двигатель компрессора воздушного для чего
Что такое воздушные компрессоры и как они работают?
Воздушные компрессоры
Воздушные компрессоры — эффективные устройства, которые вносят значительный вклад в большинство повседневных производственных процессов. Это механические устройства, которые сжимают воздух, уменьшая его объем и одновременно вызывая повышение давления.
Эти устройства необходимы для обеспечения питания различных инструментов, производственных процессов и оборудования. Их можно использовать на индивидуальной основе в качестве пневматических инструментов для отделки поверхностей или для выработки энергии для пневматических силовых систем и оборудования для ремонта автомобилей.
История появления воздушных компрессоров
В 1500 г. до н.э. производство металлов было на пике, и мастера, работавшие с основными инструментами, осознали, что для плавления золота и меди необходимы более высокие температуры. Таким образом, давление воздуха было критическим для поддержания огня.
Следовательно, необходимо было удовлетворить потребность в более сильном сжатом воздухе, что привело к изобретению первого типа компрессора, известного как сильфон. Он состоял только из кожаных мешков для перекачки воздуха, но позже был модифицирован за счет добавления ручек и впускных клапанов, которые облегчили непрерывную работу.
Как работают воздушные компрессоры?
Воздушный компрессор с помощью широкого диапазона процессов всасывания втягивает все больше и больше воздуха в резервуар для хранения и по мере того, как воздух накапливается внутри, его давление в конечном итоге увеличивается. Когда резервуар достигает своего предела, компрессор автоматически отключается. Воздух внутри задерживается до тех пор, пока он не будет использован. Его можно использовать для использования его кинетической энергии, когда он покидает резервуар, когда он подвергается сбросу давления.
При продолжающемся выпуске воздуха резервуар достигает нижнего предела, и снова компрессор автоматически включается и всасывает воздух для создания давления в резервуаре. Мощность воздушных компрессоров измеряется в кубических футах в минуту, что означает потребление воздуха в кубических футах в минуту. Бар давления и мощность в кВт — некоторые другие важные измерения, которые помогают понять работу сжатого воздуха. Расход стержня также можно определить по скорости на выходе.
Воздушные компрессоры в основном состоят из двух компонентов:
В конструкции воздушного компрессора производители в прошлом отдавали предпочтение продуктам, работающим на природном газе. Причина в том, что природный газ доступен по цене и потребляет меньше энергии. В последнее время качественные воздушные компрессоры были модифицированы для использования в качестве источников энергии, чего раньше не было.
Ранее компрессоры были известны для повседневного использования, например, для накачивания, очистки и обработки поверхностей. В то же время производители автомобилей начинают использовать и экспериментировать с пневматической энергией, вырабатываемой воздушными компрессорами, поскольку они неустанно ищут альтернативы двигателям внутреннего сгорания.
По степени сжатия и результирующему давлению воздушные компрессоры можно разделить на компрессоры, работающие при низком давлении, на компрессоры среднего давления и, наконец, на воздушные компрессоры высокого давления.
Промышленные воздушные компрессоры
Эффективность промышленных компрессоров стала возможной благодаря некоторым методам сжатия, которые сгруппированы в два, а именно:
Положительное смещение. Динамическое смещение. Компрессоры прямого вытеснения работают, направляя воздух внутрь камеры. Затем объем камеры последовательно уменьшается, в результате происходит сжатие воздуха. Когда в камере достигается максимальное давление, это позволяет клапану открыться для выпуска воздуха в выпускную систему, которая расположена за пределами камеры сжатия. В ходе этого процесса разработано несколько компрессоров, в том числе:
Затем они указываются в соответствии с:
Винтовые компрессоры
Они попадают в категорию компрессоров прямого вытеснения. Компрессоры состоят из двух закрытых роторов, работающих на сжатие воздуха. Обращает на себя внимание отсутствие клапанов. Агрегаты также охлаждаются воздухом или водой.
Для компрессоров этого типа охлаждение спроектировано таким образом, чтобы охлаждение происходило внутри компрессора. Таким образом, все рабочие части не подвергаются воздействию экстремальных температур, возникающих в результате эксплуатации. Таким образом, ротационный компрессор непрерывно работает с водяным или воздушным охлаждением.
Преимущество винтового воздушного компрессора заключается в простоте эксплуатации и обслуживания. Более того, регулирование производительности этих устройств достигается за счет изменения скорости и изменения рабочего объема компрессора. Чтобы добиться смещения компрессора, стратегически размещен интегрированный золотниковый клапан. При уменьшении компрессии он запускает открытие золотникового клапана, выбрасывая воздух.
