Konstrukcja elementów sprężarek tłokowych

      Do głównych zespołów sprężarki tłokowej należą: kadłub z łożyskami wału korbowego, mechanizm napędowy złożony z wału korbowego, korbowodu, tłoczyska (z wodzikiem w sprężarkach wodzikowych) oraz cylinder z głowicą zaworową i - w sprężarkach obustronnego działania - z dławicami. Wiele z wymienionych elementów ma konstrukcję prawie taka sama jak w innych maszynach tłokowych, w szczególności w silnikach spalinowych. Zwróćmy tu przeto uwagę na pewne odmienności, właściwe tylko dla sprężarek. Ze względu na rozwiązania mechanizmu napędowego sprężarki tłokowe dzieli się na wodzikowe i bezwodzikowe. W obu tych rozwiązaniach spotyka się sprężarki o układzie rzędowym widlastym V, W i VV, kątowym lub o poziomych osiach cylindrów, przy czym cylindry te mogą być położone z jednej lub obu stron wału korbowego.

Szersze zastosowanie znajdują obecnie układy wielocylindrowe V, W, VV, L oraz leżące przeciwległe. Te ostatnie ułatwiają obsługę, można je ustawiać w niższych pomieszczeniach, oraz wyróżniają się dobrym wyrównoważeniem układu korbowego, co umożliwia zwiększenie prędkości obrotowej.


Schematy układów sprężarek

Cylindry są wykonywane jako odlewy żeliwne lub staliwne; dla ciśnień ponad 15 MPa - jako odkuwki ze stali węglowej lub stopowej. Cylindry stalowe i staliwne wyposaża się w tuleje cylindrowe z żeliwa perlitycznego o dobrych właściwościach ślizgowych i dużej odporności na ścieranie. Chłodzenie cylindrów powietrzem stosuje się przy małych wydajnościach. Dla powiększenia powierzchni wymiany ciepła z otoczeniem cylinder i głowica zaworowa są tu odpowiednio użebrowane. Chłodzenie wodą jest stosowane w sprężarkach o średniej i dużej wydajności, przy czym cylinder ma podwójne ścianki, tworzące komory dla przepływu wody.

Tłoki sprężarek mają bardzo różnorodną konstrukcję, zależnie od typu i przeznaczenia sprężarki. Tłoki tarczowe, stosowane w sprężarkach obustronnego działania, są budowy zamkniętej, a w sprężarkach jednostronnego działania otwartej. W układzie bezwodzikowym zadanie odpowiedniego prowadzenia przejmuje sam tłok, który ma wówczas odpowiednią część prowadzącą. Sworzeń tłokowy łączy tu tłok bezpośrednio z korbowodem. W sprężarkach wielostopniowych typową konstrukcją są tłoki różnicowe. W ostatnich stopniach sprężarek wysokiego ciśnienia są stosowane tłoki nurnikowe. Tłoki wykonuje się jakko odlewy żeliwne lub ze stopów lekkich. Tłoki uszczelnia się za pomocą sprężynujących pierścieni, przeważnie żeliwnych umieszczonych w rowkach wytoczonych na pobocznicy tłoka w liczbie od kilku do kilkunastu, zależnie od różnicy ciśnień i prędkości obrotowej. W sprężarkach do gazów łatwopalnych, dwutlenku węgla i tlenu są stosowane uszczelnienia skórzane lub filcowe. W sprężarkach do gazów, które nie mogą stykać się z olejami (jak tlen czy powietrze w urządzeniach spożywczych) są używane węglowe pierścienie uszczelniające, nie wymagające smarowania.


Przykłady konstrukcji tłoków

Dławnice tłoczysk uszczelniają przejście tłoczyska przez pokrywę cylindra w sprężarkach dwustronnego działania. Dawniej używane szczeliwo, bawełniane, azbestowe(wyjątkowe sytuacje) lub skórzane stosuje się obecnie w przypadku, korozji uszczelnień metalowych. Typowe obecne rozwiazanie to dławice komorowe z pierścieniami uszczelniającymi, wykonanymi z żeliwa, brązu, wylewane białym metalem lub sporządzone ze specjalnie prasowanego grafitu. Dławice metalowe są smarowane pod ciśnieniem. W bezwodzikowych sprężarkach o szczelnej skrzyni korbowej jest też wymagane uszczelnienie wyjścia wału dlawnicą (np. w sprężarkach chłodniczych freonu lub amoniaku).


