2. Будова та принцип дії поршневого компресора

Поршневий компресор (рис. 1) складається із циліндра 1, у якому зворотно-поступально переміщується поршень 2, що отримує рух від вала привідного двигуна через кривошипно-шатунну передачу. Ця передача складається із штока 3, повзуна 4, шатуна 5, кривошипа 6. У кришці циліндра розміщуються всмоктувальний 7 та нагнітальний 9 клапани, через які внутрішній простір циліндра сполучується відповідно із всмоктувальним 8 та нагнітальним 10 патрубками.

Рис. 1. Схема будови поршневого компресора

У компресорі використовують самодіючі клапани, які переключаються під дією перепаду тиску, що виникає на їхньому запірному елементі при роботі машини. Такі клапани обумовлюють автоматичний газорозподіл у поршневому компресорі і високу економічність цих машин.

При переміщуванні поршня з лівого крайнього положення управо внаслідок збільшення об’єму робочої камери, обмеженої кришкою циліндра та днищем поршня, тиск у ній падає до величини меншої ніж тиск у всмоктувальному патрубку 8, що призводить до відкривання всмоктувального клапана 7 і надходження у вивільнюваний простір циліндра газу з усмоктувального трубопроводу. Усмоктування газу відбувається доти, поки поршень не дійде до крайнього правого положення і на мить не зупиниться. Відразу після початку зворотного ходу поршня тиск у робочій камері вирівнюється з тиском у всмоктувальному патрубку і клапан 7 закривається. При подальшому русі поршня справа наліво зменшується об’єм робочої камери і відбувається стискання газу, що знаходиться там. Коли тиск стискуваного газу стане трохи більшим, ніж тиск у нагнітальному патрубку 10, нагнітальний клапан 9 відкриється і стиснутий газ буде виштовхуватися із циліндра в нагнітальний трубопровід. Характерною для поршневого компресора є відсутність фіксованого положення поршня для моменту відкривання нагнітального клапана – місцезнаходження поршня в цей момент може бути різним і визначається воно лише співвідношенням тисків у циліндрі та нагнітальному патрубку компресора. Виштовхування газу із циліндра закінчується в момент миттєвої зупинки поршня в крайньому лівому положенні. У наступному циклі описані процеси повторюються.

Для спрощення аналізу робочого процесу поршневого компресора будемо вважати, що:

– стискається ідеальний газ, який не має в’язкості та підпорядковується рівнянню стану

, (1)

де і – відповідно абсолютні тиск і температура газу; і – відповідно повний об’єм і маса газу; – газова стала, яка для повітря дорівнює ;

– у кінці ходу поршня справа наліво стиснутий газ повністю виштовхується із циліндра;

– у процесі всмоктування тиск і температура газу в циліндрі компресора незмінні і дорівнюють відповідним параметрам навколишнього середовища;

– у процесі виштовхування тиск і температура газу також незмінні та відповідають тиску і температурі газу за компресором;

– стискання газу відбувається при незмінному показнику процесу;

– у працюючому компресорі відсутні втрати енергії (витоки газу, утрати на тертя та т. ін.).

Компресор, що задовольняє цим умовам, називається ідеальним і його робочий процес являє собою теоретичний процес поршневого компресора.