1. Назначение и устройство компрессоров и вентиляторов

Компрессоры и вентиляторы относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятиях.

Компрессоры применяются для получения сжатого воздуха или другого газа давлением свыше Па ( ) с целью использования его энергии в приводах пневматических молотов и прессов, в пневматическом инструменте, в устройствах пневмоавтоматики и т.д. Разновидностью компрессоров являются воздуходувки, служащие для подачи воздуха или газов давлением от до Па.

По принципу действия компрессоры делятся на центробежные и поршневые. Центробежные компрессоры по конструкции подразделяют на турбинные и ротационные. В турбинном компрессоре (рис. 1, а) ротор 1 с лопастями при вращении захватывает газ из впускного трубопровода 2 и выбрасывает его в выпускной трубопровод 3. Увеличение давления происходит за счёт повышения скорости движения частиц газа и его сжатия между лопастями и корпусом компрессора при эксцентричном расположении ротора.

В ротационном компрессоре (рис. 1, б) увеличение давления осуществляется путём сжатия газа в камерах, образуемых с помощью пластин 1, которые перемещаются под действием центробежных сил в направляющих ротора 2 при его вращении и прижимаются к стенкам корпуса. Впускной вентиль 6 и выпускной вентиль 3 во время работы компрессора открыты. Для обеспечения работы компрессора при отсутствии потребления сжатого газа служит обходной трубопровод 4 с вентилем 5.

Статическая мощность на валу центробежных компрессоров изменяется пропорционально третьей степени угловой скорости (рис. 1, г) если отсутствует противодавление. Для этих механизмов характерны простота конструкции, надёжность в эксплуатации и высокая производительность. Такие компрессоры применяются для получения давлений до Па (турбинные) и Па (ротационные).

В поршневом компрессоре (рис. 1, в) при вращении кривошипного вала 1 и движения поршня 2 вниз газ засасывается через открытый впускной клапан 3. При движении поршня вверх клапан 3 закрывается, происходит сжатие воздуха, который через выпускной клапан 4 направляется к потребителям.

Поршневые компрессоры отличаются неравномерностью подачи газа. В компрессоре одинарного действия подача газа производится только при ходе поршня вверх. В компрессоре двойного действия подача газа осуществляется при ходе поршня в обе стороны. Мгновенная мощность на валу таких механизмов изменяется по синусоидальному закону в зависимости от угла поворота кривошипа (рис. 1, д). С целью сглаживания графика нагрузки на валу приводного двигателя устанавливают маховик. Для уменьшения колебаний давления у потребителя между ним и компрессором помещают ресивер (промежуточный герметичный резервуар – воздухосборник). Поршневые компрессоры имеют более сложную конструкцию чем центробежные, и применяются для получения давлений до Па при относительно небольшой производительности.

Высокие давления газа могут быть получены только в многоступенчатых компрессорах, в которых газ сжимается последовательно в нескольких цилиндрах или камерах. При сжатии газа в компрессорах выделяется большое количество тепла, которое обычно отводится с помощью проточной воды, проходящей через кожух компрессора. Благодаря охлаждению сохраняется неизменной температура сжимаемого газа и снижается мощность приводного двигателя. Угловая скорость рабочего вала компрессоров составляет у поршневых 30–75 рад/с, у ротационных 300 рад/с, у турбинных до 1200 рад/с.

Вентиляторы предназначены для вентиляции производственных помещений, отсасывания газов, подачи воздуха или газа в камеры электропечей, в котельных и других установках. Вентиляторы создают перепад давления Па.

По конструкции вентиляторы делятся на центробежные и осевые. Они выпускаются в нескольких исполнениях в зависимости от направления выхода воздуха (вверх, вниз, горизонтально и т.д.) и направления вращения. Рабочее колесо 1 центробежного вентилятора (рис. 2, а) вращается в кожухе 2.

Воздух засасывается через боковое отверстие 4 кожуха и выбрасывается через выходной раструб 3. Осевой вентилятор (рис. 2, б) имеет рабочее колесо с несколькими лопатками 1, сходными с лопатками воздушного или гребного винта. Колесо вращается электродвигателем 2, укреплённым в корпусе 3 и создаётся тяга (поток) воздуха через раструб вентилятора.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях получили центробежные вентиляторы. Они имеют такую же, как и центробежные компрессоры, зависимость статической мощности на валу от скорости (рис. 1, г), называемую вентиляторной характеристикой. Момент на валу вентилятора изменяется пропорционально квадрату скорости, а производительность вентилятора пропорциональна угловой скорости в первой степени.