Поршневые компрессоры: конструкция, особенности, применение

Поршневой компрессор — агрегат объемного действия, принцип работы которого основан на сжатии газов и жидкостей поршневой системой. Такие машины находят самое широкое промышленное применение, а также используются в полупромышленной и бытовой сферах. Компрессоры этого типа чаще всего встречаются в комплексе с устройствами, требующими высокого давления.

Устройство и принцип работы

Компрессор воздушный поршневой по сути представляет собой цилиндр, внутри которого движется поршень. Причем для сжатия может использоваться как одна, так и обе его стороны. В последнем случае говорят о двухпоршневой системе с принципом двойного действия. Цилиндр, движущийся внутри камеры, приводится в движение посредством кривошипно-шатунного механизма от коленвала с электрическим, бензиновым или дизельным приводом. В крышке рабочего цилиндра, внутри которого движется поршень, расположены два клапана: впускной и выпускной.

За один оборот коленвала поршень совершает два хода, что составляет полный рабочий цикл компрессора. Для наглядности представим, что компрессор расположен горизонтально, клапаны находятся слева, а справа — привод, от которого запитан поршень. При движении поршня влево, справа от него создается разрежение, открывается впускной клапан и внутрь камеры компрессора поступает воздух. Достигнув крайней правой точки, поршень начинается движение влево. Воздух внутри компрессора при этом начинает сжиматься, а впускной клапан закрывается. Когда газ достигает определенного сжатия, открывается выпускной клапан, через который воздушная смесь под давлением выпускается наружу — в ресивер, к оборудованию или в газопровод.

Для снижения силы трения и нагрузки на цилиндр и стенки, внутрь промышленных агрегатов вводится масло, выполняющее роль смазки. При этом увеличивается долговечность и надежность оборудования, но снижается качество производимого воздуха, так как в него попадают мелкие частицы масла. Поэтому на выходе у таких моделей устанавливаются фильтрующие элементы, очищающие газ от примесей. Там же, где к качеству воздушной смеси предъявляются повышенные требования (например, в медицине, пищевой и химической промышленности), используются безмасляные поршневые компрессоры. 

Типы воздушных компрессоров

В зависимости от конструкции, особенностей работы и назначения, все компрессоры делятся на несколько видов:

• По ориентации рабочего цилиндра — горизонтальные, вертикальные и наклонные;
• По количеству цилиндров — одно-, двух- и многоцилиндровые;
• По конструкции поршня и цилиндров — одинарного и двойного действия;
• По количеству ступеней сжатия — одно-, двух- и многоступенчатые;
• По типу смазки — масляные и безмасляные;
• По типу привода — с прямым и ременным приводом;
• По типу охлаждения — с водяным и воздушным охлаждением;
• По исполнению — стационарные и мобильные (передвижные).

Важным показателем характеристик поршневого оборудования является степень сжатия воздушной смеси. По этому показателю оборудование подразделяют на компрессоры низкого (до 10 бар), среднего (до 100 бар) и высокого (до 1000 бар) давления.

Особенности работы, достоинства и недостатки

Важными особенностями воздушного поршневого оборудования является сочетание простоты и невысокой стоимости этих агрегатов. И хотя по производительности и надежности они уступают винтовым, а также другим типам компрессорного оборудования, эти установки применяются повсеместно. Ведь для некоторых ситуаций лучшего решения просто не найти. Поршневые компрессоры применяются в следующих случаях:

• Когда необходима установки небольшой производительности;
• Если необходим воздух большой степени сжатия;
• При работе с агрессивными газами и средами;
• Если необходимо оборудование для работы в сложных эксплуатационных условиях.

Все эти качества делают компрессорные агрегаты поршневого типа идеальными для промышленного использования. Среди достоинств этого вида оборудовании стоит выделить:

• Простота конструкции, ремонта и обслуживания. Запчасти для поршневых компрессоров найти несложно и стоит они недорого;
• Доступность. Поршневые агрегаты недороги, также как комплектующие к ним, ремонт и сервисное обслуживание;
• Высокое давление. Даже небольшие поршневые компрессоры способны генерировать воздух с высокой степенью сжатия.

Еще более высоких показателей давления можно добиваться, используя многоступенчатые агрегаты. Такое поршневое оборудование отличается большей экономичностью, чем одноступенчатое, более эффективно и надежно в работе.

Конечно, поршневые воздушные компрессоры не лишены и недостатков. Главный из них — невысокая производительность. Кроме того, одноступенчатые агрегаты не отличаются высокой энергоэффективностью. Также поршневые компрессоры очень шумны в работе, что ограничивает сферы их применения, например, в быту.