Как работает воздушный компрессор: принцип действия и основные компоненты — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен воздушный компрессор. Какие основные элементы входят в его конструкцию. Как происходит процесс сжатия воздуха в компрессоре. Какие бывают типы компрессоров и чем они отличаются. На какие параметры стоит обратить внимание при выборе компрессора.

Содержание

Принцип работы воздушного компрессора

Воздушный компрессор — это устройство для сжатия и подачи воздуха под давлением. Основной принцип его работы заключается в уменьшении объема воздуха, что приводит к повышению давления. Рассмотрим основные этапы работы компрессора:

Забор воздуха через впускной клапан
Сжатие воздуха в камере сжатия
Нагнетание сжатого воздуха в ресивер или пневмосистему
Охлаждение сжатого воздуха
Удаление конденсата

Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих этапов.

Основные компоненты воздушного компрессора

В конструкцию типичного воздушного компрессора входят следующие ключевые элементы:

Двигатель (электрический или ДВС) — источник энергии для работы компрессора

Система привода (ременная, зубчатая или прямая)
Камера сжатия (цилиндр с поршнем, винтовой блок и др.)
Клапаны (впускной и нагнетательный)
Система смазки
Система охлаждения
Ресивер для накопления сжатого воздуха
Система управления и контроля

Взаимодействие этих компонентов обеспечивает эффективную работу компрессора.

Процесс сжатия воздуха в компрессоре

Рассмотрим более детально, как происходит процесс сжатия воздуха в компрессоре:

При движении поршня или ротора вниз создается разрежение в камере сжатия.
За счет разницы давлений открывается впускной клапан и атмосферный воздух заполняет камеру.
При обратном ходе поршня/ротора объем камеры уменьшается, воздух сжимается.
Когда давление превысит усилие пружины нагнетательного клапана, он открывается.

Сжатый воздух выталкивается в ресивер или пневмосистему.

Этот цикл повторяется непрерывно, обеспечивая постоянную подачу сжатого воздуха.

Типы воздушных компрессоров

Существует несколько основных типов воздушных компрессоров, различающихся по принципу работы:

Поршневые компрессоры

Используют возвратно-поступательное движение поршня для сжатия воздуха в цилиндре. Бывают одноступенчатые и многоступенчатые.

Винтовые компрессоры

Сжимают воздух с помощью вращающихся винтовых роторов. Обеспечивают равномерную подачу воздуха без пульсаций.

Спиральные компрессоры

Сжатие происходит между двумя спиральными элементами. Отличаются низким уровнем шума и вибрации.

Центробежные компрессоры

Используют центробежную силу для сжатия воздуха. Применяются для больших объемов воздуха при невысоком давлении.

Масляные и безмасляные компрессоры

По способу смазки компрессоры делятся на два типа:

Масляные компрессоры

Используют масло для смазки, охлаждения и герметизации. Преимущества:

Высокая производительность
Большой ресурс работы
Возможность создания высокого давления

Недостатки:

Необходимость регулярной замены масла
Риск попадания масла в сжатый воздух

Безмасляные компрессоры

Работают без использования масла в камере сжатия. Преимущества:

Чистый воздух на выходе
Минимальное обслуживание
Экологичность

Недостатки:

Меньший ресурс работы
Ограничения по создаваемому давлению

Ключевые параметры воздушных компрессоров

При выборе компрессора следует обратить внимание на следующие характеристики:

Производительность (л/мин или м³/ч)
Максимальное рабочее давление (бар)
Объем ресивера (л)
Мощность двигателя (кВт или л.с.)
Уровень шума (дБ)

Габариты и вес
Тип привода (прямой, ременной)

Правильный выбор этих параметров обеспечит эффективную работу компрессора в конкретных условиях эксплуатации.

Системы управления и контроля компрессора

Современные воздушные компрессоры оснащаются различными системами управления и контроля, которые обеспечивают:

Автоматическое включение/выключение при достижении заданного давления
Защиту от перегрузок и перегрева
Контроль уровня масла (для масляных компрессоров)
Регулировку производительности в зависимости от потребления воздуха
Удаленный мониторинг и управление

Эти системы повышают эффективность работы компрессора и продлевают срок его службы.

