатываются и притираются к штоку, между собой и к корпусу камер.
Рис. . Многокамерный сальник для уплотнения штока компрессора типа АО.
Смазка сальника и штока осуществляется от насоса-лубрикатора через специальную втулку-фонарь.
Камера между сальником и предсальником соединяется со всасывающей стороной компрессора. Поэтому при проникновении паров аммиака из цилиндра по сальнику они через эту камеру отсасываются компрессором. Таким образом, предсальник находится только под давлением всасывания. Назначение предсальника- создать дополнительную плотность, предотвратить утечку аммиака при остановке компрессора (подтяжкой гаек 2) и попадание в цилиндр и сальник простого машинного масла, которым смазывают кривошипно-шатунный механизм.
Всасывающие и нагнетательные клапаны. В холодильных компрессорах эти клапаны самодействующие, т. с. открываются под действием разности между давлениями с двух сторон пластины клапана, а закрываются под действием упругости пластины или пружины.
Основные элементы любого клапана - седло, пластина, которая лежит на седле, перекрывая сечение для прохода, пружина, прижимающая пластину к седлу, и направляющая пластины (розетка), которая является также ограничителем подъема пластины над седлом. В некоторых клапанах пружину не устанавливают, тогда применяют пластины самопружинящие. Их изготовляют из тонколистовой пружинящей стали толщиной 0,2-1 мм. Формы пластин клапанов разнообразны.
Рис Клапаны непрямоточных хладоновых малых компрессоров: а -клапанная крышка;
б - пятачковый нагнетательный клапан.
В малых непрямоточных компрессорах всасывающие и нагнетательные клапаны расположены в верхней части цилиндра (в клапанной крышке). Клапанная крышка двухцилиндрового непрямоточного компрессора показана на рис. , а. Всасывающие клапаны - двухполосовые самопружинящие, нагнетательные - пятачковые с пружиной (на каждый цилиндр по два пятачковых клапана).
Седлом 2 для всасывающих полосовых клапанов является стальная накладка с двумя пазами, перекрытыми самопружинящими пластинами 3. Накладка притерта к клапанной доске 1 и закреплена болтами. Направляющей для всасывающих клапанов является клапанная доска, в которой имеются пазы, соответствующие прогибу пластин (см. рис. , а, разрез по Е-Е). В пазах расположены буферные пластины 10.
Чтобы открылись всасывающие клапаны в цилиндре, создается некоторое понижение давления по сравнению с давлением во всасывающей стороне компрессора (до 0,03 МПа≈0,3 кгс/см 2). Под действием разности между давлениями лента, прогибаясь, пропускает пары холодильного агента в цилиндр через щели накладок и отверстия в клапанной доске. При уравнивании давлений в цилиндре и всасывающей полости ленты, выпрямляясь, перекрывают щели накладок.
Нагнетательный клапан открывается в сторону от цилиндра, в котором создается некоторое превышение давления (до 0,07 МПа≈0,7 кгс/см 2) над давлением конденсации. Под действием разности между давлениями пятачковая пластина 5, поднимаясь, сжимает рабочую пружину 6 и открывает проход для пара (рис. , б). Сжатый пар выходит из цилиндра в нагнетательную полость компрессора через отверстия в клапанной доске и прорези в розетке (стакане) 4.
Седлом нагнетательных клапанов является кольцевой выступ клапанной доски 1. Пятачковая стальная пластина 5 притирается и прижимается к седлу рабочей пружиной 6, расположенной в розетке 4. Кроме того, нагнетательные клапаны снабжены буферной пружиной 7, установленной между стаканом 4 и упорной траверсой 8 (рис. , б).
При попадании в цилиндр жидкого холодильного агента или значительного количества масла буферная пружина дает возможность увеличить подъем пластины клапана. Рабочие и буферные пружины клапана имеют общую направляющую втулку 9. Нагнетательные клапаны закрываются под действием упругости пружин.
Вгерметичном компрессоре ФГ0,7 нагнетательный клапан пластинчатый с прижимной пластиной установлен над клапанной доской (рис.). Пластина нагнетательного клапана2 и прижимная пластина 1 закреплены консольно винтом на клапанной доске 4. Под действием разности между давлениями пластина 2 поднимается незакрепленным концом над клапанной доской 4 и пропускает сжатый пар в нагнетательную полость. Клапан закрывается под действием упругости пластины клапана 2 и прижимной пластины 1. Всасывающий клапан 3 язычковый, самопружинящий.
Рис. . Клапанная доска
компрессора ФГ0.7.
Клапаны непрямоточных бескрейцкопфных компрессоров средней и большой производительности показаны на рис. . Всасывающий клапан в этих компрессорах имеет периферийное расположение. Он представляет собой кольцевую пластину 2 (по диаметру больше диаметра цилиндра), прижатую несколькими цилиндрическими витыми пружинами 3 к седлу 1, которым является торец цилиндровой гильзы (рис. ,а). Прижимающие пружины размещены в розетке 4, ограничивающей подъем пластины на высоту 1,5 мм (при работе на средпетемпературном режиме).Пространство над пластиной сообщается с полостью цилиндра. Когда давление в цилиндре понижает, ся, пар из всасывающей полости, преодолевая упругость прижимающих пружин, поднимает пластину и поступает в рабочую полость цилиндра через зазор между пластиной и торцом цилиндровой гильзы. Такая конструкция клапанов позволяет применить регулирование производительности компрессора путем отжима пластин всасывающих клапанов. Для этого в крышку установлена (снаружи или внутри) электромагнитная катушка 5 (рис. ,б). При включении тока в катушке образуется магнитное поле, под действием которого пластина 3 притягивается к розетке и открывает всасывающий клапан.
Нагнетательные клапаны непрямоточных компрессоров средней и крупной производительности бывают кольцевые (см. рис. , а) и пятачковые (см. рис. ,б).
Однокольцевой нагнетательный клапан состоит из седла 5, кольцевой пластины 6, прижатой к седлу несколькими пружинами 7, и розетки 8 (см. рис,а). Седло и розетка скреплены болтом9. Нагнетательный клапан не скреплен с цилиндром, а прижат к нему (к верхней части розетки всасывающего клапана) буферной пружиной 10. Буферная пружина обеспечивает возможность подъема всего нагнетательного клапана на высоту до 5 мм, что обеспечивает увеличение площади проходного сечения и устраняет нежелательные напряжения в клапане и шатунно-
Рис. . Клапаны непрямоточных компрессоров средней и крупной производительности:
а -компрессора П80; б - компрессора ФУ40РЭ: 1 - седло всасывающего клапана: 2 -кольцевая пластина;
3 - пружина; 4 - розетка; 5 -электромагнитная катушка; 6 - пятачковый нагнетательный клапан.
поршневой группе (а также исключает возможность гидравлического удара) в случае попадания в цилиндр жидкого холодильного агента или значительного количества масла.
В прямоточных компрессорах наиболее распространены пластинчатые полосовые самопружинящие клапаны (рис.). Всасывающие клапаны расположены в днище поршня, а нагнетательные - во внутренней крышке цилиндра. Седла 1 и направляющие розетки 2 клапанов имеют продольные пазы для прохода пара. Пазы в седлах перекрываются полосовыми пластинами 3. Под действием разности между давлениями пластины, прогибаясь в сторону розеток 2, создают продольные щели для прохода пара. Кроме прогиба пластины имеют вертикальный подъем на 0,2-0,4 мм, что обеспечивает большее сечение для прохода пара. Клапан закрывается вследствие упругости пластины, стремящейся принять прямолинейную форму, и обратного давления пара. Самопружинящие полосовые клапаны имеют большое проходное сечение и надежную плотность. Полосовые клапаны применяют также в горизонтальных крейцкопфных компрессорах.
Седла и розетки клапанов изготовляют из углеродистой стали с термической обработкой, а также из высококачественного чугуна, пластины самопружинящих клапанов - из стальных пружинных термообработанных лент 70С2ХА или У10А толщиной 0,2-1 мм. Для изготовления пружин клапанов применяют проволоку II класса. Пластины клапанов притирают к седлам.
Рис. . Клапаны полосовые самопружинящие:
а - всасывающие; б - нагнетательные: 1 - седло; 2 -розетка; 3-пластина полосового клапана; 4 - винт крепления,
Требования, предъявляемые к клапанам,- максимальное проходное сечение при минимальном мертвом пространстве, своевременная посадка на седло, плотность клапанов как при работе, так и при остановке компрессора, долговечность работы (для малых машин до 10 000 ч, для крупных и средних до 3000 ч). Плотность клапанов считают удовлетворительной, если после остановки компрессора, работающего при давлениях нагнетания 0,8 МПа≈8 кгс/см 2 и всасывания 0,053 МПа≈400 мм рт. ст., повышение давления на всасывающей стороне компрессора не будет превышать 0,00133 МПа≈10 мм рт. ст. за 15 мин.
Предохранительные клапаны. Их применяют для защиты механизма движения компрессора от перегрузки, а также для предохранения компрессора от аварии при чрезмерном повышении давления нагнетания. Давление может повыситься, например, при пуске компрессоров с закрытым нагнетательным вентилем или при отсутствии охлаждающей воды в конденсаторе. Предохранительный клапан устанавливают на линии, соединяющей нагнетательную сторону со всасывающей, до запорных вентилей (см. рис.).
