Конструкции поршневых компрессоров

На судах типов «Атлантика, «Тропик», «Каспий» (постройки быв­шей ГДР) установлены следующие компрессоры: 1V4/120-1; 1V4/120-2; 1V4/200-1; марка, например, для компрессора 1V8/200-2 означает: 1 — типовой ряд, V-образный, 8 — 8-цилиндровый; 200 — диаметр ци­линдра (мм); 2 — двухступенчатое сжатие.

Компрессор 1V8/200-2 показан на рис. 2.15. Компрессор аммиачный 8-цилиндровый, непрямоточный, диа­метр цилиндров 200 мм, ход поршня 150 мм, работает по схеме двух­ступенчатого сжатия: шесть цилинд­ров — низкая ступень, два цилинд­ра — высокая ступень. Холодопроизводительность компрессора при ра­бочих условиях (t_o=-42°С, t_K= 34°С и частота вращения n= 725 мин^-1) достигает 146 кВт. Мощность электродвигателя 104 кВт. В картер первоначально заливается 170 кг масла. Масса компрессора 5235 кг.

С двух торцов блок-картера ком­прессора имеются боковые крышки, на приводной стороне — передняя крышка 5 с сальником 8 для уплот­нения вала. Задняя крышка 26 кар­тера выпуклая, в ней помещен шестеренчатый масляный насос 25 для смазки компрессора. На боко­вых сторонах картера размещаются проемы с крышками, через которые можно иметь доступ к корончатым гайкам цилиндровых втулок и к глав­ной камере картера.

Втулки 35 изготовлены из спе­циального чугуна. Зеркало цилинд­ра тщательно обрабатывают хонингованием. Втулка вставляется сверху в седло. Упором служит буртик втулки, который имеет канал для прохода паров аммиака из камеры всасывания к всасывающему кла­пану. Втулка в верхней части уплот­няется в головке цилиндра с по­мощью алюминиевой прокладки тол­щиной 2 мм. В нижней части ци­линдра между всасывающей каме­рой и пространством картера вкла­дывается уплотняющее резиновое кольцо, которое прижимается к по­верхности фланцевого выступа ци­линдра. Цилиндровая втулка снизу, через окно картера, прикрепляется к нему с помощью корончатой гайки. Корончатая гайка навинчивается на кольцевой нарезанный выступ втулки. Гайка завинчивается с по­мощью специального ключа.

Блок-картер 1 компрессора (см. рис. 2.15) разделен по высоте на три камеры. В нижней камере на­ходятся смазочное масло и переда­точный механизм. Над этой камерой расположена всасывающая камера и над последней — нагнетательная. Камеры разделены между собой чугунными перегородками. Камера сжатия имеет крышку 28, которая дает доступ к цилиндру. Во внутрен­ней крышке цилиндра размещают­ся всасывающие 30 и нагнетатель­ные 29 клапаны.

Внутренняя крышка прижата к притертой торцовой поверхности втулки буферной пружиной. Голов­ки цилиндров каждого ряда закры­ты алюминиевой рубашкой 27, ко­торая обеспечивает водяное охлаждение

Цилиндровых крышек компрессора. Всасываемые пары аммиака омывают втулки цилиндров 35, обеспечивая их охлаждение.

Всасывающий и нагнетательный патрубки низкой ступени компрессора находятся со стороны задней крышки, патрубки высокой ступени - со стороны привода. Для регулирования давления картер соединен со всасывающей стороной низкой ступени компрессора. Особенностью компрессора 1V8/200-2 является возврат масла из камеры нагнетания в картер компрессора. Для этой цели с двух сторон каждого ряда цилиндров камера нагнетания соединяется с помощью трубок 18 с поплавковыми регулирующими вентилями 11 высокого давления. Они размещены внутри картера и осуществляют возврат масла из полости нагнетания, не пропуская сжатые пары аммиака в смазочную систему.

