Un compresor alternativo que comprime y entrega gas a través del movimiento alternativo de un pistón en un cilindro.
El compresor de pistón alternativo es el tipo de compresor desarrollado más temprano. El fuelle de madera inventado en China en 1500 AC es el prototipo del compresor de pistón alternativo. A finales del siglo XVIII, Gran Bretaña fabricó el primer compresor de aire de pistón alternativo industrial.
Los compresores de laberinto comenzaron a aparecer en la década de 1930, seguidos de varios compresores de lubricación sin aceite y compresores de diafragma. La estructura de contraacción que apareció en la década de 1950 redujo en gran medida el tamaño del compresor de pistón alternativo a gran escala y realizó múltiples usos de una sola máquina.
Clasificación
Existen muchos métodos de clasificación para los compresores de pistón alternativo.
Según el modo de transmisión, se divide en transmisión por eje y transmisión sin eje. Los compresores de pistón alternativo impulsados por eje se dividen en impulsados por cigüeñal y no impulsados por cigüeñal de acuerdo con diferentes estructuras de eje.
En el tipo de transmisión por cigüeñal, uno es un compresor de pistón alternativo sin cruceta (Figura 1). Cuando el cigüeñal gira, el pistón es impulsado directamente para alternar en el cilindro a través de una biela; el otro es un compresor de pistón alternativo con un La biela impulsa el pistón para alternar a través de la cruceta. La Figura 2 muestra un compresor de pistón alternativo no accionado por cigüeñal La rotación de la plataforma giratoria impulsa el pistón para que se mueva alternativamente en el cilindro.
Los compresores de pistón alternativo no impulsados por eje generalmente se refieren a compresores de pistón libre y compresores de pistón impulsados electromagnéticamente (Figura 3). El accionamiento electromagnético utiliza el rotor del motor lineal para impulsar directamente el pistón para que se mueva en el cilindro bajo la acción de la fuerza magnética, realizando así la compresión del gas.
Según el modo de acción del pistón en el cilindro, se divide en acción simple, acción doble y tipo diferencial.
Según la forma en que se comprime el gas en el cilindro, se divide en compresión de una etapa y compresión de múltiples etapas.
Según si el cilindro está lubricado con aceite, se divide en dos tipos: lubricación con aceite y lubricación sin aceite.
Según la disposición del cilindro, existen dos tipos: estructura vertical (cilindro dispuesto verticalmente) y estructura horizontal (cilindro dispuesto horizontalmente).
En la estructura horizontal, los cilindros están dispuestos horizontalmente a ambos lados del cigüeñal, y la estructura en la que las dos filas se acercan o se alejan una de la otra al mismo tiempo se llama compresor de contraacción (Figura 4); aunque el los cilindros están dispuestos horizontalmente a ambos lados del cigüeñal, son opuestos La estructura que se mueve en la misma dirección o en dirección no opuesta se llama tipo opuesto; la línea central del cilindro tiene un cierto ángulo entre sí se llama compresor de ángulo . (Ver foto)
Compresor de aire alternativo
Estructura básica y principio de funcionamientoEntre varios compresores de pistón alternativo, los más típicos y más utilizados son varios compresores de pistón alternativo accionados por cigüeñal. La Figura 5 muestra un compresor de aire de pistón alternativo de acción simple sin cruceta. El cigüeñal giratorio impulsa el pistón para realizar un movimiento lineal alternativo a lo largo de la pared interior del cilindro a través de la biela.
Cuando el pistón se mueve hacia abajo, el volumen de trabajo contenido entre la cara del extremo del pistón y el cilindro aumenta para formar un vacío. En este momento, el aire que pasa a través del filtro de aire empuja la válvula de succión para abrirla y es succionada hacia el cilindro.
Cuando el pistón se mueve en la carrera inversa, la válvula de succión se cierra, el gas encerrado en el cilindro se comprime y la presión continúa aumentando a medida que disminuye el volumen. Cuando la presión del gas comprimido alcanza un poco más alta que la presión del aire en el tubo de escape y la resistencia del resorte de la válvula de escape, el gas empuja la válvula de escape para abrirla y entra en el tubo de escape.
La parte utilizada para controlar la succión y descarga de gas del cilindro se llama válvula de gas, que se abre y se cierra automáticamente bajo la acción de la diferencia de presión y la fuerza del resorte, por lo que se llama válvula de acción automática. La Figura 6 muestra la estructura de válvula más utilizada. Debido a razones estructurales, todavía queda algo de aire en el cilindro al final del escape, y el espacio en el cilindro que contiene el aire restante se llama volumen de espacio libre.