Рис. . Клапаны предохранительные: а - шариковый; 6 - наиерстковый.
При работе компрессора предохранительный клапан должен быть закрыт, но если в цилиндре компрессора давление станет выше допустимого, то предохранительный клапан откроется и пар с нагнетательной стороны перейдет на всасывающую. Это прекратит повышение давления и исключит возможность аварии. Давление открытия предохранительного клапана зависит от расчетной разности между давлениями р к -р о . Для компрессоров последней серии разность между давлениями при открытии предохранительных клапанов 1,7 МПа, а для предыдущих серий компрессоров 1 МПа при работе на R12 и 1,6 МПа - на R717 и R22.
Наиболее распространены пружинные предохранительные клапаны шариковые (рис. , а) и наперстковые (рис. ,б). В клапанах пружина 7 рассчитана на предельную разность между давлениями в компрессоре. Когда разность между давлениями превышает допустимую, пружина сокращается. Клапан 3 отходит от седла 1, образуя кольцевое отверстие, через которое холодильный агент проходит из полости нагнетания 8 в полость всасывания 2. По мере выравнивания давлений клапан закрывается. Наперстковые клапаны с уплотнительным кольцом 9 из маслотеплостойкой резины создают более надежное уплотнение.
До установки на компрессор клапаны регулируют пробкой 5, ввернутой в стакан 6, и испытывают воздухом на заданную разность между давлениями открытия и закрытия, а также плотность посадки на седло (последнее испытание проводят под водой). После испытания клапан пломбируют (пломба 4).
Предохранительные клапаны ставят только на компрессорах средней и большой производительности. В малых компрессорах защиту от чрезмерного повышения давления нагнетания осуществляют только автоматические приборы.
Устройство для смазки. Для уменьшения нагрева и износа движущихся частей компрессора и снижения расхода энергии на трение, а также для создания дополнительной плотности в сальниках, поршневых кольцах и клапанах применяют смазку компрессора. Трущиеся части компрессоров смазывают специальными минеральными или синтетическими маслами, имеющими высокую температуру вспышки и низкую температуру застывания.
Масло ХФ-12-18, имеющее температуру вспышки не ниже 160° С и застывания не выше -40° С, используют для смазки компрессоров, работающих на R12 и R142, масло ХФ-22-24 и ХФ-22с-16 (синтетическое) с температурами вспышки соответственно 125-225° С и застывания -55° С÷-58° С - для компрессоров на R22, а масла ХА, ХА-23 и ХА-30, имеющие температуры вспышку 160-180° С и застывания -40÷-38 - для смазки аммиачных компрессоров, Последняя цифра в марке масла соответствует вязкости в ест. В крейцкопфных компрессорах для смазки открытого кривошипно-шатунного механизма применяют масло индустриальное 50 (машинное СУ).
Рис. . Схема смазки бескрейцкопфного компрессора с внешним приводом.
В компрессорах применяют две системы смазки: разбрызгиванием (безнасосную) и принудительную под давлением, создаваемым масляным насосом. Резервуаром для масла в бескрейцкопфных компрессорах является картер, в крейцкопфных - отдельный маслосборник.
Безнасосную смазку применяют в малых компрессорах с внешним приводом. Головки шатунов или противовесы коленчатого вала погружают в масляную ванну картера, и при вращении их масло разбрызгивается (барботажная смазка), или уровень масла поддерживают по центру коленчатого вала (затопленная смазка).
В герметичных малых компрессорах применяют принудительную смазку: при вертикальном расположении вала -под действием центробежных сил (см. рис.), возникающих при вращении вала, при горизонтальном - от ротационного насоса. В средних и крупных компрессорах используют принудительную смазку обычно от шестеренчатого насоса. Давление масла поддерживают на 0,15-0,2 МПа выше давления в картере компрессора. Шестеренчатые насосы располагают в крышке картера (незатопленный насос) и в картере под уровнем масла (затопленный насос). В первом случае привод осуществляется непосредственно от вала, во втором - с помощью пары косозубных или цилиндрических шестерен.
На рис. показана система смазки бескрейцкопф-ного компрессора с затопленным шестеренчатым насосом. Насос 1 забирает масло из картера через сетчатый фильтр-заборник 4 (грубой очистки) и магнитные стержни 5, задерживающие металлические элементы износа. Под напором масло подается через сетчатый фильтр тонкой очистки 3 в полость сальника 6, а в бессальниковом компрессоре - в ложный подшипник. Далее масло по каналам, просверленным в валу, поступает к подшипникам 7 нижних головок шатунов. Верхние головки шатунов смазываются разбрызгиванием масла, выходящего из торцовых зазоров нижних головок. Таким же способом смазываются цилиндры, поршни, поршневые кольца и коренные подшипники.
В масляной системе давление поддерживается на 0,15-0,2 МПа (1,5-2 кгс/см 2) с помощью регулирующего клапана 2, встроенного в фильтр тонкой очистки. При резком повышении давления клапан 2 сбрасывает масло в картер. Контроль за уровнем масла в картере осуществляют визуально по масломерному стеклу. Допустимые колебания уровня в пределах стекла.
В некоторых компрессорах, работающих на аммиаке, масло охлаждают. Для этого на боковых крышках картера предусматривают водяные рубашки или включают в систему смазки выносные масло-водоохладители (после фильтра тонкой очистки). В компрессорах, работающих на хладонах, наоборот, иногда предусматривают подогрев масла в картере (электронагревателем) перед пуском компрессора. При подогреве выпаривается хладон, растворившийся в масле во время длительной стоянки, что исключает вспенивание масла во время пуска компрессора. При вспенивании масла нарушается работа масляного насоса и происходит унос масла из компрессора в систему холодильной машины.
Крейцкопфный горизонтальный компрессор имеет две самостоятельные системы смазки:
система смазки цилиндра и сальника маслом ХА, Х-23, Х-30;
система смазки кривошипно-шатунного механизма маслом индустриальное 50.
К цилиндру и сальнику масло подается многоплунжерным насосом-лубрикатором, который приводится в движение от торца коленчатого вала через понижающий редуктор или от специального электродвигателя.
Кривошипно-шатунный механизм имеет также принудительную смазку от шестеренчатого насоса, который приводится в движение от вала компрессора или от специального электродвигателя. Насосом масло забирается из маслосборника и под давлением направляется к местам смазки, а затем снова стекает в маслосборник. В маслосборнике или перед ним расположены фильтры грубой очистки, на нагнетательной стороне насоса- фильтр тонкой очистки. Масло охлаждается в маслоохладителе кожухотрубного типа, который устанавливают над фильтром тонкой очистки.
ПОРШНЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
При проектировании и изготовлении современных компрессоров предусматривают максимальную унификацию и стандартизацию конструкций, т.е. создание одинаковых узлов и деталей для компрессоров с неодинаковой холодопроизводительностыо и работающих на разных холодильных агентах. Унификация и стандартизация конструкций значительно облегчают организацию серийного производства, снижают себестоимость производства и ремонта.
В качестве унифицированных узлов и деталей используют картеры или блок-картеры, валы, шатуны, поршни, поршневые пальцы, поршневые кольца, клапаны, сальники, масляные насосы. Максимально унифицированы компрессоры с одинаковым ходом поршня. Промышленностью выпущены ряды компрессоров для работы на аммиаке и хладонах с ходом поршня 50, 70 и 130 мм. Различные диаметры и количество цилиндров, а также разная частота вращения вала компрессора обусловливают различную холодопроизводительность компрессоров. Основные показатели этих унифицированных одноступенчатых компрессоров приведены в табл. .
Обозначения в марке компрессоров следующие: Ф - фреоновый - хладоновый, А - аммиачный, В - вертикальный, У-У-образный, УУ - веерообразный, БС - бессальниковый, Г - герметичный, цифры за буквами- холодопроизводительность (в тыс. ккал/ч); буквы за цифрами - РЭ - с электромагнитным регулированием производительности. В табл. значения холодопроиз-водительности и потребляемой мощности, указанные в скобках, относят к компрессорам, работающим на хладонах, марка которых также поставлена в скобки, например (22ФВ22 и т. п).
Компрессоры (см. табл.) рассчитаны на разность между давлениями на поршень р к -р 0 не более 0,8 МПа ≈8 кгс/см 2 (для R12) и 1,2 МПа≈12 кгс/см 2 (для R22 и R717) и на давление в конденсаторе не более 1,6 МПа.
В основу проектирования и изготовления новых серий компрессоров положено создание универсальных конструкций для работы на разных холодильных агентах со ступенчатым регулированием холодопронзводи-тельности. Предусмотрено уменьшение массы, габаритных размеров, увеличение частоты вращения вала до 25-50 с -1 (1500-3000 об/мин), повышение максимального давления в конденсаторе (до 2,0 МПа≈20 кгс/см 2), разности между давлениями на поршень (до 1,7 МПа≈17 кгс/см 2) и степени сжатия (до 20). Расширен диапазон производительности герметичных и бессальниковых компрессоров. Предусмотрено использование винтовых компрессоров в большом диапазоне производительности.
