Контактная информация:

тел/ф. +7 495 - 2210696.

+7 495- 7758378.

Главная :: О ВОЗДУХОДУВНЫХ МАШИНАХ :: ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И СХЕМЫ ВИНТОВЫХ  КОМПРЕССОРНЫХ  МАШИН

НЕМНОГО О ВОЗДУХОДУВНЫХ МАШИНАХ
Мы рассмотрели применение пневматики на транспорте. Теперь необходимо рассказать об источниках сжатого и разреженного воздуха — воздуходувных машинах.  К ним  от носятся вентиляторы, воздуходувки, компрессоры и вакуумные насосы.  
Вентиляторы используют для перемещения воздуха при небольшом напоре (не более 10—15 кПа). Они служат для пневматического транспортирования сыпучих и штучных гру­зов, вентиляции зданий и рудников, для подачи воздуха в котлы и печи, удаления дымовых газов, сушки материа­лов, охлаждения самых разных машин и механизмов, радиаторов, создания воздушных завес. К вентиляторам относятся дымососы и пылесосы. Вентиляторы представляют собой лопаточные машины — центробежные и осевые.
Центробежные вентиляторы состоят из центробежного колеса с рабочими лопатками и спирального кожуха (рис. 7). Центробежное колесо с лопатками служит для создания напора и подачи воздуха. Лопатки могут быть радиальными либо загнутыми вперед или назад. Кожух, имеющий форму улитки, собирает поток воздуха, сбега­ющего с лопаток колеса за счет центробежной силы, и преобразует динамический напор в статическое давление.
Осевой вентилятор (рис. 8) содержит две основные части — осевое лопастное колесо с радиальными лопатками и кожух. При вращении колеса воздух проходит между лопатками в осевом  направлении.  Ось лопастного колеса

Рис. 7. Центробежный вен­тилятор:
/ — ротор (центробежное колесо); 2 — спиральный кожух (диффузор); 3 — лопатки

Рис. 8. Осевой вентилятор:
/ — кожух; 2 — колесо с лопастями; 3 — электро­двигатель

соединена с валом двигателя, укрытого обтекателем и размещенного внутри кожуха. Для преобразования дина­мического напора в статическое давление кожух снабжается расходящимся осевым диффузором.
Для получения сжатого воздуха с избыточным давлением 0,1—0,25 МПа используют воздуходувки, а для получения большего давления — компрессоры.
Воздуходувки широко применяют в металлургической промышленности для подачи атмосферного или обогащенного кислородом воздуха в доменные печи, конвертеры и установки непрерывной разливки стали, а также в химической про­мышленности. Наибольшее значение они имеют в доменном производстве, где на одну тонну получаемого чугуна необходимо вдувать три тонны воздуха под давлением 0,2 МПа. Производительность воздуходувок у мощных домен­ных печей достигает сотен тысяч кубометров в час.
Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха с избыточным давлением 0,25—1,0 МПа. Они служат для снабжения сжатым воздухом пневматического инструмента на машиностроительных и металлургических предприятиях, в горной промышленности, в двигателестроении, а также для обеспечения работы тормозных систем на транспорте, пневматических систем управления и т.д.
Воздуходувки и компрессоры по конструкции делятся на поршневые, ротационные, центробежные и осевые.
Поршневые служат для получения большого давления при малой производительности, а ротационные, центробеж­ные и осевые — для получения большей производитель­ности при сравнительно малом давлении.
Основными деталями поршневого компрессора простого действия являются цилиндр со всасывающим и нагнета­тельным клапанами в крышке, поршень и кривошипно-шатунный механизм, служащий для передачи движения от вала двигателя к поршню (рис. 9).
При движении поршня вперед в пространстве между ним   и   крышкой   цилиндра   создается   разрежение.   Под
1          2          3          4

Рис. 9. Поршневой комп-рессор:

1— всасывающий клапан; 2 — поршень; 3 — шатун; 4 — кривошип; 5 — электродвигатель; 6 — цилиндр; 7 — нагнетатель-ный клапан; 8 — сжатый воздух

Рис. 10. Поршневой компрессор двойного действия
действием атмосферно­го давления открыва­ется всасывающий кла­пан 1, который впуска­ет воздух в цилиндр. При всасывании наг­нетательный клапан 7 закрыт. При достиже­нии порошнем крайнего правого положения всасывающий клапан закрывается. При движении поршня назад воздух в цилиндре сжимается. Нагнетательный клапан открывается, когда дав­ление в цилиндре станет достаточным для преодоления сопротивления его пружины. Через открытый нагнетательный клапан сжатый воздух выталкивается в нагнетательный трубопровод.
Полный цикл работы такого компрессора совершается за два полных хода поршня — вперед и назад за один оборот приводного вала двигателя.
Поршневые компрессоры характеризуются неравномер­ностью движения поршня, скорость которого изменяется по закону синусоиды. Такие компрессоры подают воздух в нагнетательный трубопровод неравномерно, отдельными порциями. Для сглаживания давления в трубопроводе на выходе компрессора устанавливают прочный закрытый резервуар — воздухосборник (или ресивер), позволяющий аккумулировать энергию сжатого воздуха.
Если всасывающие и нагнетательные клапаны установить в  обеих крышках  цилиндра   и  попарно  соединить  между собой всасывающие и нагнетающие трубопроводы (рис. 10), то компрессор превращается в машину двойного действия: при  прямом  ходе  в  одной  полости  цилиндра  происходит всасывание,  а  в другой  в то  же  самое время  —  нагне­тание. При обратном ходе процессы  всасывания  и нагне­тания в обеих полостях цилиндра меняются местами. При этом производительность компрессора увеличивается вдвое. Существует множество типов поршневых компрессоров, простого и двойного действия, одноступенчатые и многосту­пенчатые (для получения больших давлений): одноцилиндро­вые и многоцилиндровые (для получения большой производи­тельности) ; с воздушным и водяным охлаждением; стационар­ные и передвижные (на самостоятельных прицепных тел ках или на шасси автомобиля).
В центробежных воздуходувках и компрессорах при вра щении рабочего колеса воздух увлекается лопатками и
Рис 11. Центробежный многоступенчатый компрессор:
/ — рабочее колесо; 2 — диффузор; 3 —- входное устройство; 4 — камеры; 5 — рабочие лопатки