Компрессор имеет два байпасных вентиля 4 и 2 на каждую ступень сжатия, которые служат для уменьшения пусковой нагрузки. Байпасное устройство установлено в кожухе предохранительного клапана. Предохранительные клапаны срабатывают при разности давлений: 1,3 МПа - для ступени высокого давления, 0,8 МПа для ступени низкого давления.

Коленчатый вал имеет четыре кривошипные шейки 13, каждая из которых соединяется с двумя шатунами 15. Вал опирается на пять подшипников скольжения. Промежуточная опорная шейка, ближайшая к сальнику, снабжена буртиками, благодаря которым предотвращается осевое смещение, остальные шейки имеют осевой зазор (0,5 мм). Вращение вала левое (со стороны привода). Демонтаж коленчатого вала возможен только после снятия противовесов.

Поршень 32 компрессора выполнен из алюминиевого сплава, в верхней части он имеет два уплотнительных кольца 31 с неметаллическими вставками и одно маслосъемное кольцо 34. Клапаны 30 и 29 компрессора - кольцевой пластинчатой конструкции (рис. 2.16).

Вал уплотняется сальником с двумя подвижными кольцами 4, 14 (рис. 2.17). Пружина 2 сальника входит в нажимные кольца 1 и 3, которые соединены между собой поводковыми винтами. Заднее кольцо 3 упирается в уплотнительное кольцо 5 из специальной резины и затем в подвижное стальное кольцо 4, которое опирается на баббитовый буртик коренного подшипника и уплотняет при этом камеру сальника. Эксцентричная поверхность переднего подвижного кольца 14 прижимается к крышке камеры сальника и уплотняет ее, что предотвращает утечку масла и аммиака наружу. Кольцевые резиновые прокладки 11 плотно оттягивают вал и предотвращают утечку аммиака на поверхность вала. В камеру сальника подается масло от насоса. Температура масла контролируется с помощью термометра, ее значение не должно превышать 65°С.

Смазка компрессора принудительная при помощи шестеренного насоса, который установлен на уровне масла в картере и приводится в действие от коленчатого вала с помощью зубчатой передачи. Насос всасывает масло через фильтр грубой очистки из охладителя 17 (см. рис. 2.15), после насоса масло проходит через пластинчатый фильтр 20 тонкой очистки и подводится к заднему коренному подшипнику. Часть масла отводится в камеру сальника и по сверлениям коленчатого вала поступает к коренным и кривошипным подшипникам. От кривошипных подшипников масло по сверлениям в шатунах поступает к головным подшипникам, после чего стекает в картер компрессора, смазывая зеркало цилиндровых втулок. Часть масла, нагнетаемого насосом в камеру сальника, перепускается с помощью регулирующего вентиля 7 в картер компрессора. При помощи этого вентиля регулируют давление масла, которое должно быть на 0,1-0,25 МПа выше давления в картере. Для автоматического контроля подачи масла компрессор имеет дифференциальное реле контроля смазки. Из картера масло стекает к охладителям. Часть масла с парами аммиака уносится в нагнетательную камеру, откуда отводится в картер с помощью поплавковых регулирующих вентилей 11.

Фреоновые компрессоры имеют много общего с аммиачными компрессорами. Так, давление в аппаратах при работе на аммиаке и на R22 примерно одинаковое. Объемные холодопроизводительности аммиака и R22 также равны. Вместе с тем компрессоры, работающие на R12, имеют некоторые особенности, обусловленные свойствами хладагента. Например, при одинаковой производительности цилиндры фреоновых машин больше, чем аммиачных. Это объясняется, как было рассмотрено выше, тем, что объемная холодопроизводительность фреона-12 примерно в 1,6 раза меньше, чем аммиака. Парообразный фреон при одинаковых температурах насыщения в 5-8 раз тяжелее аммиака; вязкость его тоже выше, поэтому скорость пара в трубопроводах меньше, чем скорость пара в аммиачных установках. Поэтому для уменьшения скорости движения фреона диаметры трубопроводов во фреоновых машинах увеличивают почти в 2 раза. Увеличивается также и площадь проходного сечения клапанов в компрессорах, работающих на фреоне.