Техническая характеристика одноступенчатых поршневых бескрейцкопфных компрессоров этой серии приведена в табл. . Обозначения в марке компрессоров следующие: П - поршневой, ПБ - поршневой бессальниковый, цифры за буквами - холодопроизводительность (в тыс. ккал/ч) при стандартном режиме.
В табл. даны два унифицированных ряда компрессоров с ходом поршня 66 и 82 мм, рассчитанных для работы на разных холодильных агентах. Ряд компрессоров средней производительности с ходом поршня 66 мм заменит компрессоры предыдущей серии с ходом поршня 70 мм, ряд с ходом поршня 82 мм - крупные компрессоры с ходом поршня 130 мм (см. табл.).
Компрессоры с ходом поршня 50 мм (см. табл.) при совершенствовании конструкции останутся в ряду современных.
Особую группу составляют малые герметичные компрессоры, техническая характеристика которых приведена в табл. .
Одноступенчатые компрессоры
Малые компрессоры. Эти компрессоры бескрейцкоп-фные, непрямоточные, простого действия. Они рассчитаны для работы на R12, R22, R142, R502. Выполняют их с внешним приводом и сальниковым уплотнением вала, бессальниковыми и герметичными. Компрессоры применяют в торговых агрегатах, транспортных установках, автономных кондиционерах и домашних холодильниках.
Компрессоры с внешним приводом и сальниковым уплотнением вала. Это двух- и четырехцилиндровые компрессоры с вертикальным и У-образным расположением цилиндров с диаметром 40 и 67,5 мм и ходом поршня 45 и 50 мм. Блоки цилиндров сьемные, охлаждение цилиндров воздушное. Вал компрессора двухопорный с частотой вращения до 24 с -1 , приводится в движение электродвигателем с помощью клиноременной передачи или при непосредственном соединении через муфту. Приводной конец вала уплотнятся сильфонным или пружинным сальником с парой трения графит - сталь, бронза - сталь или сталь по стали. Смазка барботажная.
Компрессор
2ФВ-4/4,5, который встраивают в агрегаты
ФАК-0,7, ФАК-1,1 и ФАК-1,5, показан на рис. .
Это вертикальный двухцилиндровый
непрямоточный компрессор, диаметр
цилиндра 40 мм, ход поршня 45 мм, стандартная
холодопроизводительность 0,815, 1,28 и
1,75 кВт (0,7, 1,1 и 1,5 тыс. ккал/ч) при частоте
вращения 7,5, 10,8 и 16,7 с -1
(450, 650 и 950 об/мин). Разная частота вращения
вала компрессора достигается установкой
маховиков разного диаметра и соответствующих
электродвигателей.
Рис. . Компрессор 2ФВ-4/4,5.
Цилиндры 6 компрессора отлиты отдельным блоком, вал коленчатый 2 с противовесами 10 опирается на бронзовые подшипники 3. Для установки вала у картера 5 предусмотрена съемная крышка 4. Шатуны 1 стальные, штампованные с разъемной нижней головкой. Вал уплотняют двусторонним сильфонным сальником 11. Смазка компрессора осуществляется разбрызгиванием. Всасывающие язычковые 7 и нагнетательные пятачковые 8 клапаны компрессора 2ФВ-4/4,5 расположены и клапанной доске, жестко скрепленной с корпусом цилиндра на прокладках из специальной резины. Поршень 9 имеет три уплотинительных кольца. В нижней части поршня сделаны две маслослизывающие канавки. Двухцилиндровый вертикальный непрямоточный компpeccop ФВ6 показан на рис. . Стандартная холодопроизводительность компрессора 5,5-7 кВт (4,7-б тыс. Ккал/ч) при частоте вращения вала 16-24 с -1 . Диаметр цилиндра 67,5 мм. Ход поршня 50 мм.
Рис. . Рис. 39. Компрессор ФB6:
1 - картер; 2 - блок цилиндров; 3 -шатун с поршнем;
4 - клапанная доска; 5 - крышка цилиндров; б - коленчатый вал; 7-подшипник задний;
5 - подшипник передний;
9 - корпус подшипника;
10 - передняя крышка;
11 - сальник.
Картер компрессора ФВ6 отлит отдельно от блока цилиндров, который присоединен к картеру с помощью фланца шпильками. На наружной поверхности цилиндра имеются ребра, способствующие охлаждению воздухом. Фланец для крепления цилиндров искусственно расширен, так как вал компрессора, собранный с кривошипно-шатунным механизмом, вводится в картер через этот фланец.Вал двухколенчатый стальной штампованный опирается на подшипники качения (шариковые и роликовые). Шатуны стальные, штампованные, двутаврового профиля Нижняя разъемная головка шатуна залита баббитом, а в верхнюю запрессована бронзовая втулка. С поршнем шатун соединен плавающим поршневым пальцем, который удерживается от осевого перемещения пружинящими кольцами, вставленными в специальные канавки тела поршня. Поршень алюминиевый, имеет два уплотнительных кольца и одно маслосъемное.
Всасывающие клапаны полосовые, самопружинящие, нагнетательные - пятачковые с пружинами (см. рис.). Сальник односторонний графито-стальной пружинный. Смазка барботажная.
Графическая характеристика компрессора ФВ6, работающего на R12 и R22, дамы на рис. .
Рис. . Графическая характеристика компрессора ФВ6.
Сальниковый четырехцилиндровый У-образный непрямоточный компрессор ФУ 12 (рис.) имеет стандартную холодопроизводителыюсть 14 тыс. Вт (12 тыс. ккал/ч) при частоте вращения вала 24 с- 1 (1440об/мин). Он построен на одной базе с компрессором ФВ6. (Ход поршня 50 мм, диаметр цилиндра 67,5 мм.) К картеру компрессора крепят два блока, в каждом из них по два цилиндра. Вал двухколенчатый. На шейках вала устанавливают по два шатуна. Блоки цилиндров, шатуны, поршни и клапаны такие же, как и у компрессора ФВ6.Сальник пружинный, графито-стальной, двусторонний. Смазка компрессора принудительная от шестеренчатого насоса, установленного в крышке картера. Привод компрессора через клиноременную передачу или непосредственно через муфту.
Рис. . Сальниковый четырехцилиндровый У-образный непрямоточ иый компрессор ФУ12:
1 - картер; 2 - блок цилиндра; 3 - торцовый шестеренчатый масляный насос; 4 - коленчатый вал; 5 - шатун; 6- поршень; 7, 10 - всасывающие клапаны; 8, 12 - нагнетательные клапаны; 9 - сальник уплотнения вала с графитными и стальными кольцами трения; 11 - газовый фильтр.
Бессальниковые компрессоры. Эти компрессоры вместе с электродвигателем заключены в общем кожухе, а ротор электродвигателя закреплен непосредственно на валу компрессора консольно. В компрессоре сальника нет. Для доступа к электродвигателю и механизму компрессора корпус бессальникового компрессора имеет съемные крышки.
Бессальниковые компрессоры. Эти компрессоры вместе с электродвигателем заключены в общем кожухе, а ротор электродвигателя закреплен непосредственно на валу компрессора консольно. В компрессоре сальника нет. Для доступа к электродвигателю и механизму компрессора корпус бессальникового компрессора имеет съемные крышки.
Бессальниковые компрессоры более надежны в эксплуатации, могут работать при повышенной частоте вращения вала, имеют уменьшенные габаритные размеры и менее шумны в работе.
Двухцилиндровый бессальниковый компрессор с вертикальным расположением цилиндров ФВБС6 показан на рис. . Стандартная холодопроизводительность компрессора при работе на R12 7 кВт (6 тыс. ккал/ч) при 24 с -1 , диаметр цилиндра 67,5 мм, ход поршня 50 мм. Чугунный блок-картер имеет съемные цилиндровые гильзы. Вал двухколенчатый, стальной, штампованный, с двумя подшипниками качения. Ротор электродвигателя трехфазного тока закреплен на валу компрессора консольно. Поршни компрессора алюминиевые с двумя уплотнительными и одним маслосъемным кольцами. Шатуны штампованные с неразъемной верхней и разъемной нижней головками. Нижняя головка со сменными тонкостенными вкладышами. Клапаны всасывающие полосовые, самопружинящие, нагнетательные - пятачковые, нагруженные пружинами. Клапаны смонтированы на общей клапанной плите. На картере, корпусе электродвигателя и верхней части цилиндров предусмотрены съемные крышки.
Рис. . Бессальниковый двухцилиндровый фреоновый компрессор ФВБС6:
1 - блок-картер; 2-коленчатый вал;
3 - шатун; 4-поршень; 5 - цилиндровая гильза; 6 - нагнетательный клапан;
7 - всасывающий клапан; 8 - крышка цилиндров; 9 - статор электродвигателя; 10 - ротор; 11 - маслоразорызгивающий диск; 12 - крышка; 13 - трубка для подачи масла; 14 - масляный сальник;
15 -всасывающий вентиль; 16 - фильтр газовый; 17 - смотровое стекло.
