Что такое воздушные компрессоры и как они работают?

Воздушные компрессоры

Воздушные компрессоры — эффективные устройства, которые вносят значительный вклад в большинство повседневных производственных процессов. Это механические устройства, которые сжимают воздух, уменьшая его объем и одновременно вызывая повышение давления.

Эти устройства необходимы для обеспечения питания различных инструментов, производственных процессов и оборудования. Их можно использовать на индивидуальной основе в качестве пневматических инструментов для отделки поверхностей или для выработки энергии для пневматических силовых систем и оборудования для ремонта автомобилей.

История появления воздушных компрессоров

В 1500 г. до н.э. производство металлов было на пике, и мастера, работавшие с основными инструментами, осознали, что для плавления золота и меди необходимы более высокие температуры. Таким образом, давление воздуха было критическим для поддержания огня.

Следовательно, необходимо было удовлетворить потребность в более сильном сжатом воздухе, что привело к изобретению первого типа компрессора, известного как сильфон. Он состоял только из кожаных мешков для перекачки воздуха, но позже был модифицирован за счет добавления ручек и впускных клапанов, которые облегчили непрерывную работу.

Как работают воздушные компрессоры?

Воздушный компрессор с помощью широкого диапазона процессов всасывания втягивает все больше и больше воздуха в резервуар для хранения и по мере того, как воздух накапливается внутри, его давление в конечном итоге увеличивается. Когда резервуар достигает своего предела, компрессор автоматически отключается. Воздух внутри задерживается до тех пор, пока он не будет использован. Его можно использовать для использования его кинетической энергии, когда он покидает резервуар, когда он подвергается сбросу давления.

При продолжающемся выпуске воздуха резервуар достигает нижнего предела, и снова компрессор автоматически включается и всасывает воздух для создания давления в резервуаре. Мощность воздушных компрессоров измеряется в кубических футах в минуту, что означает потребление воздуха в кубических футах в минуту. Бар давления и мощность в кВт — некоторые другие важные измерения, которые помогают понять работу сжатого воздуха. Расход стержня также можно определить по скорости на выходе.

Воздушные компрессоры в основном состоят из двух компонентов:

• Механизм, сжимающий воздух
• Источник энергии для этого механизма

Процесс сжатия требует большого количества энергии, которое может быть получено от таких устройств, как электродвигатель , коробка отбора мощности или двигатель, работающий на газе. Как только устройство сжатия включено, механизмы сжатия вступают в силу и начинают сжатие. Эти механизмы могут быть крыльчатками, поршнями или лопатками. Таким образом, компрессор может втягивать воздух, временно накапливать его, тем самым преобразовывая механическую энергию в пневматическую.

В конструкции воздушного компрессора производители в прошлом отдавали предпочтение продуктам, работающим на природном газе. Причина в том, что природный газ доступен по цене и потребляет меньше энергии. В последнее время качественные воздушные компрессоры были модифицированы для использования в качестве источников энергии, чего раньше не было.

Ранее компрессоры были известны для повседневного использования, например, для накачивания, очистки и обработки поверхностей. В то же время производители автомобилей начинают использовать и экспериментировать с пневматической энергией, вырабатываемой воздушными компрессорами, поскольку они неустанно ищут альтернативы двигателям внутреннего сгорания.

По степени сжатия и результирующему давлению воздушные компрессоры можно разделить на компрессоры, работающие при низком давлении, на компрессоры среднего давления и, наконец, на воздушные компрессоры высокого давления.

