2.4. Конструкции пластинчатых компрессоров

Цилиндр пластинчатого компрессора отливается без крышек из серого чугуна с охлаждающей рубашкой или с ребрами. Вход воды в охлаждающую рубашку должен быть снизу, а выход – сверху, что соответствует естественной циркуляции воды и гарантирует заполнение рубашки водой и при перерыве подачи воды. В холодильных пластинчатых компрессорах некоторые фирмы применяют охлаждение маслом, что предохраняет от разрыва рубашки цилиндра при низких температурах. Заполнение охлаждающей рубашки маслом проводится и для выравнивания температур в цилиндре, чтобы избежать деформаций, крайне опасных при малых зазорах. У больших компрессоров с разгрузочными кольцами по краям цилиндра ставятся втулки; последние сажаются в цилиндр достаточно плотно, растачиваются и шлифуются совместно с цилиндром. Расточка цилиндра и втулок должна быть точно цилиндрической и соосной с посадочной поверхностью под втулки. Крупные пластинчатые компрессоры для лучшего заполнения и выхода газа из ячейки имеют два параллельных входа и два нагнетательных окна с осями, удаленными примерно на четверть длины от торцов цилиндра. Для уменьшения шума при всасывании край окон в направлении движения пластин срезают под углом. Скорость воздуха в окнах принимается 12–15 м/сек, в патрубках цилиндра в местах подсоединения трубопроводов скорость достигает 18–20 м/сек.

Чугунные плавающие разгрузочные кольца делают радиальной толщины (0,04–0,06)D и шириной (0,12—0,4)D. При большей ширине сверлят два ряда отверстий для смазки.

Чугунный ротор насаживается на вал горячей посадкой; он должен иметь точную цилиндрическую поверхность и торцы ротора должны быть строго перпендикулярны к оси. Небольшие роторы в некоторых случаях изготовляют вместе с залом как одну деталь.

В чугунных крышках, замыкающих цилиндр с обеих сторон, устанавливаются роликовые подшипники, в которые укладывается стальной вал ротора. Подшипник у муфты является фиксирующим. У некоторых пластинчатых компрессоров для фиксирования осевого положения ротора устанавливают осевые шариковые подшипники.

Уплотнения пластинчатых компрессоров довольно просты по конструкции. Так как скорости вращения и давления для компрессоров этого типа невысоки, к уплотнениям не предъявляется специальных требований. Уплотняющая поверхность, как правило, перпендикулярна к оси вала. Неподвижной трущейся плоскостью часто является плоскость чугунной крышки, к которой прижимается одной или несколькими пружинами вращающееся кольцо, обычно изготовленное из каленой стали. Пели неподвижное кольцо стальное, то вращающееся делают из графита. У холодильных компрессоров применяются, как правило, двойные торцовые уплотнения, состоящие из двух пар трущихся колец. Одна пара отделяет камеру уплотнения о г цилиндра, другая – от атмосферы. Камера уплотнения часто заполняется маслом.

Уплотнение вала газового пластинчатого компрессора с водяным охлаждением

Рис. 24. Уплотнение вала газового пластинчатого компрессора с водяным охлаждением

Хорошо себя зарекомендовали двойные торцовые уплотнения газовых компрессоров с отсосом газа из камеры, расположенной между двумя уплотняющими плоскостями (рис. 24). Внутренняя часть служит для уплотнения избыточного давления В компрессоре, внешняя часть работает при разрежении в компрессоре. Пространство между обоими уплотняющими кольцами соединено со всасывающим патрубком, куда отсасывается проникающий через уплотнение газ.

Некоторые пластинчатые компрессоры имеют еще уплотняющне чугунные кольца, установленные на торцах ротора (см. рис. 6), но по данным опытов это даст очень небольшое повышение КПД (в рассмотренном случае около 2%).

Выточки на внешнем диаметре пластин

Рис. 25. Выточки на внешнем диаметре пластин 1 в местах, примыкающих к краям разгрузочного кольца 2 и втулок 3

Пластины, разделяющие серповидное пространство между цилиндром и ротором на отдельные ячейки, обычно стальные каленые толщиной 0,8–3 мм. Если компрессор имеет разгрузочные кольца, на концах пластин, примыкающих к краям разгрузочных колец и втулок, делают во избежание задиров выточки (рис. 25). Зазоры между пластинами и стенками пазов в роторе должны быть таковы, чтобы при наклоне паза вниз от горизонтального положения на 45° пластина самостоятельно выскользнула бы из паза. На некоторых предприятиях пластины изготовляют из легированного чугуна. Чугунные пластины меньше изнашиваются и не требует столь чистого масла, как стальные. Для стальных пластин в Чехословакии применяется калёная сталь CSN 14260 (соответствует нашей стали 60С2ХА). При шлифовке следует сошлифовывать тонкий слой, н после каждого прохода шлифовальным камнем по всей поверхности пластину следует переворачивать и шлифовать с другой стороны. Фирма Демаг (ФРГ) применяет для пластин нешлифованный точно прокатанный лист.

Для компрессоров, работающих без смазки, применяют пластины из графита. Этот материал не впитывает влагу, имеет низкую теплопроводность, инертен к воздействию химически активных сред, легко обрабатывается и имеет низкий коэффициент трения. Поскольку этот материал хрупок, внешние концы пластин скругляют радиусом меньшим, чем радиус цилиндра. Во избежание быстрого износа пластин зеркало цилиндра должно быть хонинговано, иметь высокую твердость и не должно покрываться ржавчиной.