Всасывающий патрубок устанавливают на корпусе статора, и пар холодильного агента из испарителя проходит через электродвигатель, а затем в цилиндр, в ре-(ультате чего охлаждается обмотка электродвигателя и уменьшается его номинальная мощность. Электродвигатель изготовлен из материалов, стойких к хладону и маслу. Смазка компрессора барботажная.
В бессальниковых компрессорах большей производительности (ФУБС 12, ФУУБС 25, ФУБС 40) смазка комбинированная. Шатунные шейки смазываются от затопленного шестеренчатого масляного насоса, а цилиндры, поршни, поршневые пальцы и коренные подшипники - разбрызгиванием. Контроль за уровнем масла в картере низуальный, через смотровое стекло в картере.
Герметичные компрессоры. В настоящее время холодопроизводительность этих компрессоров до 3,2 кВт (до 2,8 тыс. ккал/ч). Их применяют в торговых агрегатах, автономных кондиционерах и домашних холодильниках.
Диапазон холодопроизводительности для герметичных компрессоров предполагается расширить до 12 кВт (см. табл.).
Герметичные компрессоры рассчитаны для работы на R12, R22, R142, R502. Эти компрессоры вместе с электродвигателями размещены в общем герметически закрытом кожухе. В отличие от бессальниковых корпус герметичных компрессоров не имеет разъемов. Эти компрессоры компактны, имеют большую надежность и малошумны в работе.
Герметичные компрессоры выполняют с вертикальным валом и горизонтальным расположением цилиндров, с горизонтальным валом и вертикальным расположением цилиндров. Электродвигатели применяют трех- и однофазные.
Наиболее распространенный герметичный компрессор ФГ0,7 со стандартной холодопроизводительностью (при работе на R12) 815 Вт (700 ккал/ч) при частоте вращения 24 с -1 (1440 об/мин) показан на рис. . Компрессор с электродвигателем расположен в стальном заваренном кожухе.
Рис. . Герметичный компрессор ФГ0,7-3.
Компрессор ФГ0,7 двухцилиндровый, непрямоточный, имеет вертикальный эксцентриковый вал и два горизонтально расположенных цилиндра. Угол между осями цилиндров 90°. Диаметр цилиндра 36 мм, ход поршня 18 мм. Корпyc компрессора 11 отлит вместе с цилиндрами из серого антифрикционного чугуна и укреплен в нижней половине кожуха на трех пружинных подвесках. Бронзовые шатуны 12 с неразъемными головками надеты на общую шатунную шейку эксцентрикового вала 10. Противовесы 16 прикреплены к валу винтами. Поршни 2 стальные, без поршневых колец, с канавками. Уплотнение между поршнем и цилиндром достигается повышенной точностью обработки, уменьшением
Рис. . Схема смазки герметичного компрессора ФГ0,7.
зазоров путем селективного подбора деталей. Поршневые пальцы 15 стальные с латунными заглушками по торцам.
Пластинчатые (лепестковые) всасывающие и нагнетательные клапаны установлены на стальной клапанной доске. Головка цилиндра 3 разделена на две полости и прикреплена к цилиндру шпильками на паронитовых прокладках.
Смазка компрессора принудительная (рис.). Из нижней части кожуха масло подается к трущимся частям по двум вертикальным каналам в валу. По одному Из каналов масло выходит к шатунам, а по другому - к верхней коренной шейке вала. Каналы соединены радиальными отверстиями с коротким центральным каналом. Масло движется под действием центробежной силы, возникающей при вращении вала.
Электродвигатель трехфазный мощностью 0,35 кВт с частотой вращения 25 с -1 (1500 об/мин). Статор 9 (см. рис.) запрессован в верхнюю часть корпуса компрессора, ротор 8 закреплен на верхнем конце вала. Элекродвигатель изготовлен из материалов, стойких к хладону и маслу. Крыльчатка 6, установленная на верху ротора, способствует охлаждению двигателя. Компрессop с электродвигателем в кожухе опирается на три пружинные опоры 17. На верхней части кожуха 7 расположен всасывающий запорный вентиль 5. Сначала пap R12 поступает в кожух, в результате чего электродвигатель охлаждается, а затем в компрессор по двум вертикальным всасывающим трубкам 4. Сжатый пар выходит через глушитель 13, расположенный в корпусе компрессора между цилиндрами, в нагнетательный трубопровод к выходному штуцеру 14.
В нижней части кожуха находятся контакты и клеммовая панель для переключения обмотки электродвигателя, а также реле тепловой защиты, включенные в две фазы двигателя. Электродвигатель компрессора рассчитан на напряжение 127 и 220 или 220 и 380 В.
Герметичные компрессоры выпускают в трех исполнениях в зависимости от температурного режима работы и холодильного агента (табл.).
Техническая характеристика унифицированного ряда герметичных компрессоров приведена в табл.
Герметичные компрессоры с вынесенным статором и экранированным ротором (рис.) более надежны в работе и удобны в ремонте. В них обмотка двигателя не соприкасается с хладоном и маслом. Между ротором 3 и статором 4 расположен экран 2 из нержавеющей стали толщиной 0,3 мм.
Рис. . Герметичный компрессор ФГ0,7 с вынесенным статором и экранированным ротором:
1-щиток; 2 - экран; 3 - ротор; 4 - статор; 5 - обойма; б - верхний кожух компрессора; 7 - нижний кожух компрессора; 8 - клеммная коробка с тепловой защитой; 9 - крепление статора.
В холодильных машинах для домашних холодильных шкафов применяют герметичные непрямоточные компрессоры с вертикальным и горизонтальным валом.
Герметичный одноцилиндровый компрессор ФГ0,14 (рис.) с горизонтальным валом и вертикальным цилиндром предназначен для холодильной машины домашнего холодильника ЗИЛ-Москва. Диаметр цилиндра 27 мм, ход поршня 16 мм, частота вращения вала 25 с" 1 . Холодопроизводителыюсть при t о =-15°С и t К =30°С 165 Вт (140 ккал/ч). Номинальная мощность электродвигателя 93 Вт. Герметичный компрессор без кожуха и статора показан на рис. , а . Вал 1 стальной, одноколенчатый, двухопорный. Шатун чугунный с разъемной нижней головкой без вкладыша. Поршень 3 стальной, без колец, с двумя канавками. Поршневой палец 2 фиксируется в поршне с помощью клина и пружины. Пружинящее крепление пальца обеспечивает бесшумность работы. Квадратная пластина всасывающего клапана 4 (рис. ,б)
Рис. 46. Компрессор ФГ0,14: а - компрессор; б - клапанная группа; в -система смазки.
зажата по контуру между крышкой 8 и цилиндром. Пар поступает в цилиндр по всасывающей трубке 11 и отверстиям по окружности расточки в крышке. Круглая пластина нагнетательного клапана 6 перекрывает отверстия в седле 5, которое соединено с крышкой 8 заклепкой 7. Сжатый пар выходит через нагнетательный клапан и трубку 12. К трубкам 11 и 12 приварены глушители. Смазка принудительная от ротационного насоса (рис. , в). Ротором насоса является эксцентричная выточка на валу компрессора, а корпусом - вкладыш подшипника 13. Из нижней части кожуха масло подается к подшипникам 13 и 14, а затем через редукционный клапан 15 в канавку, сделанную по образующей цилиндра. На выступающем конце вала закреплен ротор 9 (см. рис. , а) с противовесом 10, Электродвигатель компрессора специального исполнения: переменного тока, асинхронный, однофазный с пусковой обмоткой и короткозамкнутым ротором. Компрессор с электродвигателем размещен в герметичном кожухе. Компрессор устанавливают на пружинных подвесках (виброизоляторах).
Герметичные компрессоры заполняют хладоном и маслом на заводе-изготовителе. Кожух компрессора можно вскрывать только на заводе или в специальных цехах по ремонту герметичных машин.
Рис. Непрямоточный бессальниковый шестицилиндровый компрессор ПБ60
С редние компрессоры. К этой группе относят компрессоры последней серии с ходом поршня 66 мм, диаметром цилиндра 76 мм, стандартной холодопроизводительностью от 25 до 90 кВт (см. табл. 6) и компрессоры предыдущих серий с ходом поршня 70 мм, диаметром цилиндра 101,6 и 81,88 мм (см. табл.). Все компрессоры средней производительности бескрейцкопфные, блок-картерные, простого действия.Компрессоры с ходом поршня 66 мм непрямоточиые, поршневые, бессальниковые (ПБ40, ПБ60, ПБ80) и с внешним приводом - сальниковые (П40, П60, П80), с числом цилиндров 4, 6 и 8. Они выпускаются в универсальном исполнений, т.е. для работы на различных холодильных агентах (R12, R22 и аммиаке) и в разных температурных режимах: высокотемпературном (t о = = + 10÷-10°С), среднетемпературном (-5÷-30°С) и низкотемпературном (-20÷-40° С) при разности давлений p к - p о ДО 1,7 МПа.
Компрессоры с ходом поршня 70 мм все сальниковые с числом цилиндров 2, 4 и 8. Их изготовляют двух типов: прямоточные с диаметром цилиндра 81, 88 мм, рассчитанные для работы на R12, R22 и аммиака, и непрямоточные с диаметром цилиндра 101,6 мм, рассчитанные для работы только на R12.