В безмасляном ротационном воздушном компрессоре используются воздушные форсунки для сжатия воздуха, при этом гарантируя, что масло внутри камеры сжатия не будет отдавать фактический воздух, не содержащий масла. Безмасляный винтовой компрессор может иметь водяное или воздушное охлаждение, что обеспечивает такую же гибкость, как и маслозаполненные роторные компрессоры.
Поршневые воздушные компрессоры
Это тип поршневых компрессоров. То есть, чтобы увеличить давление воздуха, уменьшают его объем. Этот процесс можно объяснить тем, что компрессор всасывает воздух, удерживает его в помещении, а затем увеличивает его давление. Это достигается за счет поршня, который в основном действует как сжимающий и вытесняющий элемент.
Некоторые из имеющихся в продаже поршневых компрессоров:
Одноступенчатые компрессоры работают при давлении от 70 до 100 фунтов на квадратный дюйм, а двухступенчатые компрессоры работают при более высоком давлении от 100 до 250 фунтов на квадратный дюйм.
В поршневом компрессоре он называется одностороннего действия в тех случаях, когда сжатие использует одну сторону поршня. Когда компрессор включает две стороны поршня во время сжатия, это называется двойным действием.
Для поршневых компрессоров снижение нагрузки имеет важное значение и достигается за счет разгрузки рабочих цилиндров. Это удобно выполнять путем нагнетания сжатого воздуха в цилиндр или путем пропускания воздуха снаружи или внутри компрессора.
Более того, управление мощностью достигается за счет изменения скорости в устройствах, которые зависят от мощности двигателя, контролируя подачу топлива в двигатель. Кроме того, поршневые компрессоры могут иметь водяное или воздушное охлаждение как в режиме с маслом, так и без него.
Аналогичным образом при динамическом перемещении кинетическая энергия преобразуется в давление. Основные промышленные компрессоры этой категории:
Центробежные компрессоры
Центробежные компрессоры относятся к динамическим компрессорам, поэтому они зависят от передачи энергии, получаемой от вращающегося рабочего колеса, и передачи ее в воздух. Следовательно, они создают большое давление за счет преобразования энергии импульса вращающегося рабочего колеса.
По этой причине центробежные компрессоры предназначены для вращения с очень высокой скоростью по сравнению с другими компрессорами. Поток внутри центробежных компрессоров находится в непрерывном состоянии. Таким образом, они рассчитаны на большую емкость.
Один из традиционных методов регулирования производительности — регулировка направляющих лопаток. При закрытии направляющих лопаток производительность и объем уменьшаются. Они включают безмасляный воздушный компрессор.
Виды воздушных компрессоров
Конструкция воздушных компрессоров во многом определяет цель, которую должен выполнять каждый тип компрессора. Винтовые и поршневые воздушные компрессоры могут изготавливаться с конструкцией, аналогичной переносным воздушным компрессорам. Стационарные воздушные компрессоры могут иметь ограниченную портативность, но они производят большую мощность быстрым и эффективным способом.
Конструкция безмасляного компрессора была использована в модели другого типа — роторного воздушного компрессора. Ротационные воздушные компрессоры доступны в различных размерах.
Бывший в употреблении компрессор можно надлежащим образом обслуживать и поддерживать в отличном состоянии в течение длительного времени, что позволяет сэкономить значительную сумму, и при этом он может превосходно поставляться в комплекте.
Области применения воздушных компрессоров:
Воздушные компрессоры производятся из трех металлов:
Стоит отметить, что в случаях, когда необходимы легкие воздушные компрессоры, например, в портативных или мини-компрессорах, предпочтительно использовать пластмассы.
Что следует учитывать при выборе воздушного компрессора?
Воздушные компрессоры — внесли фундаментальный вклад в повседневные производственные процессы в отрасли. От небольших и простых воздушных компрессоров до более сложных по конструкции, все они направлены на эффективное упрощение повседневных операций. И по этой причине в обозримом будущем использование воздушных компрессоров будет продолжаться.
Типы воздушных компрессоров
Термины и детали воздушных компрессоров
Последующее охлаждение — отвод тепла после завершения процесса сжатия.
Регулятор давления воздуха — компонент воздушного компрессора, который позволяет пользователю регулировать давление воздуха в воздушной линии.
Обратный поток — состояние, вызванное разницей в давлении, при котором воздух будет течь обратно в распределительные трубы, а не в предполагаемом направлении.
Корпус — элемент, в котором находится ротор и связанные с ним внутренние компоненты воздушного компрессора. Сюда входят встроенные впускные и выпускные патрубки.