Промышленные воздушные компрессоры

Эффективность промышленных компрессоров стала возможной благодаря некоторым методам сжатия, которые сгруппированы в два, а именно:

Положительное смещение. Динамическое смещение. Компрессоры прямого вытеснения работают, направляя воздух внутрь камеры. Затем объем камеры последовательно уменьшается, в результате происходит сжатие воздуха. Когда в камере достигается максимальное давление, это позволяет клапану открыться для выпуска воздуха в выпускную систему, которая расположена за пределами камеры сжатия. В ходе этого процесса разработано несколько компрессоров, в том числе:

• Положительное смещение
• Динамическое смещение

Затем они указываются в соответствии с:

Винтовые компрессоры

• Уровни сжатия
• Техника охлаждения (масло, воздух, вода)
• Энергетическая техника (пар, мотор или двигатель)
• Способ смазки (масляный, безмасляный)

Они попадают в категорию компрессоров прямого вытеснения. Компрессоры состоят из двух закрытых роторов, работающих на сжатие воздуха. Обращает на себя внимание отсутствие клапанов. Агрегаты также охлаждаются воздухом или водой.

Для компрессоров этого типа охлаждение спроектировано таким образом, чтобы охлаждение происходило внутри компрессора. Таким образом, все рабочие части не подвергаются воздействию экстремальных температур, возникающих в результате эксплуатации. Таким образом, ротационный компрессор непрерывно работает с водяным или воздушным охлаждением.

Преимущество винтового воздушного компрессора заключается в простоте эксплуатации и обслуживания. Более того, регулирование производительности этих устройств достигается за счет изменения скорости и изменения рабочего объема компрессора. Чтобы добиться смещения компрессора, стратегически размещен интегрированный золотниковый клапан. При уменьшении компрессии он запускает открытие золотникового клапана, выбрасывая воздух.

В безмасляном ротационном воздушном компрессоре используются воздушные форсунки для сжатия воздуха, при этом гарантируя, что масло внутри камеры сжатия не будет отдавать фактический воздух, не содержащий масла. Безмасляный винтовой компрессор может иметь водяное или воздушное охлаждение, что обеспечивает такую ​​же гибкость, как и маслозаполненные роторные компрессоры.

Поршневые воздушные компрессоры

Это тип поршневых компрессоров. То есть, чтобы увеличить давление воздуха, уменьшают его объем. Этот процесс можно объяснить тем, что компрессор всасывает воздух, удерживает его в помещении, а затем увеличивает его давление. Это достигается за счет поршня, который в основном действует как сжимающий и вытесняющий элемент.

Некоторые из имеющихся в продаже поршневых компрессоров:

• Одноступенчатые компрессоры
• Двухступенчатые компрессоры

Одноступенчатые компрессоры работают при давлении от 70 до 100 фунтов на квадратный дюйм, а двухступенчатые компрессоры работают при более высоком давлении от 100 до 250 фунтов на квадратный дюйм.

В поршневом компрессоре он называется одностороннего действия в тех случаях, когда сжатие использует одну сторону поршня. Когда компрессор включает две стороны поршня во время сжатия, это называется двойным действием.

Для поршневых компрессоров снижение нагрузки имеет важное значение и достигается за счет разгрузки рабочих цилиндров. Это удобно выполнять путем нагнетания сжатого воздуха в цилиндр или путем пропускания воздуха снаружи или внутри компрессора.

Более того, управление мощностью достигается за счет изменения скорости в устройствах, которые зависят от мощности двигателя, контролируя подачу топлива в двигатель. Кроме того, поршневые компрессоры могут иметь водяное или воздушное охлаждение как в режиме с маслом, так и без него.

Аналогичным образом при динамическом перемещении кинетическая энергия преобразуется в давление. Основные промышленные компрессоры этой категории:

Центробежные компрессоры

Центробежные компрессоры относятся к динамическим компрессорам, поэтому они зависят от передачи энергии, получаемой от вращающегося рабочего колеса, и передачи ее в воздух. Следовательно, они создают большое давление за счет преобразования энергии импульса вращающегося рабочего колеса.

По этой причине центробежные компрессоры предназначены для вращения с очень высокой скоростью по сравнению с другими компрессорами. Поток внутри центробежных компрессоров находится в непрерывном состоянии. Таким образом, они рассчитаны на большую емкость.

Один из традиционных методов регулирования производительности — регулировка направляющих лопаток. При закрытии направляющих лопаток производительность и объем уменьшаются. Они включают безмасляный воздушный компрессор.