Особенности эксплуатации воздушных компрессоров

Для обеспечения длительной и безотказной работы компрессора необходимо соблюдать следующие правила:

Регулярно проводить техническое обслуживание согласно инструкции
Контролировать уровень масла (для масляных компрессоров)
Очищать воздушный фильтр
Следить за натяжением приводных ремней
Проверять герметичность соединений
Сливать конденсат из ресивера

Соблюдение этих правил позволит избежать преждевременного выхода компрессора из строя и обеспечит его эффективную работу.

Применение воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются в различных отраслях промышленности и быту:

Машиностроение и металлообработка
Строительство
Автосервис
Пищевая промышленность
Медицина
Сельское хозяйство
Бытовое использование (накачка шин, аэрография и т.д.)

Универсальность и эффективность делают воздушные компрессоры незаменимым оборудованием во многих сферах деятельности.

как работает компрессор воздуха

благодаря универсальности и практичности этот инструмент, многих люди решили приобрести компрессор и конечно очень интересно как работает компрессор воздуха , kakoe принцип работы и действия компрессора.исходя из этого ,в нашем статьи мы обсуждаем все эти вопросы , особенно,kак работает компрессор воздуха .
Просто легко мыслить о невесомых компрессорах,как работает компрессор воздуха, как о довольно популярном инструменте, впрочем прежде все было не так. На самом деле ещё не например давным-давно компрессор невозможно было отыскать в мастерской или же на заводе.

Вместо этого инструменты, используемые в магазине, питались от централизованного источника, который передавал энергию различными способами в зависимости от инструмента. Обычно это происходило через систему колес, ремней или приводных валов. Это была большая механическая система, которая была слишком громоздкой и слишком дорогой и поэтому была доступна только профессионалам.

В настоящее время воздушные компрессоры встречаются практически повсюду. Они обычное дело на заправочных станциях, где мы обычно используем их для накачивания шин. Их можно найти на фабриках, в мастерских, даже ваш местный механик воспользуется подобным инструментом.

Электроинструменты, такие как шлифовальные машины, шлифовальные машины, степлеры, пистолеты для гвоздей, краскопульты, дрели, гайковерты и многие другие, также работают от них. Вы также можете купить его в Интернете, в местном хозяйственном магазине или на домашнем складе.

Конечно, самым большим преимуществом компрессоров перед централизованным источником питания является их небольшой размер и отсутствие необходимости в массивном двигателе. Кроме того, они более тихие, долговечные, а некоторые из них очень портативны.

1 как работает компрессор воздуха и основные функции

2 как работает компрессор воздуха, двойной поршень

3 как работает компрессор воздуха в зависимости от масляные и безмасляные

как работает компрессор воздуха и основные функции

Воздушные компрессоры работают по очень простому принципу. Когда воздух сжимается, его объем уменьшается, а давление увеличивается.

Чаще всего это достигается с помощью поршневого поршня. Есть компрессоры, в которых для создания давления воздуха используются вращающиеся крыльчатки, но я расскажу о различных типах в отдельной статье. Те, которые построены вокруг поршневого поршня, более распространены, и если вы знакомы с принципами работы двигателей внутреннего сгорания, вы знаете, что поршневые компрессоры работают аналогичным образом.

Каждый поршневой компрессор имеет коленчатый вал, шатун, поршень, цилиндр и головку клапана. Для того, чтобы весь механизм работал, нужна мощность. Обычно как работает компрессор воздуха , от электричества или газа? в зависимости от модели. У большинства компрессоров также есть резервуар, в котором хранится сжатый воздух с целью поддержания давления воздуха в заданном диапазоне при питании различных пневматических инструментов. Но давайте вернемся к механике этого (я использовал изображение жидкостного поршневого насоса, чтобы объяснить это (источник: NVC), но с воздухом это работает в основном так же)

В верхней части каждого цилиндра компрессора есть головка клапана, которая содержит как впускной, так и выпускной клапаны, которые в основном представляют собой металлические заслонки. Они открываются и закрываются и расположены наверху тарелки клапана. Когда поршень опускается внутри цилиндра в пространстве над поршнем, создается вакуум.