Хладагент R12 и масло взаимно растворимы, что приводит к необходимости применять специальное масло. Количество фреона, которое может быть поглощено маслом в картере компрессора, зависит от давления и температуры, причем, чем ниже температура масла и чем больше давление, тем больше фреона в нем может раствориться. При соединении фреона с маслом вязкость его снижается. Поэтому стремятся поддерживать более высокую, но постоянную температуру в картере компрессора.

При эксплуатации фреонового компрессора нежелательно резко понижать давление всасывания, так как при этом в картере происходит бурное выделение фреона из масла и вспенивание последнего. Во время остановки компрессора температура масла в картере понижается, а давление увеличивается, что приводит к усиленному растворению фреона в масле и снижению его вязкости. Пуск компрессора сопровождается снижением давления в картере, особенно при пуске с закрытым всасывающем вентиле.

Эти обстоятельства заставляют иногда применять искусственный подогрев масла перед пуском, чтобы испарить фреон из масла и избежать вспенивания масла.

Во фреоновых компрессорах открытого типа слабым звеном компрессора является уплотнение вала, поэтому все шире внедряют бессальниковые и герметичные компрессоры. Фреоновый бессальниковый компрессор показан на рис. 2.18.

Электродвигатель размещен на одном валу с компрессором и закрыт кожухом, являющимся продолжением картера. Опасность утечки фреона исключается, обмотка электродвигателя охлаждается всасываемыми парами фреона. Двухопорный коленчатый, вал 12 на подшипниках качения обеспечивает равномерность зазора между ротором 3 и статором 4 встроенного электродвигателя. Ротор 3 расположен консольно для облегчения его монтажа и демонтажа. Уровень масла в картере должен быть не менее чем на 5 мм ниже зазора между ротором и статором, так как наличие масла в зазоре приводит к потере мощности и увеличению уноса масла из компрессора. Масло забирается из картера масляным насосом 7 через фильтр 6 и подается через фильтр тонкой очистки в камеру 8, откуда поступает в смазочные каналы вала.

На рис. 2.19 показан компрессор SMC6-100 датской фирмы "Саброе". Компрессор 3-рядный, 6-цилиндро-вый, непрямоточный, с водяным охлаждением крышек цилиндра. Диаметр цилиндра 100 мм, ход поршня 80 мм. Компрессор может работать как на R12, так и на R22. Коленчатый вал 2-опорный на подшипниках скольжения 23. На каждую шейку коленчатого вала закреплено по 3 шатуна от противоположных цилиндров. Коленчатый вал уплотняется сальником 9 с графитометаллическими кольцами. Полость всасывания в расположена между цилиндрами, а полость нагнетания г - в их крышках. У каждого цилиндра по одному кольцевому пластинчатому всасывающему клапану 12 и нагнетательному 17. Клапанная плита 15 с помощью винтов крепится к втулке 13 цилиндра. На плиту 15 опирается ложная крышка 16. Всасывающий клапан 12 расположен между втулкой цилиндра 13, которая служит седлом клапана, и клапанной плитой. Нагнетательный клапан 17 размещен между клапанной плитой (седло) и ложной крышкой 16, в которую упираются клапанные пружины 18. В ложной крышке 16 встроены буферные пружины 5. Применение ложной крышки 16 позволяет защитить компрессор от гидравлических ударов при попадании в цилиндр жидкого фреона или масла. При резком повышении давления в цилиндре ложная крышка, сжимая пружину, поднимается вместе с клапаном, образуется дополнительное проходное сечение для прохода жидкого фреона.

Смазка компрессора осуществляется шестеренным масляным насосом 22, который подает масло из картера через фильтр 20 в полость сальника 9, а из нее по сверлениям в валу - к шатунным шейкам и далее по шатунам - к поршневым пальцам. Цилиндропоршневая группа смазывается разбрызгиванием. Давление масла после насоса поддерживается на 0,25 МПа выше давления в картере с помощью перепускного клапана 8.

В компрессорах SMC6-100 предусмотрено изменение холодопроизводительности путем отжима всасывающего клапана.