Як влаштований і працює повітряний компресор

Пристрій агрегату для стиснення повітря визначається типом конструкції. Компресори бувають поршневі, роторні і мембранні. Найбільш широко поширені поршневі повітряні агрегати, в яких повітря стискається в циліндрі завдяки зворотно-поступальним рухом поршня усередині нього.

Схема пристрою

Пристрій повітряного поршневого компресора досить просте. Основний його елемент – це компресорна головка. За своєю конструкцією вона схожа з циліндром двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). Нижче наведена схема поршневого агрегату, на якій добре показано пристрій останнього.

До складу компресорного вузла входять наступні елементи.

• Циліндр. Це обсяг, в якому стискається повітря.
• Поршень. Зворотно-поступальними рухами всмоктує повітря в циліндр або стискає його.
• Поршневі кільця. Встановлюються на поршні і призначені для підвищення компресії.
• Шатун. Пов’язує поршень з колінчастим валом, передаючи йому зворотно-поступальні рухи.
• Колінчастий вал. Завдяки своїй конструкції забезпечує хід шатуна вгору і вниз.
• Впускний і нагнітальний клапани. Призначені для впуску і випуску повітря з циліндра. Але компресорні клапани відрізняються від клапанів ДВС. Вони виготовлені у вигляді пластин, притискається пружиною. Відкриття клапанів відбувається не примусово, як у ДВЗ, а внаслідок перепаду тиску в циліндрі.

Для зменшення сили тертя між кільцями поршнем і циліндром в компресорну головку надходить масло. Але в такому випадку на виході з компресора повітря має домішки мастила. Для їх усунення на поршневому апараті встановлюють сепаратор, у якому відбувається поділ суміші на масло і повітря.

Якщо потрібна особлива чистота стисненого повітря, наприклад, в медицині або на виробництві електроніки, то конструкція поршневого агрегату не передбачає використання масла. У таких апаратах поршневі кільця виконані з полімерів, а для зменшення сили тертя застосовується графітове мастило.

Поршневі агрегати можуть мати 2 чи більше циліндрів, розташованих V-образно. За рахунок цього підвищується продуктивність обладнання.

Колінчастий вал приводиться в рух від електродвигуна за допомогою ремінного або прямого приводу. При ремінному приводі в конструкцію апарата входять 2 шківа, один з яких встановлюється на валу двигуна, а другий — на валу поршневого блока. Другий шків оснащується лопатями для охолодження агрегату. У разі прямого приводу вали двигуна і поршневого блока з’єднуються безпосередньо і знаходяться на одній осі.

Також в конструкцію поршневого компресора входить ще один дуже важливий елемент – ресивер, який представляє собою металеву ємність. Призначений він для усунення пульсацій повітря, що виходить з поршневого блока, і працює як накопичувальна ємність.

Завдяки ресивера можна підтримувати тиск на одному рівні і рівномірно витрачати повітря. Для безпеки на ресивері встановлюють аварійний клапан скидання, що спрацьовує при підвищенні тиску в ємності до критичних значень.

Щоб компресор міг працювати в автоматичному режимі, на ньому встановлюється реле тиску (пресостат). Коли тиск у ресивері досягає необхідних значень, реле розмикає контакт, і двигун зупиняється. І навпаки, при зниженні тиску в ресивері до встановленого нижньої межі, пресостат замикає контакти, і агрегат відновлює роботу.

Принцип дії

Принцип роботи поршневого компресора можна описати наступним чином.

• При запуску двигуна починає обертатися колінчастий вал, передаючи зворотно-поступальний рух поршня за допомогою шатуна.
• Поршень, рухаючись вниз, створює в циліндрі розрідження, під дією якого відкривається впускний клапан. Через різницю тисків повітря, він починає засмоктуватися у циліндр. Але перед попаданням в камеру стиснення повітря проходить через фільтр очищення.
• Далі, поршень починає рух вгору. При цьому обидва клапана в закритому стані. У момент стиснення в циліндрі починає підвищуватися тиск, і коли він досягає певного рівня, відбувається відкриття випускного клапана.
• Після відкриття випускного клапана стиснене повітря спрямовується в приймач.
• При досягненні певного тиску в ресивері спрацьовує прессостат, і стиснення повітря припиняється.
• Коли тиск у ресивері знижується до встановлених значень, пресостат знову запускає двигун.