А ныне самое увлекательное. Разница давлений внутри цилиндра и извне разрешает атмосферному давлению обнаружить впускной клапан. Вслед за тем воздух попадает в район, где прежде был вакуум, и сдавливается поршнем, который ныне подымается. Впускной клапан запирается, а выпускной клапан раскрывается. Сжатый воздух сберегается изнутри резервуара, увеличивая нажим.

как работает компрессор воздуха, двойной поршень

У этого подхода есть вариации, но основной принцип тот же. Двухпоршневые компрессоры также очень распространены, и они работают так же, как и их однопоршневые аналоги. Единственная реальная разница в том, что наоборот приходится два хода, а не один. Наиболее распространенным вариантом двухпоршневого компрессора является двухступенчатый компрессор, в котором один поршень используется для нагнетания воздуха во второй цилиндр, который создает большее давление.

Чтобы поддерживать давление в желаемых пределах и предотвратить взрыв резервуара, каждый воздушный компрессор имеет переключатель, который отключает питание двигателя, когда давление внутри резервуара достигает предела (который обычно составляет около 125 фунтов на квадратный дюйм). Для калибровки давления в зависимости от электроинструмента, подключенного к компрессору, есть регулятор, а также датчики до и после регулятора.

Они измеряют давление внутри резервуара и воздуховода соответственно. В случае, если реле давления не срабатывает, имеется предохранительный клапан, а также разгрузочный клапан, который предназначен для снижения давления внутри бака, когда компрессор не используется.

как работает компрессор воздуха

как работает компрессор воздуха в зависимости от масляные и безмасляные

масляный компрессор

Преимущества :

Мощное пыльное сжатие с высочайшими показателями psi и CFM.
Больше долговечный, спасибо наименьшему износу как изнутри, например и извне.
Тем более подходит для платных и промышленных целей.
Изготавливает меньше шума, например как в качестве лубрикатора применяется масло.
Не надо ставить его вновь и вновь на различных веб-сайтах.

недостатки
Довольно трудный, абсолютно не выделенный.

Потребуется большое количество сервиса.
Стоит удовлетворительной кусочек смазки на масляной базе.

безмасляный компрессор

Преимущества

Малогабаритный дизайн, переносимый вручную.
Для вас не надо волноваться о ручной смазке.
Меньше и легче по объему, собственно что упрощает внедрение.
Не занимает большое количество пространства для проживания.
Безупречно подходит для бытового и иного некоммерческого применения.
Выгоднее.

недостатки

Срок службы и работоспособность мотора со периодом ухудшаются.
Не имеет возможность отвечать притязаниям для сжатия томных грузов.
Довольно громко при работе в семейных критериях.
Не содержит защитного покрытия от повреждений.
Поставляется с резервуаром наименьшего объема.

Принцип работы и устройство воздушного компрессора

Сжатый воздух является непременным участником большинства технологических процессов, поэтому трудно найти отрасль, в которой не использовалось бы компрессорное оборудование. При этом важно отметить, что эффективность установки во многом зависит от того, насколько правильно она подобрана. Именно поэтому, планируя приобрести компрессор, следует изучить устройство и принцип работы агрегата.

Коротко о типах компрессоров

Оборудование для производства сжатого воздуха начали использовать в промышленности около двух веков назад. За прошедшее время установки не раз дорабатывали и совершенствовали. Как следствие, современный модельный ряд техники насчитывает множество типов агрегатов, различающихся назначением, сферой применения, техническими характеристиками и другими особенностями.

Впрочем, в соответствии с устройством и принципом работы компрессоры можно разделить всего на две группы — поршневые и винтовые. Предлагаем вам подробнее рассмотреть каждый тип, чтобы понять, чем они отличаются друг от друга и какой агрегат будет выгоднее в тех или иных условиях. Это поможет купить компрессор, максимально соответствующий потребностям конкретного предприятия.