Непрямоточный бессальниковый шестицилиндровый компрессор ПБ60 холодопроизводительностью при стандартном режиме 62,5 кВт (на R22) при частоте вращения 25 с -1 показан на рис. .
Чугунный блок-картер 3 имеет отъемные крышки и внутреннюю перегородку 7, отделяющую полость всасывания от картера. В блок-картере установлены чугунные цилиндровые гильзы 5, Вал 2 двухколенный, стальной, штампованный, с противовесами. На каждой шейке установлено по три головки шатунов. На консольном конце вала закреплен ротор 11 электродвигателя. Статор 10 запрессован в задней крышке блок-картера, на которой установлены всасывающий вентиль и газовый фильтр 9. Поступающий в компрессор пар обтекает обмотку статора, охлаждая ее. Вал опирается на два подшипника качения, причем со стороны встроенного электродвигателя подшипник плавающий, самоустанавливающийся. Шатуны 4 стальные, штампованные, с косым разъемом в нижней головке и с тонкостенным взаимозаменяемым вкладышем. В верхнюю неразъемную головку запрессованы две бронзовые втулки. Поршни 6 алюминиевые с двумя уплотнительными и одним мас-лосъемным кольцами. Маслосъемное кольцо установлено сразу за уплотнительными. Поршень имеет особую форму, соответствующую расположению клапанов, что обусловливает минимальное мертвое пространство. С шатуном поршень соединен плавающим поршневым пальцем. Всасывающие 12 и нагнетательные 14 клапаны кольцевые пружинные. Всасывающий клапан расположен периферийно, седлом его является торец цилиндровой гильзы. Нагнетательный клапан, расположенный над цилиндром, не закрепляется, а прижимается буферной пружиной 13 к розетке всасывающего клапана. Высота подъема пластины всасывающего клапана при работе на низкотемпературном режиме составляет 1,5 мм, а на среднетемпературном и плюсовом - 2 мм. Смазка принудительная от шестеренчатого насоса 1. Масло забирается насосом через фильтр грубой очистки 15 и под напором направляется через фильтр тонкой очистки к ложному подшипнику 8 расположенному со стороны электродвигателя, а затем по сверлениям в валу к нижним головкам шатунов. Верхние головки шатунов, цилиндры, поршни и коренные подшипники, смазываются разбрызгиванием. Компрессор снабжен предохранительным клапаном.
Рис. . Прямоточный четырехцилиндровый компрессор АУ45 (22ФУ45);
1 - блок-картер; 2 - гильза цилиндра; 3 - прямоточный поршень; 4 - водяная рубашка цилиндров;
5 - нагнетательный пятачковый клапан; 6 - всасывающий полосовой клапан; 7 - затопленный масляный насос; 8 - масляный фильтр; 9 - фильтр тонкой очистки; 10 - коленчатый вал; 11 - сальник.
Бессальниковые компрессоры ПБ40 и ПБ80 отличаются от ПБ60 количеством цилиндров и размером электродвигателя. В компрессорах с сальниковым уплотнением вала П40, П60 и П80 электродвигатель вынесен из блок-картера компрессора, а выступающий конец вала уплотняется графито-стальным двусторонним маслозатопленным сальником.
Сальниковые компрессоры этого ряда рассчитаны для работы на хладонах и аммиаке, а бессальниковые - только на хладонах. В компрессорах, предназначенных для работы на аммиаке ив низкотемпературном режиме на R22, предусматривают водяное охлаждение крышек цилиндров и боковых крышек картера. Холодопроизводительность компрессоров этого ряда может регулироваться путем отжима пластин всасывающих клапанов.
Прямоточный компрессор средней производительности АУ45 (22ФУ 45) показан на рис. 48. Компрессор четырехцилиидровый У-образиый, стандартная холодопроизводительиость при работе на аммиаке 37-56 кВт (32-48 тыс. ккал/ч) при частоте вращения 16-24 с -1 . В блок-картере компрессора установлены сменные гильзы с внутренним диаметром 81,88 мм. Ход поршня 70 мм. Блок-картер имеет съемные крышки для доступа к кривошипно-шатунному механизму, масляному насосу и клапанам. В одной из боковых крышек есть смотровое окно для наблюдения за уровнем масла в картере. Цилиндры имеют водяную охлаждающую рубашку. Поршни чугунные, проходные, тронкового типа, с двумя уплотнительными кольцами и одним маслосъемным (в нижней части).
Всасывающие клапаны, полосовые, самопружинящие, расположены в днище поршня, а нагнетательные клапаны групповые пятачковые с пружинами - в ложной крышке, прижатой к цилиндру буферной пружиной. Шатуны стальные имеют верхнюю неразъемную головку и нижнюю с косым разъемом. В верхнюю головку запрессовывают бронзовую втулку, а в нижнюю - тонкостенный баббитовый вкладыш. Вал двухколенчатый с противовесами имеет удлиненные шейки, на которые устанавливают по две головки шатунов. Подшипники роликовые, бочкообразные, самоустанавливающиеся. Сальник пружинный, графито-стальной, двусторонний. Смазка сальника и шатунных подшипников осуществляется от затопленного шестеренчатого насоса. Поршень с поршневым пальцем, цилиндр и подшипники вала смазываются разбрызгиванием. В компрессоре имеется наперстковый предохранительный клапан.
Другие компрессоры этого ряда, работающие на аммиаке (АВ22 и АУУ90), отличаются от компрессора АУ45 количеством и расположением цилиндров, остальные узлы и детали у них одинаковые.
Компрессоры 22ФВ22, 22ФУ45 и 22ФУУ90, работающие на хладонах, отличаются от соответствующих аммиачных только специальной хладоновой арматурой.
Крупные компрессоры. К компрессорам этой группы относят бескрейцкопфные и крейцкопфные.
Бескрейцкопфные компрессоры. Эта группа включает бескрейцкопфные сальниковые компрессоры с ходом поршня 82 мм, диаметром цилиндра 115 мм (см. табл. 6) холодопроизводительностью 90-260 кВт, рассчитанные для работы на аммиаке и хладонах, и компрессоры с ходом поршня 130 мм производительностью 90-460 кВт (см. табл. 5). Последние выпускают двух типов: для работы на аммиаке и R22 с диаметром 150 мм и для работы только на R12 с диаметром 190 мм.
Крупные бескрейцкопфные компрессоры новой серии (см. табл.) все непрямоточные, блок-картерные, с числом цилиндров 4, 6 и 8, а компрессоры предыдущих серий (см. табл.) все прямоточные, блок-картерные, с числом цилиндров 2, 4 и 8.
Непрямоточный, одноступенчатый восьми цилиндровый бескрейцкопфный компрессор П220 показан на рис. . Стандартная холодопроизводительность компрессора, работающего на аммиаке, 266 кВт (230 тыс. ккал/ч) при частоте вращения 24,7 с -1 , ход поршня 82 мм, диаметр цилиндра 115 мм.
Блок-картер 1 отлит из чугуна. Полость всасывания отделена от полости картера перегородкой 2. В ней имеются отверстия 8, с помощью которых уравнивается давление в картере и полости всасывания. В блок-картере установлены чугунные цилиндровые гильзы 4 (по скользящей посадке). Они имеют два посадочных пояска. Верхний торец гильзы является седлом всасывающего клапана.
Всасывающие 5 и нагнетательные 6 клапаны одно-кольцевые, пружинные. Крышка, в которой размещен нагнетательный клапан, не закреплена, а прижата к розетке всасывающего клапана буферной пружиной, позволяющей крышке подниматься при попадании жидкости в цилиндр.
Рис. . Рис. . Зависимость холодопроизводительности Q o и эффективной мощности на валу компрессора П220 от температуры кипения t 0 при различных температурах конденсации t K .
Поршни 7 алюминиевые с двумя употнительными и одним маслосъемным кольцом (в нижней части). Для уменьшения мертвого пространства верхняя часть поршня имеет специальную форму, соответствующую форме клапанов. Поршневые кольца пластмассовые с экспандерами из стальной ленты. Шатуны3 стальные, штампованные. Нижняя головка имеет косой разъем. В нее установлен тонкостенный биметаллический вкладыш с антифрикционным слоем из алюминиевого сплава. Затяжка шатунных болтов осуществляется через боковые окна блок-картера. Шатун с поршнем соединен поршневым пальцем, запрессованным в поршне (при равномерном нагревании до 80-100°С). Шатун легко проворачивается вокруг поршневого пальца и перемещается по оси. Вал 9 двухколенный с противовесами, отштампованными вместе с валом, имеет удлиненные шейки, на которых установлено по четыре головки шатунов. Сальник 10 пружинный, графито-стальной, двусторонний, маслозаполненный. Смазка сальника и нижних головок шатунов осуществляется под давлением от топленного шестеренчатого насоса 13. Масло, засасываемое через сетчатый фильтр грубой очистки 12, подается через фильтр тонкой очистки 11 сначала в полость сальника, а затем по сверлениям в валу к шатунным подшипникам. Коренные подшипники, верхние головки шатунов, поршни и цилиндры смазываются разбрызгиванием. Компрессор имеет предохранительный клапан, который при разности между давлениями 1,7 МПа соединяет сторону нагнетания со стороной всасывания.Графическая характеристика компрессора П220 дана на рис. .