Давление разрушения — наименьшее значение перепада давления, которое может выдержать без деформации.
Коэффициент сжатия / давления — отношение абсолютного давления на входе к абсолютному давлению на выходе. Степень сжатия / давления обычно применяется к одноступенчатому сжатию, но может также применяться к полному многоступенчатому компрессору.
Цилиндр — поршневой отсек в приводе или поршневом компрессоре.
Нагнетательный трубопровод — трубопровод между доохладителем и компрессором и воздушным ресивером и охладителем-сепаратором.
Привод — ременная передача с фланцевым креплением, двигатель или прямое соединение между двигателем или двигателем и компрессором.
Полная нагрузка — Работа воздушного компрессора на полной скорости с полностью открытыми впуском и выпуском воздуха, обеспечивающими верхний предел расхода воздуха.
Направляющая лопатка — регулируемая неподвижная часть, которая направляет поток воздуха, приближающийся к входному отверстию крыльчатки.
Рабочее колесо — компонент вращающегося элемента динамического компрессора, который передает энергию текущей среде за счет центробежной силы. Рабочее колесо состоит из лопастей, которые вращаются вместе с валом.
Обратный клапан резервуара — клапан, предназначенный для предотвращения выскальзывания давления и объема воздуха из резервуара компрессора обратно в головки компрессора, когда компрессор не работает.
Интеркулер — теплообменники которые устраняют тепло, выделяемое при сжатии между ступенями компрессора.
Коэффициент нагрузки — отношение максимальной номинальной нагрузки компрессора к средней нагрузке компрессора в течение определенного периода.
Управление нагрузкой / разгрузкой — метод управления, который позволяет компрессору работать либо без нагрузки, либо с полной нагрузкой, в то же время, когда привод остается на постоянной скорости. Управление загрузкой / разгрузкой — это попытка согласовать доставку по воздуху с потребностями.
Максимальное номинальное давление — самый высокий уровень давления, рекомендованный для компрессора.
Цилиндры компрессора без охлаждения — Цилиндры компрессора на поршневом компрессоре, которые работают с низкой степенью сжатия и претерпевают небольшие изменения температуры. Они используются в основном в нефтяных и газовых месторождениях.
Давление на входе — полное давление (статическое плюс скорость) на входном фланце компрессора.
Повышение давления — разница между давлением всасывания и давления нагнетания
Ротор — вращающийся элемент компрессора. Он состоит из рабочего колеса и вала и может иметь втулки вала и устройство для балансировки тяги.
Вал — часть, к которой прикреплены вращающиеся элементы и через которую передается энергия от первичного двигателя.
Втулки вала — механизмы, используемые для позиционирования рабочего колеса или защиты вала.
Подошва — подушка, на которой установлен компрессор. Он имплантируется в бетон и обычно металлический.
Устройство для уравновешивания тяги — часть вращающегося элемента, компенсирующая тягу рабочих колес компрессора.
Советы по выбору гаражного компрессора
На основе своего опыта и знаний расскажу о компрессорах и как сделать правильный выбор при их покупке. В основном конечно эти советы помогут тем кому они нужны для мастерской или гаража. И сразу уточню речь будет идти только о маслосмазываемых компрессорах способных создавать давление выше 6 атмосфер.
По типу способа сжатия они делятся, на: поршневые, винтовые и турбокомпрессоры.
При их одинаковой производительности поршневые самые дешевые и экономичные как по производительности воздуха в пересчете на киловатт энергии, так и по цене ремонта и покупки. Они также наименее требовательны к чистоте воздуха на всасе. Турбокомпрессоры самые малогабаритные, но при этом намного дороже поршневых. Используются только в виде крупных промышленных установок. Винтовые обычно советуют для замены поршневому они дешевле турбо- и меньше поршневых, но экономичность у них хуже поршневых примерно на 20%.
По типу привода: прямой, через муфту и ременный.
Самые дешевые (до 25тыс. рублей)
и дорогие (от 100 тыс. рублей)
компрессоры используют прямой тип привода. Для дешевых это упрощение конструкции за счет отказа от ремня, шкивов, шпонок, упрощение конструкции вала и т.д. Для дорогих более высокий механический К.П.Д. по сравнению с остальными из за отсутствия шкивов и муфт. Думаю в дальнейшем компрессоры с прямым приводом вытяснят компрессоры с ременным. За ними будушее, но не сейчас.