Принцип работы поршневого компрессора

Одноцилиндровое оборудование — это наиболее простой тип поршневых компрессорных станций. Основными конструкционными элементами такого устройства являются цилиндр, поршень, всасывающий и нагнетательный клапаны. В процессе работы установки двигатель (электрический или ДВС) через коленвал и шатун передает движение на поршень. При его подъеме возникает разряжение, вследствие которого атмосферный воздух преодолевает сопротивление пружины всасывающего клапана и поступает в цилиндр. Далее поршень начинает движение вниз, в результате чего воздух сжимается. Когда давление рабочей среды превышает сопротивление пружины нагнетательного клапана, последний открывается и воздух поступает в выходной патрубок.

Принцип работы поршневого компрессора прост. Однако, как это видно из описания, при прямом подключении к пневмосистеме предприятия, сжатый воздух будет поступать импульсно. Чтобы устранить проблему пульсации используют различные решения. Самым простым является установка ресивера. В этом случае сжатый воздух поступает из выходного патрубка в воздухосборник и лишь затем попадает в пневмосистему. Еще один способ, позволяющий выровнять давление — использование двухцилиндровой станции. Принцип работы такого компрессора не отличается от описанного выше. При этом он имеет два цилиндра, которые работают в противофазе. Когда один цилиндр всасывает воздух, второй его нагнетает. За счет этого удается минимизировать пульсацию и стабилизировать давление в системе.

Примеры оборудования

Все модели

Принцип работы винтового компрессора

Отличительной особенностью винтовых установок является более сложное устройство. Их конструкция предусматривает наличие:

фильтра, очищающего поступающий воздух от различных загрязнений и примесей;
входного клапана, оснащенного пневматическим управлением;
винтового блока, который состоит из ведущего и ведомого ротора;
системы впрыска масла, служащей, как для смазки, так и для охлаждения;
сепаратора, выполняющего очистку сжатого воздуха от примесей масла;
трубопроводов, по которым осуществляет движение воздуха и масла.

Принцип работы винтового компрессора основывается на вращательном движении роторов, которое сообщается им с помощью ременной передачи от ДВС или электрического двигателя. Очищенный воздух поступает в винтовую пару, где его смешивают с маслом. При вращении роторов объем камеры, образуемой их поверхностями и стенками корпуса, уменьшается, вследствие чего происходит сжатие воздушно-масляной смеси. Далее она поступает в сепаратор, где воздух отделяют от масла, охлаждают и подают на выход компрессора. Что же касается масла, то его фильтруют и направляют в винтовой блок для повторного использования.

Важно сказать, что принцип работы воздушного компрессора винтового типа обуславливает стабильную подачу сжатого воздуха, без пульсаций в пневмосистеме. Из других преимуществ стоит отметить высокую производительность, возможность непрерывной эксплуатации, длительный рабочий ресурс.

Примеры оборудования

Все модели

В заключение

Ознакомившись с принципом работы воздушного компрессора, вы сможете подобрать установку, соответствующую потребностям предприятия по всем параметрам, включая мощность, производительность, расход топлива и т. д. Если же у вас возникли какие-либо затруднения, приглашаем воспользоваться помощью технических специалистов компании «Энергопроф». Они подробно проконсультируют вас по всем вопросам и помогут сделать правильный выбор.

Автор: Виталий Шаров

Источники:

Компрессорные машины. Страхович К.И., Френкель М.И., Кондряков И.К., Рис В.Ф. Государственное издательство торговой литературы. Москва. 1961
Кондрашова Н.Г. Лашутина Н.Г. Компрессорные установки Учебник. 1966 г.
Сакун.И.А. Винтовые компрессоры. Л.: Машиностроение, 1970. — 400 с.

Как работает воздушный компрессор?

13 февраля 2023 г.

Peter Sawochka-Dalton

Хотя существует несколько типов компрессоров — спиральные, поршневые, винтовые, центробежные и другие, — все воздушные компрессоры выполняют одну функцию: сжимают воздух.