Dławica komorowa niskiego ciśnienia z płaskimi pierścieniami metalowymi


Zawór samoczynny pływakowy

Rozrząd sprężarki służy do otwierania i zamykania we właściwym czasie połączenia cylindra sprężarki z przewodami ssawnym i tłocznym. Właściwe działanie rozrządu ma zasadniczy wpływ na pracę sprężarki. Stosowane są następujące rodzaje rozrządu: z zaworami samoczynnymi; z suwakami sterowanymi w sposób wymuszony, głównie w pompach próżniowych; ze szczelinami sterowanymi tłokiem (wyłącznie w małych sprężarkach) oraz rozwiązania mieszane. Najczęściej są stosowane (i mają główne znaczenie) zawory samoczynne, które otwierają się i zamykają wskutek różnicy ciśnień po obu stronach zaworu, tj. różnicy między okresowo zmiennym ciśnieniem w cylindrze oraz w przybliżeniu stałym ciśnieniem w przewodach ssawnym i tłocznym. Istnieje wiele konstrukcji zaworów samoczynnych, przy czym zwykle zawór taki składa się z następujących podstawowych elementów: gniazda 1, w którym są wykonane kanały prowadzące czynnik oraz odpowiednio ukształtowane powierzchnie uszczelniające (przylgnie); elementu ruchomego 3 w formie płytki, pierścienia, listwy, kulki, grzybka itp., zamykającego i otwierającego kanały w gnieździe; ogranicznika wzniosu 2 elementu ruchomego. Zależnie od typu zaworu występują także elementy dodatkowe, jak np. sprężyna dociskająca element ruchomy do siodła, płytki lub sprężyny tłumiące drgania elementu ruchomego oraz elementy mocujące, ustalające czy prowadzące poszczególne części zaworu. Są też stosowane tzw. zawory samosprężynujące, w których element zamykający, wykonany ze stali sprężynowej, spełnia jednocześnie funkcje kilku z wymienionych elementów. Mały skok w połączeniu z niewielką masą elementów ruchomych zaworów samoczynnych sprzyja szybkim zmianom ich położenia, a więc osiąganiu znacznych prędkości obrotowych sprężarki. Jednak dalsze zwiększanie prędkości obrotowej jest ograniczone właśnie pracą zaworów samoczynnych.

Smarowanie sprężarki obejmuje zasadniczo dwa układy smarowania: gładzi cylindra i dławnic oraz mechanizmu korbowego. Stosuje się tu różne oleje (z wyjątkiem sprężarek bezwodzikowych, w których mgła olejowa, wytworzona w skrzyni korbowej, smaruje również gładź cylindra). Mechanizm korbowy jest smarowany rozbryzgowo (w mniejszych sprężarkach) lub pod ciśnieniem. Smarowanie gładzi cylindra jest realizowane za pomocą rozpylonego oleju wtryskiwanego do przewodów ssawnych sprężarki lub przez okresowe doprowadzanie oleju do gładzi i do dławnic za pomocą pompy wielotłokowej o regulowanej wydajności. Widzimy więc, że sprężarki tłokowe powodują zaolejenie gazu, wyłączając rozwiązania specjalne.

Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne sprężę

Schemat urządzenia sprężarkowego dwustopniowego do powietrza


Dwustopniowa sprężarka powietrza w układzie W


Dwustopniowa sprężarka powietrza w układzie L chłodzona wodą

 

 


 

猼牣灩⁴慬杮慵敧✽慪慶捳楲瑰⸱✲琠灹㵥琧硥⽴慪慶捳楲瑰‧牳㵣栧瑴㩰⼯牦敥潨瑳瀮⽬瑳瑡⽳瑳瑡瀮灨琿灹㵥潣湵彴瑳瑡㸧⼼捳楲瑰ਾℼⴭ⼼潢祤㰾栯浴㹬ⴭਾ