7.4. Конструкции поршневых компрессоров

Стационарные пневматические установки горных предприятий до последнего времени комплектовали преимущественно вертикальными и горизонтальными компрессорами. Причем последние имели рядное П-образное исполнение, при котором ряд цилиндров располагается по одну сторону от оси вращения коленчатого вала, а приводной двигатель раз­мещен между шатунно-поршневыми группами цилиндров высокого и низкого давлений. Среди П-образных горизонтальных компрессоров наибольшее распространение получили компрессоры типа 1ВГ производительностью 60 м³/мин, а также типа 2ВГ, 55В, 55ВМ и 5Г-100/8 производитель­ностью 100 м³/мин. Все перечисленные компрессоры рассчитаны на но­минальное давление 8 бар.

Среди вертикальных наиболее распространены крейцкопфные компрес­соры типа В-300-2к и 2Р-20/8 производительностью соответственно 40 и 20 м3/мин. при давлении сжатого воздуха 8 бар. На ряде горных предприятий эксплуатируются вертикальные крейцкопфные компрессоры типа 200-B-I0/3 (Q= 10 м³/мин, р=8 бар).

В последние годы проводится унификация воздушных компрессоров общего назначения с дальнейшим усовершенствованием их конструкций, в связи с чем горизонтальные и вертикальные компрессоры перечисленных марок сняты с производства. Стационарные пневматические установки вновь вводимых горных предприятий оборудуют новыми горизонтальными компрессорами, выполненными по оппозитной схеме, а также прямоуголь­ными и V -образными компрессорами.

При оппозитной схеме цилиндры компрессора располагаются в два ряда по обе стороны от оси вращения коленчатого вала и имеют взаимно противоположное направление движения шатунно-поршневых групп. Равен­ство сил инерции поступательно движущихся масс и поршневых сил с противоположным их направлением в каждой паре цилиндров обеспечивают высокую степень уравновешенности компрессора, что, в свою очередь, позволяет увеличить частоту вращения коленчатого вала и при прочих равных условиях снизить размеры и массу компрессорного агрегата и его фундамента. В настоящее время промышленность выпускает два типа оппозитных горизонтальных компрессоров: 2M10-50/8 и 4М10-100/8. Производительность компрессоров соответственно составляет 50 и 100 м3/мин при давлении сжатого воздуха 8 бар. Буквенный индекс обозначает многорядное исполнение компрессора, цифра перед буквенным индексом - количество цилиндров, а после буквенного индекса — вели­чину поршневой силы в десятках тысяч ньютонов. Все основные узлы обоих компрессоров унифицированы.

Компрессор 4М10-100/8 (рис.7.4) монтируют на чугунной литой фундаментной раме 1 прямоугольной формы. К раме жестко крепятся крон­штейны 6, в которых размещены направляющие крейцкопфов. Цилиндры I-3 и II 3 ступеней снабжены передними 9 и задними 10 крышками. В полостях корпусов цилиндров и крышек циркулирует охлаждающая вода.

Рис.7.4. 4М10-100/8

Поршень II I-ой ступени имеет сварную конструкцию, а поршень 2 II -ой ступени — чугунный литой. Отверстия в задних крышках цилиндров через которые проходят штоки 5 загерметизированы металлическими саль­никами 4 с плоскими уплотняющими элементами. Клапаны I ступени 7 раз­мещены в крышках цилиндра, а II ступени - в корпусе. Клапаны обеих

ступеней унифицированы.

Компрессор имеет две автономные системы смазки. Смазка стенок цилиндров осуществляется лубрикатором. Для подачи масла к трущимся элементам механизма движения используется шестеренчатый насос.

Производительность компрессора регулируется перепуском воздуха с нагнетательной стороны во всасывающую по байпасу Б, снабженному перепускными клапанами ПК.

Компрессорные агрегаты 2MI0-50/8 и 4MI0-I00/8 комплектуют синхронными двигателями с частотой вращения 500 об/мин и мощностью соответственно 320 и 630 кВт. Для устранения резонансных явлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах в связи с пульсирующей подачей воздуха перед первой ступенью и после второй ступени компрес­сора устанавливают специальные буферные емкости.

Для стационарных пневматических установок разработан ряд компрес­соров типа ВП (воздушный, прямоугольный) производительностью от 6 до 100 м3/мин при давлении сжатого воздуха от 8 до 220 бар. В нас­тоящее время освоены промышленностью и применяются на горных пред­приятиях , двухступенчатые прямоугольные компрессоры типа ВП-10/8, ВП-20/8, ВП-30/3 и ВП-50/3. Намечен выпуск компрессора ВП-100/8. Цифры в числителе после буквенного индекса обозначают подачу комп­рессора в м3/мин, а в знаменателе — давление сжатого воздуха в барах.

На ряде обогатительных фабрик для специальных технологических целей используют трехступенчатые компрессоры ВП-20/18 и ВП-20/35.

На рис.3.15 показана конструкция компрессора 205 ВП-20/35, явля­ющаяся типовой для всех прямоугольных компрессоров, базовые узлы которых унифицированы. Число 20 перед буквенным индексом обозначает вторую модернизацию компрессора, 5 - типоразмер базы, характеризуемый усилием, действующим на шток, в десятках тысяч ньютонов.