Но как воздушные компрессоры сжимают воздух? Сжимают ли разные типы компрессоров воздух по-разному, и если да, то как? И вообще, почему это важно?

Давайте сначала ответим на последний вопрос.

Различные виды использования сжатого воздуха требуют, чтобы воздушный поток имел разные размеры. ^[1] Наиболее важными из этих параметров являются давление воздуха, расход воздуха и качество воздуха. Хотя все типы компрессоров следуют одному и тому же основному процессу сжатия воздуха, некоторые этапы этого процесса различаются для каждого типа. Эти различия могут ограничивать практические значения некоторых размеров воздушного потока, который они создают, поэтому тип необходимого вам компрессора в некоторой степени зависит от того, для чего вы используете сжатый воздух.

Теперь, когда мы знаем, почему тип компрессора может иметь значение, мы можем вернуться к первому вопросу и посмотреть на процесс сжатия воздуха в целом. Но еще до того, как мы поговорим о процессе сжатия, давайте кратко рассмотрим, как воздушные компрессоры могут получить свою мощность.

Источники питания для воздушных компрессоров

В то время как сжатый воздух является источником энергии для пневматических инструментов, инструментов и т. д., сам компрессор требует питания. Ниже приведены наиболее распространенные источники питания для компрессоров:

Переносной дизельный воздушный компрессор Sullair 185 на строительной площадке

Бензиновые двигатели обычно приводят в действие небольшие наружные компрессоры. Обычно они обеспечивают поток воздуха 50 кубических футов в минуту (кубических футов в минуту) / 1,4 м³/мин (кубических метров в минуту) или меньше. Их перемещают вручную (часто на колесиках, как большой чемодан).
Дизельные двигатели обычно приводят в действие более крупные наружные компрессоры, используемые в таких проектах, как коммерческое строительство. Сюда входят не только портативные буксируемые компрессоры, но и стационарные компрессоры, которые не могут находиться рядом с источником электроэнергии. Дизельное топливо имеет больше энергии, чем бензин по объему, поэтому дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые.
Электродвигатели силовые компрессоры, используемые внутри помещений, от домашних проектов до промышленных процессов, таких как производство на крупных производственных предприятиях. Компрессоры для дома и небольшого магазина часто используют однофазное питание, в то время как компрессоры для крупных магазинов и промышленных процессов используют трехфазное питание.

Сжатие воздуха — основы

Основными этапами процесса сжатия воздуха являются всасывание, сжатие, встроенное хранение, встроенное охлаждение и выпуск, хотя не всем компрессорам требуется встроенное хранение или охлаждение.

1. Впуск

Чтобы создать сжатый воздух, вам нужен, ну, воздух, поэтому первая часть процесса сжатия — это впуск воздуха. Во время впуска воздух всасывается в компрессор через впускной клапан.

Воздушному впускному клапану часто предшествует фильтр, который защищает компрессор, уменьшая попадание в него загрязняющих веществ.

2. Сжатие

Внутри одноступенчатого винтового компрессора Sullair LS90

Затем воздух поступает в камеру сжатия, где он сжимается.

Сжатие — это преобразование кинетической энергии источника энергии в потенциальную энергию в виде сжатого воздуха.

Мы более подробно рассмотрим, как работает каждый тип компрессора, когда будем рассматривать типы компрессоров, но ко всем компрессорам применимы две основные концепции.

Поршневой

Компрессоры сжимают воздух за счет прямого вытеснения или динамического вытеснения (также известного как непосильное вытеснение).

Компрессоры прямого вытеснения увеличивают давление воздуха за счет уменьшения объема воздуха.
Компрессоры с динамическим рабочим объемом (иногда называемые компрессорами неположительного рабочего объема) увеличивают давление воздуха, сначала увеличивая скорость воздуха (непосредственно увеличивая кинетическую энергию воздуха), а затем уменьшая скорость воздуха.

Маслосмазываемые и безмасляные компрессоры

Каким бы ни был способ сжатия, все компрессоры либо смазываются маслом, либо безмасляные.

