Charakterystyka sprężarek tłokowych i wirowych
Sprężarkami nazywa się maszyny służące do sprężania powietrza i innych gazów, od niższego ciśnienia ssania do wyższego ciśnienia tłoczenia. W zależności od zasady działania, sprężarki dzieli się na wyporowe i wirowe (przepływowe).
Sprężarki wyporowe dzieli się na tłokowe - o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka i na rotacyjne - o obrotowym ruchu organu roboczego.
Sprężarki wirowe dzieli się na promieniowe (o promieniowym przepływie gazu) i osiowe (o osiowym przepływie gazu).
Zastosowanie sprężarek tłokowych.
Sprężarki tłokowe znajdują szerokie zastosowanie do różnych celów w przemyśle i innych działach gospodarki, np. jako maszyny przewoźne i stałe do sprężania powietrza przeznaczonego do zasilania narzędzi pneumatycznych (budownictwo, górnictwo), do sprężania powietrza służącego do rozruchu wysokoprężnych silników spalinowych, do sprężania gazów w przemyśle chemicznym, do zasilania, włączania i wyłączania hamulców pneumatycznych, do ładowania butli gazem technicznym itp. Wydajność sprężarek tłokowych waha się w bardzo dużych granicach, tj. od bardzo małej do kilkunastu tysięcy m3/h gazu zassanego. Ciśnienie tłoczenia — od kilku dziesiątych do ponad 200 MPa. Zaletą sprężarek tłokowych jest zdolność wytwarzania bardzo wysokich ciśnień. Wadami są natomiast:
- duże wymiary i duża masa,
- konieczność -stosowania, zbiorników wyrównawczych (tłoczenie gazu dawkami),
- zanieczyszczenie gazu olejem używanym do smarowania cylindra.
Sprawność ogólna sprężarek tłokowych wynosi od 50 do 75%.
Zasada działania sprężarki tłokowej.
Sprężarka tłokowa składa się z korpusu (karteru) cylindra, głowicy wraz z umieszczonymi w niej zaworami i układu korbowego (tłoka połączonego sworzniem z korbowodem i z wału korbowego). Tłok wykonuje .ruch posuwisto-zwrotny. Gdy tłok porusza się na dół w cylindrze powstaje podciśnienie i pod wpływem różnicy ciśnień między ciśnieniem atmosferycznym i ciśnieniem w cylindrze otwiera się zawór ssący i powietrze napływa do cylindra. Jest to suw ssania. Gdy tłok osiągnie skrajne dolne położenie i rozpoczyna ruch w górę, zawór ssący zamyka się i następuje sprężanie powietrza znajdującego się w cylindrze. W miarę przemieszczania się tłoka ciśnienie w cylindrze wzrasta. Gdy uzyska ono wielkość wyższą od ciśnienia tłoczenia zawór tłoczny otwiera się i powietrze zostaje wytłoczone przez tłok z cylindra. Trwa to do momentu, aż tłok nie osiągnie skrajnego górnego położenia. Od tej chwili cykl się powtarza.
Rodzaje sprężarek tłokowych.
Ze względu na przebieg pracy sprężania, sprężarki tłokowe dzieli się na jednostopniowe i wielostopniowe. Pod względem budowy sprężarki tłokowe dzieli się na:
- jednocylindrowe i wielocylindrowe,
- stojące i leżące, o jednostronnym lub dwustronnym działaniu tłoka.
Zasada pracy sprężarek rotacyjnych.
Działanie sprężarek rotacyjnych polega na zasysaniu i sprężaniu gazu dawkami, przy czym ich organ roboczy wykonuje ruch obrotowy, a nie posuwisto-zwrotny. Sprężarki tego typu są stosowane do sprężania gazów, gdy ciśnienie nie przekracza l MPa, a są wymagane duże wydajności, dochodzące do 10 000 m3/h.
Przykładami tego typu sprężarek są sprężarki łopatkowe i sprężarki z wirującymi tłokami.
Zasada działania sprężarek wirowych odśrodkowych.
Zasada działania sprężarek odśrodkowych jest taka sama jak pomp wirowych. Gaz jednak w przeciwieństwie do cieczy, jest łatwo ściśliwy i w czasie jego przepływu przez sprężarkę następuje wzrost jego ciśnienia i temperatury. Sprężarki odśrodkowe są budowane podobnie jak pompy, jako jednostopniowe i wielostopniowe.
Przykłady zastosowania sprężarek wirowych odśrodkowych.
Sprężarki wirowe odśrodkowe znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki do sprężania dużych objętości powietrza, np.:
- w lotnictwie – niezbędne do pracy silników tłokowych i odrzutowych,
- w górnictwie – do wytwarzania ciśnienia służącego do napędu różnych narzędzi pneumatycznych,
- w hutnictwie – jako dmuchawy niezbędne przy wytapianiu i stali.
Sprawność ogólna sprężarek odśrodkowych wynosi 50 do 70%, natomiast ich maksymalne wydajności dochodzą do 170 m3/s (ok. 610 000 m3/h).