Al comienzo del movimiento descendente del pistón, el aire en el volumen de espacio libre se expande en el cilindro hasta que la presión en el cilindro es ligeramente más baja que la presión del aire en la tubería de succión, la válvula de succión se abre y el cilindro aspira aire fresco. aire de la tubería de succión. Los cuatro procesos de succión, compresión, escape y expansión en el cilindro constituyen un ciclo.
Si la presión de aire p del cilindro se usa como ordenada y el volumen del cilindro V se usa como abscisas, el ciclo realizado en el cilindro se describe en el diagrama indicador del cilindro (Figura 7), donde la curva 4-1 representa el proceso de succión, y el 1-2 es el proceso de compresión, 2-3 es el proceso de escape y 3-4 es el proceso de expansión. El área encerrada por la curva de proceso 1-2-3-4-1 representa el ciclo de trabajo indicado, es decir, la potencia consumida para comprimir aire y superar la resistencia en un ciclo.
Cuando el aire se comprime en el cilindro, la temperatura del aire y del cilindro continúa aumentando. Para mantener las partes de lubricación y fricción en el cilindro funcionando normalmente, se proporcionan instalaciones de enfriamiento (camisas de agua o aletas radiantes) a través de agua o aire en la capa exterior del cilindro para evitar que la temperatura exceda el valor permitido al final de Compresión de aire.
La presión final del compresor de una etapa extraída de la atmósfera: el microcompresor (el volumen de desplazamiento es de 0,1 a 1,0 m3 / min) es preferiblemente de 0,6 a 0,8 MPa; el compresor pequeño (el volumen de desplazamiento es de 1 a 10 metros) 3 / min) 0.5 ~ 0.7 MPa es adecuado; compresores medianos y grandes (desplazamiento por encima de 10 m 3 / min) es preferiblemente 0.2 ~ 0.4 MPa.
Para presiones más altas, se debe usar compresión de múltiples etapas y la relación de presión de cada etapa (la relación entre la presión de escape y la presión de succión) es de 2 a 4. La compresión de múltiples etapas es una serie de compresiones con enfriamiento entre etapas.
El gas descargado después de ser comprimido en el cilindro de la primera etapa pasa a través del primer enfriador entre etapas y se introduce en el lado de succión del cilindro de la segunda etapa después de ser enfriado. El gas descargado después de la compresión en el cilindro de la segunda etapa pasa a través del segundo enfriador entre etapas, se enfría y se introduce en el lado de succión del cilindro de la tercera etapa, y así sucesivamente (Figura 8).
El gas comprimido se enfría entre etapas, lo que no solo puede reducir la temperatura de escape, sino que también ahorra trabajo de compresión. La presión del gas después de la compresión de varias etapas puede superar los 100 MPa. El compresor cuya presión de descarga supera los 100 MPa se denomina compresor de presión ultra alta.
Para mantener constante la presión en el tubo de escape, el volumen de escape del compresor debe poder ajustarse a sí mismo de acuerdo con los cambios en el consumo de aire. Los métodos de ajuste incluyen la parada de sincronización, cambiar la velocidad, cortar la tubería de succión, abrir la válvula de succión y conectar el volumen auxiliar.
Para evitar que el gas del cilindro se escape al exterior, se proporciona un anillo de pistón metálico o no metálico en el pistón.
Cuando se utilizan anillos de pistón, el cilindro debe lubricarse con aceite para evitar una fricción excesiva, desgaste, fugas y una temperatura de escape excesiva. Cuando se requiera gas comprimido sin aceite o cuando el gas no pueda estar en contacto con el aceite, utilice un compresor de lubricación sin aceite. El primer tipo de compresor de lubricación sin aceite adopta anillos de pistón y materiales de empaque con buena resistencia al desgaste.
Este material es autolubricante y no necesita lubricarse con aceite durante el trabajo. Los materiales autolubricantes pueden ser productos de grafito, aleación Babbitt impregnada (ver materiales de cojinetes deslizantes), bronce de aluminio, plata o resina sintética, etc .; también puede ser politetrafluoroetileno, relleno de fibra de vidrio, grafito, materiales cerámicos, bronce, bisulfuro de molibdeno y otros materiales, estos son los materiales autolubricantes más utilizados.
El segundo tipo de compresor de lubricación sin aceite utiliza el principio de tortuoso (laberinto) para hacer una serie de pasajes de estrangulamiento en la superficie circunferencial del pistón (a veces en la superficie del cilindro correspondiente a la superficie circunferencial del pistón) para evitar que el interior El gas se escapa hacia afuera a lo largo del espacio entre el pistón y el cilindro. Este tipo de compresor de lubricación sin aceite se denomina compresor de laberinto. El tercer tipo de compresor sin aceite es el compresor de diafragma.
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