Виды воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры бывают самых разных типов. В воздушные компрессоры возвратно — поступательные основном выполняют сжатие за счет использования поршней , которые в конечном счете , обеспечивают заметные возможности вывода. Более того, они экономичны. В ротационных винтовых воздушных компрессорах их конфигурация основана на обычных воздушных компрессорах со смазкой, которые имеют конструкцию безмасляного воздушного компрессора. И последнее, но не менее важное: центробежные компрессоры предназначены для безмасляной работы.

Конструкция воздушных компрессоров во многом определяет цель, которую должен выполнять каждый тип компрессора. Винтовые и поршневые воздушные компрессоры могут изготавливаться с конструкцией, аналогичной переносным воздушным компрессорам. Стационарные воздушные компрессоры могут иметь ограниченную портативность, но они производят большую мощность быстрым и эффективным способом.

Конструкция безмасляного компрессора была использована в модели другого типа — роторного воздушного компрессора. Ротационные воздушные компрессоры доступны в различных размерах.

Воздушные компрессоры могли работать от газового двигателя или электричества. Электрические воздушные компрессоры имеют шнур питания , а 12-вольтный воздушный компрессор всегда оснащен 12-вольтовыми батареями, которые можно быстро перезарядить от автомобильного прикуривателя или от электрической розетки. Когда покупатель намеревается приобрести воздушный компрессор, он может получить в свое распоряжение новый или подержанный.

Бывший в употреблении компрессор можно надлежащим образом обслуживать и поддерживать в отличном состоянии в течение длительного времени, что позволяет сэкономить значительную сумму, и при этом он может превосходно поставляться в комплекте.

Области применения воздушных компрессоров:

• Накачивание шин, обработка поверхности и очистка деталей в автомобильной промышленности.
• Применение газовых насосов
• Электроинструменты также используют воздушные компрессоры для эффективного выполнения своих функций. Эти инструменты включают отбойные молотки, игольчатые скалеры, отбойные молотки, спусковые механизмы / лебедки и пневматические зубила. Другими важными инструментами, в которых используется воздушный компрессор, являются краскопульты, пистолеты для ногтей, сверла и шлифовальные машины. В пескоструйных аппаратах также используются воздушные компрессоры.
• Кроме того, воздушные компрессоры необходимы для подачи воздуха, который используется в системах очистки воздуха, доменных цехах, системах воздушных шлюзов, и не забывая о системах контроля температуры.
• Воздушные компрессоры также широко используются для наполнения металлических кислородных баллонов, используемых для глубоководных погружений.

Воздушные компрессоры производятся из трех металлов:

• Чугун
• Сталь
• Алюминий

Стоит отметить, что в случаях, когда необходимы легкие воздушные компрессоры, например, в портативных или мини-компрессорах, предпочтительно использовать пластмассы.

Что следует учитывать при выборе воздушного компрессора?

• Всегда проверяйте рабочую температуру, чтобы избежать перегрева устройства.
• Проверка перепада давления в фильтре сжатого воздуха
• Осмотрите на предмет утечек масла или воздуха.
• Наконец, примите решение, нужно ли заменять масло в компрессоре.

Воздушные компрессоры — внесли фундаментальный вклад в повседневные производственные процессы в отрасли. От небольших и простых воздушных компрессоров до более сложных по конструкции, все они направлены на эффективное упрощение повседневных операций. И по этой причине в обозримом будущем использование воздушных компрессоров будет продолжаться.

