Поршневой компрессор: устройство, характеристики, принцип работы

Как устроен и как работает поршневой компрессор

Конструкция аппарата включает 7 основных элементов:

1. Всасывающий клапан
Клапан играет роль крышки — когда она открывается, устройство всасывает газы в систему. Когда клапан открывается, воздух попадает в цилиндр. Давление в агрегате на этом этапе совпадает с атмосферным.

2. Цилиндр
Цилиндр — резервуар для воздуха, внутри него происходит возвратно-поступательное движение поршня и непосредственное сжатие газов.

3. Поршень
Поршень сжимает воздух и отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов. Поршень двигается от клапанов и обратно к ним, и в зависимости от его положения открыт клапан всасывания или клапан нагнетания.
Когда поршень двигается от клапанов, открывается всасывающий и впускает воздух в установку. Когда поршень достигает крайней точки и начинает двигаться обратно, закрывается всасывающий и открывается нагнетательный. Затем цикл повторяется.

4. Нагнетательный клапан
При движении поршня к клапанам давление в системе увеличивается. Сжатый воздух “распахивает” нагнетательный клапан и поступает в пневматическую магистраль. Через нее поток достигает и питает инструменты.

5. Двигатель
Поршневая машина не может функционировать без привода. Двигатель приводит в действие коленчатый вал, а тот — шатун. По типу привода поршневые компрессорные установки делятся на коаксиальные и ременные.

6. Коленчатый вал
Коленвал соединен с шатуном, который, в свою очередь, крепится к поршню. Вал крутится, перемещая шатун вперед и назад.

7. Шатун
Деталь заставляет поршень двигаться из стороны в сторону по цилиндру и сжимать воздух.

Классификация поршневых установок

Модели техники такого типа отличаются друг от друга по ряду показателей. Рассмотрим основные из них.

- Количество ступеней
По числу ступеней промышленные поршневые механизмы делят на одноступенчатые и многоступенчатые. Для первых характерно единоразовое сжатие газа в одном цилиндре за цикл. Вторым свойственен расширенный цикл: воздух сжимается в первом цилиндре, двигается в охладитель, оттуда — во второй, маленький цилиндр, а затем в магистраль. Количество ступеней определяет производительность устройства и коэффициент его полезного действия. Больше ступеней — выше КПД.

- Количество и расположение цилиндров
Число цилиндров в установках в основном не превышает 3. Для бытовых целей подходят одноцилиндровые варианты. На производствах чаще используют двух- и трехцилиндровые версии.

Располагаются цилиндры в установке по-разному. Например, вертикально — тогда поршень изнашивается дольше, чем при горизонтальном расположении. Однако горизонтальные проще обслуживать. На компрессорах с относительно низким показателем производительности цилиндры располагаются под углом, таким образом формируя V-образную структуру. Это необходимо, чтобы сделать агрегат компактнее.

- Тип привода
Мы уже выяснили, что компрессоры бывают коаксиальными, или с прямым приводом, и ременными. В установках прямого типа привода коленвал с двигателем располагаются на одной оси. В случае ременных установок поршневая группа и двигатель располагаются параллельно и соединяются ремнем.

Ременной привод подходит для использования в промышленности, потому что способен функционировать долго и непрерывно. Прямой используется на полупромышленных агрегатах из-за значительно меньшей мощности.

- Масляные и безмасляные
Масло в устройствах играет роль смазки — предотвращает ранний износ конструктивных элементов и отводит тепло, образующееся от трения деталей. Иными словами, выполняет функцию охлаждающей жидкости.

В масляных приборах поток воздуха смешивается с маслом, после чего они разъединяются в системе очистки. В безмасляных установках воздушный поток не соединяется с масляным, благодаря чему на пневмоинструменты поступает более чистый воздух.

Технические характеристики поршневых установок

Главные показатели технических возможностей оборудования такого типа — производительность и рабочее давление.

- Производительность
Параметр измеряется в литрах в минуту. Часто в описании товара под “производительностью” подразумевают не подачу воздуха, а всасывание. Реальная производительность устройства зависит от того, за сколько он наполнит пустой ресивер воздухом до максимального давления. Например, ресивер на 200 л он наполнил за 2 минуты до максимального давления в 6 бар. Получается, его производительность равна 200 л * 6 бар / 2 мин = 600 л/мин.

- Рабочее давление
Этот параметр — основа для выбора установки для применения в автомастерской. Важно, чтобы рабочее давление агрегата было на 2 бар выше, чем этот же показатель у самого “прожорливого” потребителя. Этот запас нужен, чтобы компенсировать потери в пневмосистеме. Так, чтобы давление в системе было не ниже, чем 6 бар, компрессор должен быть минимум на 8 бар.

Вывод

Главное преимущество поршневых компрессоров перед роторными, или винтовыми — в стоимости. В 2023 году владелец сервиса может купить бюджетную установку за менее, чем 100 тысяч рублей. Сегодня в топе надежного компрессорного оборудования продукты FUBAG и ABAC — рекомендуем ознакомиться с ними подробнее.