Компрессоры П110 и П165 отличаются от компрессора П220 количеством цилиндров. Высота подъема пластин всасывающих клапанов для аммиачных компрессоров составляет 1,3-1,6 мм, для компрессоров, работающих на хладонах - 2,2-2,5 мм.
Рис. . Схема цилиндра горизонтального компрессора двойного действия:
1 - всасывающие клапаны;
2 - всасывающий патрубок; 3 - поршень;
4 - сальник; 5 - шток; 6 - нагнетательные клапаны; 7 - цилиндр; 8 - нагнетательный патрубок
Аммиачные и низкотемпературные хладоновые компрессоры имеют водяное охлаждение цилиндров.Компрессоры этого ряда могут иметь регулирование холодопроизводительности путем отжима пластин всасывающих клапанов. Разность между давлениями на поршень р к -р о не должна превышать 1,7 МПа, а температура нагнетания -160° С.
Крейцкопфные компрессоры. Компрессоры стандартной холодопроизводительностью свыше 465 кВт (400 тыс. ккал/ч) представляют собой горизонтальные крейцкопфные компрессоры двойного действия. Схема цилиндра такого компрессора изображена на рис. . Сжатие происходит поочередно с двух сторон поршня, а направление движения агента в цилиндре изменяется.
Крейцкопфные компрессоры выполняют двух- и четырехцилиндровыми с приводом от общего вала и со встречным движением поршня (оппозитные). Цилиндры оппозитного компрессора расположены по обе стороны вала, что обусловливает лучшее уравновешивание сил инерции.
Рис. . Оппозитный компрессор АО600:
1 - цилиндр; 2 -поршень; 3-сальник; 4 - шток; 5-крейцкопф; б -шатун;
7 - коленчатый вал; 8 - станина.
Оппозитный компрессор АО600 (рис.) двухцилиндровый, холодопроизводительностью в стандартном режиме 670 кВт (575 тыс. ккал/ч) при частоте вращения вала 8,5 с -1 (500 об/мин). Чугунную литую раму (базу) компрессора, опирающуюся на фундамент двумя поперечными лапами, крепят болтами. В стенках рамы размещены вкладыши подшипников вала. Вал двухколенчатый, трехопорный, стальной, кованый, с чугунными противовесами. Привод компрессора от синхронного электродвигателя специального исполнения, ротор которого насажен на консоль коленчатого вала. С другой стороны вала установлен механизм для ручного поворота вала.Шатуны стальные, штампованные. Кривошипная головка разъемная со стальным вкладышем, залитым баббитом. Крейцкопфная головка неразъемная с биметаллическим вкладышем (стальной и бронзовой наплавкой). Корпус крейцкопфа стальной с отъемными ползунами и регулировочными прокладками. Ползуны стальные с баббитовой заливкой. Шток с крейцкопфом соединен болтами (см. рис.), а с поршнем - гайкой (см. рис. 26). Поршни дисковые стальные
или чугунные с тремя уплотнительными кольцами
и с баббитовыми поясками на нижней части. Цилиндры чугунные, литые, с водяной охлаждающей рубашкой в нагнетательной части. Диаметр цилиндра 270 мм, ход поршня 220 мм. Клапаны ленточные, самопружинящие, расположены в цилиндре радиально. В передней крышке цилиндра для уплотнения штока размещены многокамерный сальник с разрезными кольцами из алюминиевого сплава и предсальник с металлическими и фторопластовыми кольцами трения (см. рис.).
Смазка кривошипно-шатунного механизма компрессора осуществляется от специального агрегата с шестеренчатым насосом. Масло под напором 0,05-0,15 МПа подается через фильтр тонкой очистки и маслоохладитель к трущимся частям (коренные подшипники, шатунные и крейцкопфные подшипники, ползуны крейцкопфа). Отработавшее масло стекает сначала в картер, а затем в маслосборник, откуда вновь забирается (через фильтры) шестеренчатым насосом. Для смазки цилиндров и сальников применяют многоплунжерный насос-лубрикатор. Отработавшее масло в лубрикатор не возвращается. Этот насос заливают маслом вручную. Лубрикатор и шестеренчатый насос приводятся в движение от индивидуальных электродвигателей.
Оппозитные компрессоры применяют на предприятиях химической промышленности, на крупных пищевых предприятиях и холодильниках. Они рассчитаны для работы на аммиаке, пропане и этане.
Двухступенчатые компрессоры
Двухступенчатые компрессоры используют в низкотемпературных холодильных установках. Ступенчатое сжатие осуществляется в разных цилиндрах, при этом ступени низкого давления (н. д.) и высокого давления (в. д.) можно объединить в одном корпусе компрессора или выполнить раздельно. В последнем случае на каждую ступень давления устанавливают отдельный одно-ступенчатый компрессор.
Рис. . Рис. . Двухступенчатый компрессорный агрегат АД-90:
I -всасывание в компрессор РБ90; II - нагнетание в промежуточный сосуд; III - всасывание в компрессор П110; IV- нагнетание в конденсатор.
Вдвухступенчатых четырехцилиндровых У-образных прямоточных компрессорах (ДАУ80, ДАУ50) обе ступе-ни сжатия объединены в одном корпусе. Все четыре цилиндра компрессоров имеют одинаковый диаметр, из них три цилиндра низкого давления, а один высокого. Одинаковые диаметры цилиндров в ступенях высокого и низкого давления позволяют осуществить полную унификацию механизма движения с одноступенчатыми компрессорами и, следовательно, упростить их производство и эксплуатацию, улучшить уравновешенность конструкции и иметь возможность работать по схеме одноступенчатого сжатия (при соответствующем переключении).По этому принципу на базе одноступенчатых ком-прессоров АУ200 и АУУ400 построены двухступенчатые компрессоры ДАУ50 (четырехцилиндровый) и ДАУУ100 (восьмицилиндровый), производительность соответственно 58 и 116 кВт (50 и 100 тыс. ккал/ч) при t 0 = - 40°C и t к = 35°С.
Довольно широко применяют двухступенчатые агрегаты, скомпонованные из двух одноступенчатых компрессоров.
В качестве ступеней низкого давления в двухступенчатых агрегатах средней и большой холодопроизводи-тельности используют ротационные или винтовые ком-прессоры, а в качестве ступени высокого давления - поршневые компрессоры.
Двухступенчатый агрегат АД-90 показан на рис. 53. В состав такого агрегата входят ротационный пластинчатый компрессор РБ90 в качестве ступени низкого (давления 2, поршневой непрямоточиый компрессор П110 в качестве ступени высокого давлении 1, вертикальный маслоотделитель 3 циклонного типа ступени низкого давления, вертикальный маслоотделитель 4 ступени высокого давления с автоматическим возвратом масла в картер компрессора через поплавковое устройство, щиты приборов 5 ступени низкого давления и 6 ступени высокого давления, приборы 7 управления и контроля, приборы автоматической защиты, арматура и синхронные электродвигатели 8 и 9 для привода компрессоров через муфты с эластичными элементами. Оборудование смонтировано на общей раме 10. Холодопроизводительность агрегата АД-90 НО кВт (95 000 ккал/ч) при t=- 40°С, мощность электродвигателей ступени низкого давления 40 кВт, а ступени высокого давления 75 кВт. Агрегат предназначен для работы в стационарных низкотемпературных аммиачных холодильных установках.
В двухступенчатых оппозитных компрессорах (типа ДАО и ДАОН) цилиндры ступеней низкого и высокого давлений имеют различные диаметры и соответствующее уплотнение. Цилиндр высокого давления охлаждается водой.
Ступенчатое сжатие осуществляется также в компрессоре со ступенчатым (дифференциальным) поршнем. Однако большая масса поршня и недостаточная плотность между ступенями сжатия ограничивают применение таких конструкций. Компрессоры с дифференциальными поршнями применяют только для работы на углекислом газе СО 2 , имеющем большую объемную холодопроизводительность, что обусловливает малые размеры цилиндра и поршня, и в отдельных случаях для работы на аммиаке, например в верхней ступени каскадной холодильной машины, производящей сухой лед.
РОТАЦИОННЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Основные элементы ротационных компрессоров - неподвижный цилиндр, поршень или ротор, подвижные лопасти.
Различают компрессоры с катящимся ротором и лопастью, расположенной в щели цилиндра (рис. ,а),и с вращающимся ротором и лопастями, размещенными в его щелях (рис. , б). В компрессоре с катящимся ротором последний вращается вокруг оси цилиндра, эксцентричной по отношению к оси ротора, а в компрессоре с вращающимся ротором - вокруг своей оси, смещенной по отношению к оси цилиндра.
Рис. . Схемы ротационных компрессоров:
а-с катящимся ротором; б -с вращающимся ротором.
Сжатие в ротационном компрессоре основано на уменьшении объема, заключенного между внутренней поверхностью цилиндра, наружной поверхностью ротора и лопастями.