Типы воздушных компрессоров

• Воздушные компрессоры на 12 вольт — это аппараты, которым требуется 12 вольт мощности для уменьшения объема воздуха в резервуаре с целью повышения давления.
• Осевые компрессоры имеют поток в осевом направлении за счет тангенциального ускорения воздуха с лопастями, прикрепленными к роторам. Это увеличивает кинетическую энергию воздуха и рассеивает ее через статические лопасти, увеличивая его давление.
• Центробежные компрессоры воздействуют на воздух лопатками на вращающееся рабочее колесо. Вращательное движение воздуха вызывает выходящую скорость из центробежной силы, а затем диффузор преобразует эту исходящую скорость в давление.
• Компрессоры — это механизмы, используемые для сжатия воздуха до уровня выше атмосферного.
• Мембранные компрессоры обеспечивают сжатие с помощью изгибающейся диафрагмы, которая перемещается вперед и назад в закрытой камере; конструкция представляет собой переделку концепции поршневого поршня. Движение шатуна под диафрагмой вызывает изгиб, и требуется лишь короткий ход для создания эффектов давления, аналогичных эффектам поршневого компрессора с возвратно-поступательным движением.
• Компрессоры двойного действия используют обе стороны поршня для сжатия воздуха как при прямом, так и при обратном ходе.
• В эжекторных компрессорах используется струйная струя высокого давления. Привод потока передается на низкое давление воздуха.
• Электрические воздушные компрессоры — это машины, которые используют электрическую энергию для сжатия воздуха перед выпуском его в форме высокой энергии.
• Компрессоры со свободным поршнем имеют регулируемый поршень сжатия, который перемещается по длине стальной колонны цилиндра. Направляющий поршень и поршень сжатия сталкиваются на обратном ходе, потому что сжатый воздух отталкивает поршень сжатия на последней стадии.
• Газовоздушные компрессоры — это машины, работающие на газе, которые уменьшают объем воздуха, чтобы использовать сжатый воздух для энергии.
• Промышленные воздушные компрессоры — это механические устройства, используемые в промышленных целях, которые подают воздух с давлением выше атмосферного.
• Лабиринтные компрессоры безмасляные и работают без поршневых колец. Серия лабиринтов создает уплотнение между стенкой цилиндра и поршнем.
• Компрессоры с жидкостным кольцом имеют только одну движущуюся часть — вал крыльчатки. Рабочая жидкость, вращающаяся в корпусе, образует жидкостное кольцевое уплотнение, а воздух поступает через всасывающий канал, перемещается между лопастями рабочего колеса и сжимается перед выпуском.
• В кулачковых компрессорах используются два сопрягаемых кулачка на разных валах, которые вращаются в противоположных направлениях, чтобы захватывать поступающий воздух и прижимать его к корпусу. Лопастные компрессоры обеспечивают очень высокие потоки в диапазонах давлений между компрессорами непрямого вытеснения и другими типами установок прямого вытеснения.
• Мини-воздушные компрессоры — это машины, которые уменьшают объем воздуха, чтобы создать в нем давление и преобразовать механическую энергию в пневматическую. Затем сжатый воздух можно использовать для различных целей; Однако из-за ограниченного размера мини-воздушных компрессоров выходная мощность мала и составляет 250 фунтов на квадратный дюйм (PSI).
• Компрессоры непрямого смещения зависят от движения для передачи энергии от ротора компрессора воздуху. Первоначальное ускорение воздуха создает отрицательное (всасывающее) давление во входном отверстии, которое втягивает воздух.
• Безмасляные воздушные компрессоры обеспечивают воздухом и энергией различные инструменты, оборудование и производственные процессы в отраслях, где требуется чистый воздух.
• Переносные воздушные компрессоры — это переносные системы, для которых не требуется электрическая розетка.
• Компрессоры прямого вытеснения работают, последовательно задерживая объем воздуха и уменьшая его, тем самым увеличивая давление. Количество выделяемого тепла увеличивается пропорционально росту давления, что приводит к значительному повышению температуры воздуха и самого компрессора.
• Поршневые компрессоры перемещают поршень в верхнюю часть цилиндра для создания сжатия. Для них требуется водяное или воздушное охлаждение.
• Ротационные компрессоры уменьшают объем воздуха, сжимая его между взаимодействующими, вращающимися в противоположных направлениях компонентами, которые нагнетают воздух в резервуар.
• Винтовые компрессоры используют два ротора, вращающихся в противоположных направлениях, которые синхронно вращаются. Когда воздух входит в герметичную камеру, роторы вращаются, уменьшая объем захваченного воздуха и направляя его сжатым через выпускное отверстие при заданном уровне давления.
• Компрессоры с наклонной шайбой перемещают поршни параллельно коленчатому валу посредством кулачка или пластины, установленной на валу в осевом направлении и наклоненной к нему.
• Пластинчатые компрессоры имеют эксцентрично установленный ротор, который является единственной подвижной частью и вращается внутри статора. Когда ротор вращается, центробежная сила выталкивает лопатки из их пазов, образуя ячейки сжатия, и это перекачивающее действие лопаток, скользящих внутрь и наружу, перемещает воздух со стороны впуска компрессора к стороне выпуска.