Аналогичные требования предъявляются и к материалу ротора; у него стенки пазов под пластины должны быть шлифованными. Толщина графитовых пластин зависит от размеров машины и перепада давлений и равняется 3–10 мм. Удельный вес графита 1,6 Г/куб.см, а графита с металлическим наполнителем – 2,5 Г/куб.см. В этом случае вследствие относительно небольшою удельного веса и невысокой допустимой окружной скорости установки разгрузочных колец не требуется.

У компрессоров без смазки цилиндра потери от перетеканий много выше тех же потерь у компрессоров, работающих со смазкой, при прочих равных условиях. Поэтому степень повышения давления для компрессоров, работающих без смазки цилиндра, не превышает 2. Эти компрессоры не применяются при производительности, большей 1000 куб.м/ч.

Получены хорошие результаты при испытании компрессоров и вакуум-насосов, имеющих пластины из фенолформальдегндной смолы с наполнителем – асбестовым волокном (наполнение около 51%); этот материал получил название асботекстолнт. У машины с такими пластинами при выключении подачи масла на 90 мин ухудшения работы не отмечается. Компрессор с асботекстолитовыми пластинами не имеет разгрузочных колеи, поэтому в цилиндре обеспечивается лучшее уплотнение, а число пластин может быть уменьшено до 8–12. По сравнению с компрессорами, имеющими стальные пластины, в компрессорах с асботекстолитовыми пластинами выбирают большее отношение длины цилиндра к диаметру f023-7, с тем чтобы получить более благоприятные с точки зрения прочности меньший эксцентриситет и меньшие по высоте пластины.

При этом от увеличенной поверхности цилиндра лучше осуществляется отвод тепла охлаждающей водой.

Компрессоры марки Фуллер (США) изготовляются с асботекстолитовыми пластинами с закругленными кромками, чтобы масло не стиралось с зеркала цилиндра и не ухудшалась плотность. Эти пластины не разрушаются ни маслом, ни парами холодильных агентов, но под действием воды или жидкого аммиака набухают и коробятся. Поэтому новые компрессоры с асботекстолитовыми пластинами до пуска необходимо законсервировать и хранить в сухом помещении. При остановке в период эксплуатации компрессор должен быть вакуумирован, если есть опасность проникновения жидкого холодильного агента в машину пли при снижении температуры окружающей среды до такой степени, что становится вероятной конденсация холодильного агента в компрессоре. Известно, что необходимую долговечность пластин из пластических масс английские фирмы получают специальной термообработкой. Преимуществом компрессоров с пластинами из пластических масс является значительно меньший шум при работе, чем у компрессоров со стальними или чугунными пластинами. В пластинчатых компрессорах устанавливают, как правило, подшипники качения, так как на подшипники действуют большие равномерные нагрузки. При расчете действующих на подшипники и вал сил необходимо учитывать не только радиальные, но и тангенциальные силы.

Размеры зазоров. Самыми значительными потерями у пластинчатых компрессоров являются потери от неплотности и, в первую очередь, через зазоры между торцами ротора и крышками цилиндра и через зазоры между ротором и цилиндром. Для достижения большей экономичности работы машины необходимы малые зазоры в компрессоре. Это обеспечивается при условиях точного изготовления деталей, их небольшого износа и тщательного учета температурных деформаций. Сборка пластинчатых компрессоров должна производиться с большой точностью высококвалифицированными рабочими. Следует учитывать, что ротор попеременно соприкасается с холодным всасываемым и горячим нагнетаемым газом. Его средняя температура значительно выше температуры цилиндра, который обычно охлаждается. Наименьшая разница между температурами ротора и цилиндра бывает у компрессоров с внутренним охлаждением впрыском масла.

Суммарный зазор f023-8 между ротором (или пластиной) длиной L и обеими крышками цилиндра равен

f023-9

где f023-10 мм – зазор у фиксированного подшипника. Зазор на стороне подшипника с возможным осевым смещением

f023-11

Зазор f023-12 между ротором радиуса r и стенкой цилиндра

f023-13

где α – коэффициент температурного расширения; f023-14 – температура газа в конце адиабатического сжатия; f023-15 – температура всасываемого газа; f – толщина масляной плёнки (0,1–0,2 мм).

Радиальный зазор между разгрузочным кольцом и цилиндром

f023-16

где D – диаметр цилиндра, а осевой (аксиальный) зазор между кольцом и цилиндром f023-17 мм, где b – ширина кольца.

Разгрузочное кольцо имеет внутренний диаметр меньше диаметра D цилиндра на величину

f023-18

Отделение масла из газа у компрессоров с внутренним охлаждением впрыском масла можно проводить двумя способами:
1. Масло отделяется перед концевым газовым холодильником, но пары углеводородов и масляный туман уносятся со сжатым газом.
2. Масло отделяется после концевого холодильника, где оно конденсируется в крупные капли и легко отделяется. В холодильнике возрастает относительная влажность газа, влага в виде пара и в конечном счете в виде жидкости смешивается с маслом, и, поскольку масло из холодильника отводится и вновь впрыскивается в компрессор, наличие влаги может вызвать Коррозию машины. При опасности конденсации водяных паров во впрыскиваемое масло добавляют присадки (ингибиторы), предохраняющие от коррозии, но и в этом случае требуется частая замена масла; наряду с этим рекомендуется применять турбинное масло.

Основное количество масла отделяется из сжатого воздуха за счет выпадения крупных капель при их ударе о перегородки в маслоотделителе. Мельчайшие капельки масла задерживаются при проходе газа через войлочный или какой-либо другой фильтр.

© 2017: ООО Техпром-Н, производство компрессоров ВР 8, компрессорных станций КС