В компрессорах, работающих по первой схеме (см. рис. , а), при вращении вала 4 ротор 2 катится по внутренней поверхности цилиндра 1. Когда ротор удлиненной стороной обращен к лопасти 3, она утопает в щели, и в цилиндре создается одна полость серпообразной формы, заполненная парами холодильного агента. Как только ротор пройдет всасывающий патрубок 5, в цилиндре образуются две полости, разделенные лопастью 3, которая выталкивается в сторону цилиндра и прижимается к ротору пружиной 7. Объем полости перед ротором (по направлению движения) по мере его движения уменьшается, и пары холодильного агента сжимаются.
Когда давление в полости сжатия станет выше давления в конденсаторе, нагнетательный клапан 8 откроется, и сжатые пары поступят по нагнетательной трубе 6 в конденсатор. В это время объем всасывающей полости позади ротора увеличивается. Пар хладона из испарителя по всасывающей трубе и через отверстие 5 засасывается в полость цилиндра (всасывающий клапан в компрессоре отсутствует). Всасывание закончится, когда лопасть снова скроется в щели и весь объем цилиндра будет заполнен засасываемым паром. При дальнейшем перемещении ротора полость всасывания превратится в полость сжатия, а за ротором появится новая полость всасывания, отделенная от полости сжатия выступающей лопастью 3.
Компрессоры с катящимся ротором выполняются герметичными, они входят в состав малых агрегатированных машин, работающих на хладонах.
Герметичный ротационный компрессор ФГрО,35~ 1А с катящимся ротором-поршнем показан на рис. . Холодопроизводительность 405 Вт (350 ккал/ч) при частоте вращения 25 с -1 . Диаметр цилиндра 55 мм, высота 33 мм, эксцентриситет 3,5 мм.
Рис. . Герметичный ротационный компрессор ФГрО,35~1А,
Компрессор с электродвигателем размещены в герметичном корпусе 13, Вал 4 вертикальный, эксцентриковый. На эксцентрик 1 вала насажен ротор-поршень 3, обкатывающий внутреннюю поверхность цилиндра 2. Лопасть 5, размещенная в цилиндре, прижимается к ротору пружиной. Цилиндр имеет нижнюю 6 и верхнюю 7 торцовые крышки. На верхний конец вала 4 насажен ротор 9 электродвигателя, статор запрессован в штампованный стакан 10, к которому тремя болтами прикреплен собственно компрессор. Пружина 14, опирающаяся в дно корпуса 13, прижимает компрессор и стакан со статором к верхней половине кожуха. Нижняя часть кожуха заполнена маслом. К трущимся частям масло поступает по сверлениям в валу и спиральным канавкам на поверхности вала. У входа в масляный насос расположен фильтр 15.
Пар через всасывающий запорный вентиль 11 сначала поступает в кожух, охлаждает электродвигатель, затем засасывается компрессором по трубке 8. Сжатый пар через нагнетательный клапан 16 (пластинчатый консольный), расположенный в нижней крышке цилиндра, проходит по спиральной трубке к наружному нагнетательному патрубку 12.
Герметичные ротационные унифицированные компрессоры выпускают холодопроизводительностью 250- 600 Вт.
Рис. . Рис. . Ротационный многопластинчатый поджимающий бустер-компрессор РАБ300,
Крупные ротационные многопластинчатые компрессоры с вращающимся ротором работают по схеме, представленной на рис. ,б. Их применяют в качестве поджимающих (бустерных) компрессоров в схемах двухступенчатого сжатия аммиачных установок. Поджимающие компрессоры работают в небольшом перепаде давлений (не более 0,28 МПа).Ротационные аммиачные многопластинчатые бустеркомпрессоры РАБ90, РАБ150, РАБ300 (рис.) и РАБ600 входят в состав двухступенчатых агрегатов. Холодопроизводительность их соответственно 110, 175, 350, 700 кВт (95, 150, 300, 600 тыс. ккал/ч) при температуре кипения -40° С и температуре конденсации 30° С.
Цилиндр 2 и торцовые крышки компрессора (см. рис.) имеют водяную рубашку. Ротор 7 чугунный напрессован на стальной вал 5. По всей длине ротора профрезерованы пазы под пластины. Пластины 6 асботекстолитовые. При вращении ротора под действием центробежных сил пластины прижимаются к внутренней поверхности цилиндра, в результате чего образуются камеры, объем которых непрерывно изменяется. Подшипники радиальные роликовые размещены в торцовых крышках /. Сальник 4 графито-стальной с масляным затвором. Сальник заполняется маслом через бачок 3, закрепленный на корпусе. Бачок имеет смотровое стекло для контроля за уровнем масла.
Пар всасывается и нагнетается через окна в корпусе. Клапанов в компрессоре нет. На нагнетательной стороне установлен обратный клапан, предотвращающий перетекание пара из нагнетательного трубопровода в компрессор при его остановке.
Смазка компрессора осуществляется многоплунжерным насосом (лубрикатором), приводимым в действие ременной передачей от вала компрессора. Компрессор и электродвигатель установлены на общей раме, привод компрессора непосредствеиный.
Особенности ротационных компрессоров - простота конструкции, отсутствие деталей, совершающих возвратно-поступательное движение (за исключением лопастей), а также всасывающих клапанов (у крупных компрессоров и нагнетательных), незначительное мертвое пространство. Недостаток этих компрессоров - ограниченное конечное давление, так как практически трудно обеспечить необходимую плотность между торцовыми поверхностями цилиндров и вращающимся ротором, а также между лопастями и поверхностью их прилегания.
В ротационных компрессорах коэффициент подачи λ по величине близок к коэффициентам подачи в поршневых компрессорах с возвратно-поступательным движением поршня, а индикаторный к. п. д. η i ниже.
ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Винтовые компрессоры относят к типу ротационных. Конструктивная схема винтового компрессора показана на рис. . Корпус 1 комgрессора имеет расточки, в которых размещены два ротора (винта) с зубчато-винтовыми лопастями. Ведущий ротор 2 соединен с двигателем. Он имеет выпуклые широкие зубья. Ведомый ротор 13 приводится во вращение давлением сжимаемого пара.
Рис. . Схематический разрез винтового компрессора.
Он имеет вогнутые тонкие зубья. Валы роторов удерживаются на определенном расстоянии парой синхронизирующих шестерен 6 и 7. Опорами вала являются подшипники скольжения 3 и упорный подшипник 5. Для уменьшения осевого усилия на ведущем роторе имеется разгрузочный поршень 4. Роторы компрессоров стальные, цельнокованые. Профили зубьев ротора выполняют так, чтобы при вращении они обкатывались, но не соприкасались друг с другом. Расстояние между профилями винтов поддерживается минимальным. Это требует точной обработки и сборки компрессоров. Зазор между роторами составляет меньше 1 мм, торцовый зазор со стороны нагнетания - 0,1 мм, со стороны всасывания - 0,5 мм, зазор между ротором и цилиндрической частью корпуса - 0,25 мм.
Пар поступает в винтовые впадины роторов, когда они сообщаются со всасывающим окном, расположенным в торце корпуса. Когда винтовые впадины отсекаются от всасывающего окна, находящийся в рабочей полости компрессора (между поверхностями впадин, а также торцовыми и цилиндрическими стенками корпуса) пар сжимается, так как зубья одного ротора при вращении входят во впадины другого, и объем пара уменьшается. В конце сжатия впадины со сжатым паром сообщаются с нагнетательным окном, расположенным в противоположном торце корпуса, и сжатый пар выталкивается зубьями ротора, входящими во впадины другого ротора. Наличие нескольких впадин и винтовое расположение их на роторах обеспечивают непрерывность подачи сжатого пара. Компрессор (см. рис.) имеет соотношение количества зубьев роторов 4-6, т. е. на ведущем роторе четыре зуба, а на ведомом - шесть. Клапаны в компрессоре отсутствуют. Производительность компрессора регулируется золотником 12. Золотник с гайкой 11 перемешается с помощью валика 8 и винта 9. Шпонка 10 удерживает золотник от проворачивания. Привод золотника может быть ручной, а в режиме автоматической работы - гидравлический или электрический. При перемещении золотника задерживается начало сжатия, так как полость сжатия соединяется с полостью всасывания, что эквивалентно уменьшению рабочего объема компрессора. Золотник позволяет регулировать производительность от 10 до 100%. Компрессор маслозаполненный.
Рис. . Общий вид компрессорного агрегата 5BX-350/2,6a-IV:
1 - металлокерамяческий фильтр для тонкой очистки масла; 2 - электродвигатель; 3" - щит манометров;
4 - газовый фильтр; 5 - винтовой компрессор; 6 - маховик для ручного регулирования производительности;
7 - маслоохладитель; 8 - маслоотделитель; 9 - насос для масла; 10-фильтр грубой очистки; 11 - щит датчиков; 12 - маслосборник.
Винтовые компрессоры можно выполнить без смазки рабочей полости (сухие), так как роторы вращаются без соприкосновения их поверхностей. Однако в большинстве случаев их изготовляют с впрыскиванием масла в рабочую полость (маслозаполненные). В таких компрессорах получают более высокие степени сжатия, так как масло уплотняет зазоры между роторами и отводит теплоту. Последнее позволяет отказаться от водяного охлаждения корпуса.