Цилиндр I 1-ой ступени двойного действия имеет вертикальное расположение. Для герметизации штокового отверстия в задней крышке исполь­зуются такие же уплотнения 2, как и в компрессоре 4М10-100/8. В опор­ной раме 8 смонтированы промежуточный холодильник 3, шатуны 4 с крейц­копфами 5 и коленчатым валом II.

Рис.7.5. Компрессор 205 ВП-20/35

Последний приводится во вращение электродвигателем 12, имеющим спе­циальную конструкцию (ротор двигателя насажен на консоль коленчатого вала, а статор крепится к раме). Цилиндры 2-ой 6 и 3-ий 7 сту­пеней имеют горизонтальное расположение, соединены по схеме тандем--компрессора простого действия и представляют один общий дифферен­циальный блок. Лубрикатор 10 обеспечивает смазку цилиндров, а масля­ный насос - смазку трущихся элементов движения. Клапаны 9 I -ой и II-ой ступеней унифицированы. Охлаждение цилиндров — водяное.

Вертикальный четырехцилиндровый двухступенчатый компрессор К-9м (рис.7.6) используют на передвижных пневматических установках ПК-10, КС-9 и ДК-9м. Опорным узлом компрессора является картер 1 с поддо­ном 2, в разъеме которых размещены вкладыши центральной 4 и концевых 7 подшипниковых опор коленчатого вала 5. Последний соединяется с приводным двигателем муфтой сцепления 8. Цилиндры компрессора объединены в два блока 10, каждый из которых состоит из шатунно-поршневых групп высокого 9 и низкого 12 давлений. Над блоками размещены клапанные головки 11, являющиеся одновременно цилиндровыми крышками. Отвод теп­ла от стенок цилиндра и клапанной головки производится вследствие обдува вентилятором 14. Для лучшей теплоотдачи корпуса блоков и клапанной головки имеют кольцевые ребра.

Рис.7.6. Компрессор К9-м

Забор атмосферного воздуха осуществляется через фильтры 13, Смазка трущихся частей компрессора производится под давлением от шестеренчатого насоса 6. Стенки цилин­дров смазываются разбрызгиванием масла в картере коленчатым валом. Производительность компрессора регулируется отжимом всасывающих кла­панов, управляемых регулятором давления 3. При приводе от ДВС отжим всасывающих клапанов комбинируют с изменением частоты вращения при­водного двигателя.

V -образные компрессоры передвижных пневматических установок имеют двух- и четырехцилиндровое исполнение. Каждый блок цилиндра V -образного компрессора состоит из цилиндров высокого и низкого давлений, расположенных под углом 75° относительно друг друга. Охлаждение и смазка компрессоров осуществляется таким же образом, как и в К-9м. Наиболее распространенным является четырехцилиндровый V - образный компрессор ШВКС – 5 производительностью 5 м3/мин при давлении сжатого воздуха 6-7 бар.

Смазка кривошипно-шатунного механизма привода всех компрессоров осуществляется индивидуальным шестеренным насосом по циркуляционной схеме. Пройдя цикл смазки, масло самотеком поступает в масляный картер откуда через фильтры и масляный холодильник вновь подается насосом в систему. Цилиндры и сальники крейцкопфных компрессоров смазывают обособленно при помощи лубрикаторов. Наиболее распространенный тип лубрикатора - это многоплунжерный насос, приводимый в действие через редуктор от специального электродвигателя или от коленчатого вала компрессора посредством рычажной системы. К каждой точке смазки мас­ло подается отдельным плунжером, а количестве масла регулируется обособленно, так как режим смазки цилиндров и сальников должен ис­ключать излишний вынос масла в сжатом воздухе. Впрыск масла осущест­вляется через одно - четыре отверстия в цилиндре. Цилиндры компрес­соров бескрейцкопфного типа смазывают разбрызгиванием масла, залитого в картер, при вращении коленчатого вала. Ввод распыленного масла в поток всасываемого воздуха, как способ смазки цилиндров, применяется редко. Для смазки сальников и цилиндров используют специальное комп­рессорное масло.

Рис.7.7. Конструкции клапанов поршневых компрессоров

Воздухораспределение поршневых ком­прессоров общего назначения осуществля­ется посредством пластинчатых клапанов различных конструкций (рис.7.7): коль­цевых, дисковых, полосовых, швеллерных и прямоточных. На компрессорах высо­кого давления устанавливают тарельча­тые клапаны. Разделительным элементом, перекрывающим проходные отверстия в седле, является пластина, имеющая форму плоского кольца ( кольцевые клапаны на рис.7.7,а) или плоского диска с кольцевыми отверстиями, объединяющего в одно целое несколько колец, (дисковые клапаны на рис.7.7,б). Кольцевые пластины прижимаются к отверстиям в седле од­ной центральной пружиной или несколькими пружинами, которые размещены в гнездах упора (в розетке). Упор и седло клапана соединены шпилькой так, чтобы обеспечивать подъем пластины на высоту 2-4 мм. В поло­совых (рис.7.7,в), швеллерных (рис.7.7,г) и прямоточных (рис.7,7,д) клапанах отверстие в седле перекрывается самопружинящей пластиной. В прямоточных клапанах, разработанных в последние годы, проходное отверстие перекрывается сбоку, под небольшим утлом к направлению потока. Под действием перепада давлений пластина отгибается, и воздух, проходя через клапан, почти не меняет направления движения. Это обес­печивает меньшую потерю энергии и более высокое значение дроссельного коэффициента по сравнению с другими типами клапанов.