действием центробежной силы движется от центра к перифе­рии и подается в нагнетательную трубу. Такие компрес­соры имеют несколько центробежных колес с большим числом рабочих лопаток (рис. 11), закрепленных на общем валу с двигателем. Воздух, который всасывается в компрес­сор через фильтр, поступает последовательно от одного колеса к другому (через переходные каналы и направля­ющий аппарат) и постепенно сжимается.
Осевые компрессоры характеризуются осевым направле­нием потока воздуха (рис. 12). Основной их частью является вращающийся ротор 3, по окружности которого укреплены венцы рабочих лопаток 2. Ротор окружает цилинд­рический корпус, по внутренней поверхности которого закреп­лены венцы направляющих лопаток /.
Достоинство ротационных воздуходувок и компрессоров заключается в том, что работая, как и поршневые, с прину­дительным выталкиванием сжатого воздуха, они не имеют клапанов.  Сжатие воздуха в них происходит непрерывно.

Рис. 12. Осевой многосту-пенчатый компрессор:

1 — неподвижные лопатки (направляющий аппа-рат); 2 — рабочие лопат-ки; 3 — ротор; 4 — сжа-тый воздух

Рис.   13.       Ротационный пластинчатый компрессор:
/ — пластины; 2 — рубашка водяного охлаждения; 3 — сжатый воздух; 4 –ротор

Они непосредственно (без кривошипно-шатунного механиз­ма) соединяются с двигателем.
Наиболее простой ротационный компрессор —пластинча­тый .В нем ротор эксцентрично вставлен в цилиндрический
статор так, что между ними образуется серповидное
пространство (рис. 13). По длине ротора в радиальные
пазы вставлены стальные пластины, которые могут свободно
скользить в них. При вращении ротора под действием
центробежной силы пластины выходят из пазов и плотно
прижимаются к внутренней цилиндрической поверхности
статора. Вращающиеся пластины делят пространство между
ротором и статором на камеры, объем которых в направ­
лении вращения сначала увеличивается, а потом умень­
шается. При одном обороте ротора пластины сначала
выходят из своих пазов, а потом снова входят в них. Поэтому
воздух со стороны входного патрубка всасывается, а в выход­
ной патрубок нагнетается. 
Недостатком ротационного компрессора является то, что степень сжатия, а следовательно, и давление на его выходе значительно меньше, чем у поршневого.
Вакуумные насосы служат для создания разрежения -вакуума. Наиболее простые механические вакуумные насо­сы -     поршневые  и  пластинчато-роторные.   Принципы  их действия аналогичны принципам действия поршневых и ро­тационных компрессоров  (ротационные компрессоры  могут использоваться и как вакуумные насосы, обеспечивая раз­режение до 95%). Пластинчато-роторные вакуумные насосы имеют эксцентричный ротор с двумя пластинами, соединен­ными пружиной. При откачивании воздуха  из замкнутого объема вакуумный насос — компрессор работает в режиме вакуумного насоса, а при нагнетании — в режиме компрес­сора. При этом остаточное давление около 10 мм ртутного столба, а избыточное давление 0,2 МПа.
Какова же стоимость производства сжатого воздуха? Она зависит от производительности компрессора. При произ­водительности 20000—50000 м3/ч стоимость I м3 составляет
0,2—0,5 к., при производительности 10000—20000 м3/ч -0,4—0,7 к., при производительности менее 10000 м3/ч — 0,7—1,2 км т.е. чем больше производительность компрессора, тем ниже стоимость сжатого воздуха. Стоимость 1 м3 воздуха, получаемого от вентиляторных источников питания, состав­ляет всего 0,01—0,02 к.
Напомним еще раз, что для производства сжатого воздуха требуется значительный расход электроэнергии. Так, для производства 10 м3 сжатого воздуха при давлении 0,6 МПа поршневые компрессоры затрачивают 0,76— 0,98 кВт- ч, а турбокомпрессоры 0,82—1,77 кВт* ч. При этом затраты энергии на каждый 1 м3 сжатого воздуха тем ниже, чем выше производительность компрессора.
Приведенные цифры говорят о необходимости экономно расходовать сжатый воздух, не допускать бесполезных утечек через неплотности в пневматических машинах и при­борах и особенно в трубных соединениях.
Редакция: Воробьев В.Н.