Преимущества винтовых компрессоров - меньшие габаритные размеры и масса по сравнению с поршневыми и ротационными компрессорами, уравновешенность конструкции вследствие отсутствия частей с возвратно-поступательным движением, высокие к. п. д. в результате отсутствия клапанов и трения в рабочей полости, надежность эксплуатации. Недостатки компрессоров - высокий уровень шума, большая частота вращения винтов, довольно громоздкая система смазки.
В нашей стране разработан ряд винтовых компрессоров производительностью 400-1600 кВт для работы на аммиаке и R22. Они предназначены для работы как в одноступенчатых холодильных машинах, так и в двухступенчатых в качестве поджимающего (бустер) компрессора.
Общий вид агрегата 5BX-350/2,6a-IV с винтовым компрессором показан.на рис. . Обозначение в марке; цифра перед буквами 5 - номер базы компрессора, В - винтовой, X - холодильный, 350 - холодопроизводительность в тыс. ккал/ч при стандартном режиме, 2,6- степень сжатия, а -аммиачный, IV - бустерный. Компрессор винтовой, маслозаполненный, с приводом от электродвигателя через упругую муфту, с частотой вращения 49 с -1 . Производительность компрессора регулируется с помощью подвижного золотника, который предназначен также для разгрузки при первоначальном пуске. Корпус компрессора изготовлен из специального чугуна. Окно всасывания расположено сверху, а окно нагнетания - снизу. Роторы, изготовленные из стали, расположены в опорных подшипниках скольжения. Осевые усилия, действующие на роторы, воспринимаются радиально-упорными подшипниками.
Компрессор 5 и электродвигатель 2 установлены, на горизонтальном маслоотделителе 8, который с помощью лап устанавливается на фундамент. Под маслоотделителем находится маслосборник 12, а к несущим опорам прикреплены два кожухотрубных маслоохладителя 7. Насос 9 для масла имеет привод от собственного электродвигателя. Холодопроизводительность винтового поджимающего агрегата при t о =-40° С 180 кВт. Бустсрные винтовые компрессоры рассчитаны на разность между давлениями р н - р вс до 0,5 МПа≈5 кгс/см 2 .
Винтовые компрессоры, работающие в одноступенчатых холодильных машинах, рассчитаны на разность между давлениями р н - р вс до 1,7 МПа≈17 кгс/см 2 . В агрегатах с таким компрессором устанавливают два маслоотделителя - горизонтальный и вертикальный. Винтовые компрессорные агрегаты предназначены для судовых и стационарных установок.
ТУРБОКОМПРЕССОРЫ
Турбокомпрессоры применяют в холодильных машинах большой холодопроизводительности и сравнительно небольших конечных давлений.
Сжатие паров холодильного агента в турбокомпрессоре основано на создании центробежной силы при быстром вращении рабочего колеса и на преобразовании кинетической энергии, приобретенной на лопатке рабочего колеса 3 (рис.), в потенциальную в диффузоре 4. Рабочее колесо, насаженное на вал 1, расположено в закрытом корпусе 2. При вращении рабочего колеса пар холодильного агента засасывается на лопатки рабочего колеса 3 со стороны вала. При движении по лопатке пар приобретает большую скорость движения и под действием центробежной силы направляется с лопатки в диффузор 4, где вследствие увеличения проходного сечения скорость движения пара уменьшается, а давление повышается. Давление, полученное на выходе с одного колеса, часто недостаточно, тогда пар направляется по обратному направляющему аппарату 5 ко второму колесу, а при необходимости последовательно проходит через ряд колес. Каждое рабочее колесо является ступенью сжатия. Количество колес (ступеней сжатия) зависит от режима работы холодильной установки и соответственно от степени сжатия р к /р о , а также от свойств холодильного агента.
Экономичная работа турбокомпрессора возможна только при больших объемах циркулирующего пара. Вэтом случае потери от внутреннего перетекания его между рабочими колесами и кожухом, а также трение колес с лопатками в паровом пространстве мало сказываются на к. п. д. компрессора. Поэтому турбокомпрессоры применяют при больших объемах циркулирующего холодильного агента и, следовательно, большой холодопроизводительности. Для каждого холодильного агента существует предел холодопроизводительности, ниже которого турбокомпрессор конструктивно не выполним или неэкономичен.
Рис. . Схема рабочего колеса турбокомпрессора.
Холодильные агенты для турбокомпрессоров должны отвечать не только общим, но и специальным требованиям:
обладать большой молекулярной массой, что обусловливает значительную величину кинетической энергии, приобретаемой на одном рабочем колесе, а значит, и значительную степень сжатия, в результате чего уменьшается число ступеней сжатия;
иметь малую объемную холодопроизводительность, обеспечивающую большой объем циркулирующего холодильного агента при сравнительно небольшой холодопроизводительности компрессора.
Этим требованиям в большей степени отвечают хладоны.
При использовании R11работа турбокомпрессора достаточно экономична при стандартной холодопроизводительности 230 кВт и выше, на R142 - свыше 700 кВт, а на R12 - свыше 1400 кВт. Число ступеней сжатия в этих условиях 2-3. В аммиачных турбокомпрессорах предельная холодопроизводительность 1750 кВт и число ступеней гораздо больше (10-15). Это объясняется тем, что аммиак имеет большую объемную холодопроизводительность и малую молекулярную массу (17,03). В аммиачных турбокомпрессорах рабочие колеса часто размещают не в одном, а в двух и трех отдельных корпусах, так как по условиям вибрации колес в одном корпусе можно размещать не более 6-7 ступеней. В двух- и трехкорпусных турбокомпрессорах часто устанавливают по 2-3 ступени в каждом корпусе. Аммиачные турбокомпрессоры чаще применяют в качестве бустер-компрессоров.
Турбокомпрессор ТКФ348 (рис.) имеет холодопроизводительность 2,3 млн. Вт при температуре кипения R12- 15° С и конденсации 35° С. Каждое колесо компрессора является ступенью сжатия.
В корпусе 2 компрессора размещены три рабочих колеса с лопатками 3, насаженными на прямой вал 1. Вал установлен на подшипниках скольжения с баббитовой заливкой. Кроме того, со стороны всасывающего патрубка установлен радиально-упорный подшипник 14 и с противоположной стороны - радиальный 10. Чтобы уменьшить осевое усилие на радиально-упорный подшипник, на валу монтируют разгрузочный поршень (ду-мис) 9. Конец вала, выступающий из корпуса, уплотнен двусторонним графито-стальным сальником 11 . Графитовые кольца насажены на вал свободно и зажаты между подвижными и неподвижными кольцами, вследствие чего они вращаются с меньшей скоростью, чем вал. Для уменьшения перетечек холодильного агента вдоль вала устроены щелевые гребенчатые лабиринты 7. Смазка подшипников и сальника осуществляется от специального агрегата, который состоит из масляного бака, масляного насоса, холодильника для масла, фильтров и комбинированного клапана, предназначенного для регулирования давления масла в системе.
Рис. . Турбокомпрессор ТКФ348.
Турбокомпрессор хорошо уравновешен и работает с большой частотой вращения и большой окружной скоростью колеса. Колеса компрессора изготовлены из высокопрочного сплава, обеспечивающего достаточный запас прочности при высоких окружных скоростях. Турбокомпрессор приводится в действие от синхронного электродвигателя через мультипликатор, предназначенный для повышения частоты вращения с 50 до 115 с -1 .
Пары холодильного агента поступают в компрессор по всасывающему патрубку 13 и при вращении рабочих колес засасываются на лопатки 3 первого (левого) колеса со стороны вала. С лопаток пар поступает в безлопаточный диффузор 4, где вследствие увеличения проходного сечения скорость движения пара уменьшается, а давление увеличивается. Для получения необходимой степени сжатия р к /р 0 пары из диффузора первого колеса поступают на лопатки следующего по обратному направляющему аппарату 5. С последнего (третьего) колеса пар проходит в выходное устройство - улитку 8. На всасывающей стороне компрессора установлен входной регулирующий аппарат 12. Поворотом лопаток этого аппарата можно изменять проходное сечение и поддерживать постоянное начальное давление при различных режимах работы холодильной установки (дросселирование пара на всасывании). Холодопроизводительность регулируется от 100 до 50%. Перед вторым колесом предусмотрен промежуточный подсос пара компрессором (ввод в компрессор пара промежуточного давления) по каналу 6.
Турбокомпрессоры имеют следующие преимущества по сравнению с поршневыми: уравновешенность и компактность машины вследствие отсутствия переменных инерционных сил, отсутствие клапанов, сопротивление которых приходится преодолевать в поршневых машинах, отсутствие опасности гидравлического удара, небольшие занимаемая площадь и масса машины, отсутствие внутренней смазки, что исключает попадание масла в теплообменные аппараты (испаритель и конденсатор).
К недостаткам можно отнести необходимость установки мультипликатора, синхронного электродвигателя, отдельного агрегата смазки.
Турбокомпрессоры применяют на крупных предприятиях химической и нефтяной промышленности, а также в больших установках кондиционирования воздуха.