Недостатком этого типа привода является более высокие требования к качеству изготовления конструкции, к балансировке ротора электродвигателя. Требуется наличие тихоходных электродвигателей или при несоблюдении их (недорогие модели) более быстрый износ деталей и т.д. При включении такой компрессор не оснащенный системой мягкого пуска испытывает ударные нагрузки на свои механизмы. Поэтому желательно наличие защитных механизмов от перегрузки в виде пусковых, предохранительных и противопомпажных клапанов, систем частотного регулирования с мягким пуском. Что значительно поднимает стоимость компрессора с таким приводом.
На дешевых вариантах нет тихоходных двигателей и защитных систем даже у именитых производителей. За счет чего они быстрее выходят из строя чем комрессоры с ременной передачей.
Ременный привод является наиболее оптимальным типом привода по соотношению цена/качество для частных мастерских и гаражного использования.
К его достоинствам можно отнести:
Защита от перегрузки. В случае ее превышения ремень провернется или его порвет.
Качество балансировки ротора электродвигателя не сказывается на долговечности работы головки компрессора. Гибкий ремень сглаживает вибрации.
Не требуется наличия тихоходного двигателя. Скорость вращения можно уменьшить за счет подбора размеров шкивов. Что положительно сказывается на долговечности работы деталей компрессора.
Имеются и недостатки:
Более низкий механический К.П.Д. потери до 30% мощности. Ремень имеет свойство проскальзывать плюс трение о реборды шкива.
Требутся периодическая подтяжка и замена ремня.
Дополнительная нагрузка на подшипники от натяжения ремня (требует более дорогих подшипников).
Привод через муфту. По своим качествам стоит посередине между прямым(дорогим) и ременным. Как по механическому К.П.Д., защите от перегрузок так и по стоимости покупки и эксплуатации. Все зависит от типа установленной муфты: зубчатая, прямая, цепная, кулачковая, фрикционная, комбинированная и т.д
По типу охлаждения: воздушные, жидкостного охлаждения, комбинированные.
Воздушное охлаждение самое простое и дешевое, но при нем невозможно обеспечить равномерный отвод тепла от всех деталей. Поэтому у компрессора с ним будет самая маленькая массогабаритная производительность.
Жидкостное охлаждение за счет более быстрого и равномерного отъема тепла помогает достичь максимальных характеристик массо/габаритной производительности. Но при этом оно намного сложнее воздушного, требует жидкостного насоса, радиатора и т.д. Обычно используется только в промышленности.
Комбинированное охлаждение. Это когда наиболее теплонагруженные детали охлаждаются жидкостью, а наименее воздушным потоком. В качестве примера воздушные компрессоры тормозной системы грузовиков. Являются компромиссом между двумя предыдущими системами охлаждения.
По типу смазки.
Смазка окунанием с разбрызгиванием наиболее простая и поэтому дешевая и смазка под давлением.
Смазка под давлением помогает значительно увеличить срок службы подшипников скольжения за счет создания более устойчивой и толстой маслянной пленки и лучшего отвода тепла от трущихся деталей, но требует наличия маслонасоса.
По количеству цилиндров на каждую ступень сжатия: одно-, двух- и многоцилиндровые компрессоры. Увеличение количества цилиндров помогает сгладить пульсации(скачки) давления компрессора. Чем больше тем лучше.
По количеству ступеней сжатия: увеличение количества ступеней сжатия компрессора помогает повысить производительность более эффективно чем увеличение количества цилиндров. Поэтому при выборе не стоит путать эти два понятия.
По объему ресивера. Тут принцип простой чем больше тем лучше. Увеличение объема ресивера помогает увеличить расход воздуха на величину большую чем производительность компрессора, уменьшить и сгладить пульсации(скачки) давления. Но существует одно но. Есть опасность выхода компрессора из строя при заполнении ресивера, поэтому компрессор должен быть способен критически не перегреваться хотя бы на время нужное для накачки ресивера.
Другими словами увеличение объем ресивера не решения проблемы производительности воздушной системы без соответствующего компрессора.
По способу изготовления, на самодельные и заводские.
Более подробно о самодельных.
Вариант №1 за основу берется голова компрессора заводского производства к ней электродвигатель, газовый баллон и собирается все вместе. Способ хорош только если у вас по какой то причине есть компрессорная голова или электродвигатель. Иначе дешевле будет купить заводской.
Вариант №2 за основу берется 4-х тактный двигатель внутреннего сгорания и переделывается под компрессор. На выходе получается компрессор с жидкостной системой охлаждения и принудительной системой смазки и хорошим ресурсом. Для гаража могут подойти двигатели от мотоцикла Урал (воздушное охлаждение) или двигатель от автомобиля Ока (жидкостное охлаждение).Такие компрессора могут работать непрерывно. С ними уже можно использовать ресивер любого объема.