Компрессоры с масляной смазкой (иногда называемые масляными компрессорами) используют масло в камере сжатия, чтобы действовать как смазка, герметик или охлаждающая жидкость, а часто и все вместе.
- Одним из последствий этого является введение небольшого количества масла в сам воздушный поток во время сжатия. Это может быть нежелательно, в зависимости от того, как используется сжатый воздух.
Безмасляные компрессоры (иногда называемые безмасляными компрессорами) не используют масло в камере сжатия, поэтому масло не попадает в воздушный поток.
- Это не обязательно означает, что нигде в механизме сжатия не используется масло (например, такие детали, как подшипники, нуждаются в масле для правильной работы).

3. Встроенное хранилище

В зависимости от типа компрессора воздух после сжатия может поступать во встроенный приемный резервуар (иногда называемый резервуаром для хранения или воздушным резервуаром).

Многие варианты использования интегрированного хранилища связаны с типом компрессора и будут рассмотрены здесь. Тем не менее, две общие причины являются общими для нескольких типов.

Компрессоры с ограниченным рабочим циклом , т. е. компрессоры, не предназначенные для непрерывной работы, используют встроенное хранилище, чтобы воздух был доступен даже во время простоя.
Модулирующие компрессоры , т. е. компрессоры с органами управления, позволяющими им работать ниже полной мощности, используют встроенное хранилище, чтобы воздух был доступен при работе ниже полной мощности.

Обратите внимание на разницу между компрессорами с ограниченным рабочим циклом и модуляционными компрессорами.

Компрессоры с ограниченным рабочим циклом по своей конструкции не могут работать непрерывно. (Хотя это и не характерно для строительных и промышленных компрессоров, небольшие личные и заводские компрессоры часто работают таким образом. )
Модулирующие компрессоры могут работать непрерывно, если это необходимо, но могут работать ниже своей мощности для повышения энергоэффективности при низком спросе.

4. Встроенное охлаждение

Сжатие воздуха создает тепло. Хотя воздух не нужно охлаждать перед выходом из компрессора, большинство трехфазных электрических компрессоров и некоторые дизельные компрессоры (независимо от типа) оснащены встроенными доохладителями для снижения температуры воздуха перед выпуском.

Компрессоры с доохладителями также будут иметь водоотделители для удаления избыточной влаги, выпадающей из воздушного потока во время охлаждения.

5. Выпуск

Наконец, воздух проходит через выпускной клапан либо непосредственно к месту использования (например, отбойный молоток на переносном дизельном компрессоре), либо сначала к ряду осушителей и фильтров (например, приборного воздуха на заводе-изготовителе).

Сжатие воздуха типом компрессора

Все типы воздушных компрессоров следуют описанному выше основному процессу, но детали могут существенно различаться. Давайте кратко рассмотрим, как работают четыре распространенных типа сжатия и как это влияет на ключевые этапы.

Спиральные компрессоры

Спиральные компрессоры представляют собой объемные безмасляные компрессоры.

Сжатие

Установка спирального компрессора SRL

В спиральных компрессорах для сжатия воздуха используются две чередующиеся спиральные компрессоры. В зависимости от конструкции один свиток может быть зафиксирован, а другой вращаться или оба могут вращаться вместе. Поскольку шнеки никогда не соприкасаются, смазка не требуется.

Плавное, непрерывное движение спиральных компрессоров также означает, что спиральные компрессоры работают тихо, имеют минимальную вибрацию и обеспечивают непрерывную подачу воздуха.

Одним из существенных ограничений спиральных компрессоров является максимальный расход воздуха. Хотя теоретически спиральный компрессор может масштабироваться бесконечно, постоянно увеличивающийся диаметр необходимых спиралей устанавливает практический предел (по крайней мере, для эффективного создания воздуха). У них самый низкий максимальный расход среди всех описанных здесь компрессоров.

Интегральный накопитель

Поскольку они создают воздух без импульсов и масла, спиральным компрессорам не требуется встроенный накопитель, если только они не используют модуляцию.