Вариант №3. Использовать компрессоры от тормозных систем грузовиков+ масло- и жидкостные насосы + вентилятор и радиатор к нему. Получается компрессор с комбинированной системой охлаждения и принудительной системой смазки с возможностью непрерывной работы. И вытекающими отсюда плюсами.
Полезные опции для гаражных компрессоров.
При первоначальном пуске компрессора, стартовый клапан открыт, избыточное давление в воздухопроводе от узла насоса до обратного клапана нарастает более медленно (часть сжатого воздуха стравливается через открытый стартовый клапан), что позволяет запуститься электродвигателю и набирать обороты без дополнительной нагрузки (аналог режима холостого хода). После запуска двигателя давление в воздухопроводе нарастает и при его достижении определенной величины пусковой клапан закрывается. При остановке компрессора, когда компрессор работает в автоматическом режиме или, когда компрессор выключается выключателем на реле давления (прессостате), через выпускной клапан, расположенный на реле давления, происходит сброс воздуха с нагнетательного воздухопровода, пусковой клапан открывается. При включении компрессора цикл повторяется.
Более простой способ разгрузить двигатель при пуске, сделать маленькое дросельное отверстие в воздуховоде между компрессором и обратным клапаном. Но при этом придется смирится с потерями воздуха. Размер которых напрямую зависит от размера отверстия.
Наличие у ресивера, дополнительного выхода. Это позволит без проблем подключить еще один ресивер.
Рейтинг фирм производящих компрессоры.
На рынке огромное количество фирм занимающихся компрессорным оборудованием. И качество их изделий сильно разнится. Для себя я составил рейтинг нескольких из них, расположенных по убыванию качества и цены.
Высшая лига. Отличаются высоким качеством и ценой. Аtlas Copco
Выше среднего. Хорошее качество. Хватающего в большинстве с лихвой не только для СТО. Abac, Бежецкий компрессорный завод
Средняя лига. Качественные компрессора которых вполне достаточно для СТО, гаражей, мастерских и домашнего использования. Фирма: Remeza/Fiac/AirCast, NORDBERG и похуже Metabo, Интерскол.
Голимый китай. Качество на троечку. Fubag, Зубр, Aurora, Inforce, Concorde и многое другое.
В результате напрашиваеться вывод оптимальным выбором гаражного компрессора на данный момент является поршневой компрессор, смазка окунанием с разбрызгиванием и принудительным воздушным охлаждением. Если есть сеть с 380 вольт лучше выбрать двигатель с этим напряжением.
С прямым приводом (дешевые модели) для накачки колес, покраски стен, продувки небольших деталей и редкого использования.
С ременным приводом и расходом на выходе 300-500 литров в минуту для работ с гайковертами, покраски кузовных элементов. Расходом выше 500 литров в минуту покраски, работой пневмоболгаркой и пескоструйки. Хотя для пескоструйки лучше 1000 литров в минуту.
Для тех у кого много денег и мало места в гараже можно присмотреться к винтовым.
Модели для гаражного использования в будущем думаю будут с прямым приводом и частотным электродвигателем.
Для себя я выбрал компрессор фирмы Remeza с ременным приводом, пусковым клапаном, рессивером 50 литров и электродвигателем 220 вольт. Присматривался к Бежецкому, но они идут только с электродвигателями на 380 вольт.
Полезные советы по устройству пневмосистемы.
Для работы можно использовать кислородные шланги. Они обойдутся дешевле хороших воздушных.
Елочку для кислородных шлангов нужно брать на 1 мм больше чем диаметр его отверстия.
Червячные хомуты желательно чтобы были изготовлены методом накатки, а не просечки. Они меньше повредят шланг.
Вместо компрессорного масла можно использовать масло для двигателей внутреннего сгорания. Их характеристики очень схожи. Благодаря такой замене компрессор можно будет без проблем запускать при минусовых температурах. Индекс вязкости (температурный диапазон в котором масло остается с одинаковой вязкостью) моторных масел выше компрессорных. Такой показатель как температура вспышки обычно тоже. Да и цена из-за более массового распространения ниже.На работе сервисные специалисты по компрессорам лили в свои Жигули компрессорное масло.
Конечно то что я описал далеко не в полной мере отражает многочисленные конструкции компрессоров и устройств используемых в них. Например байпастный клапан и регулирование им производительности компрессора, синхронные двигатели, оппозитники, дроссельное регулирование, крейцкопфные компрессоры, зачем нужен противопомпажный клапан, прямоточный клапан и т.д. Так как не вижу смысла описывать их здесь.