Термины и детали воздушных компрессоров

Последующее охлаждение — отвод тепла после завершения процесса сжатия.

Регулятор давления воздуха — компонент воздушного компрессора, который позволяет пользователю регулировать давление воздуха в воздушной линии.

Обратный поток — состояние, вызванное разницей в давлении, при котором воздух будет течь обратно в распределительные трубы, а не в предполагаемом направлении.

Корпус — элемент, в котором находится ротор и связанные с ним внутренние компоненты воздушного компрессора. Сюда входят встроенные впускные и выпускные патрубки.

Давление разрушения — наименьшее значение перепада давления, которое может выдержать без деформации.

Коэффициент сжатия / давления — отношение абсолютного давления на входе к абсолютному давлению на выходе. Степень сжатия / давления обычно применяется к одноступенчатому сжатию, но может также применяться к полному многоступенчатому компрессору.

Цилиндр — поршневой отсек в приводе или поршневом компрессоре.

Нагнетательный трубопровод — трубопровод между доохладителем и компрессором и воздушным ресивером и охладителем-сепаратором.

Привод — ременная передача с фланцевым креплением, двигатель или прямое соединение между двигателем или двигателем и компрессором.

Полная нагрузка — Работа воздушного компрессора на полной скорости с полностью открытыми впуском и выпуском воздуха, обеспечивающими верхний предел расхода воздуха.

Направляющая лопатка — регулируемая неподвижная часть, которая направляет поток воздуха, приближающийся к входному отверстию крыльчатки.

Рабочее колесо — компонент вращающегося элемента динамического компрессора, который передает энергию текущей среде за счет центробежной силы. Рабочее колесо состоит из лопастей, которые вращаются вместе с валом.

Обратный клапан резервуара — клапан, предназначенный для предотвращения выскальзывания давления и объема воздуха из резервуара компрессора обратно в головки компрессора, когда компрессор не работает.

Интеркулер — теплообменники которые устраняют тепло, выделяемое при сжатии между ступенями компрессора.

Коэффициент нагрузки — отношение максимальной номинальной нагрузки компрессора к средней нагрузке компрессора в течение определенного периода.

Управление нагрузкой / разгрузкой — метод управления, который позволяет компрессору работать либо без нагрузки, либо с полной нагрузкой, в то же время, когда привод остается на постоянной скорости. Управление загрузкой / разгрузкой — это попытка согласовать доставку по воздуху с потребностями.

Максимальное номинальное давление — самый высокий уровень давления, рекомендованный для компрессора.

Цилиндры компрессора без охлаждения — Цилиндры компрессора на поршневом компрессоре, которые работают с низкой степенью сжатия и претерпевают небольшие изменения температуры. Они используются в основном в нефтяных и газовых месторождениях.

Давление на входе — полное давление (статическое плюс скорость) на входном фланце компрессора.

Повышение давления — разница между давлением всасывания и давления нагнетания

Ротор — вращающийся элемент компрессора. Он состоит из рабочего колеса и вала и может иметь втулки вала и устройство для балансировки тяги.

Вал — часть, к которой прикреплены вращающиеся элементы и через которую передается энергия от первичного двигателя.

Втулки вала — механизмы, используемые для позиционирования рабочего колеса или защиты вала.

Подошва — подушка, на которой установлен компрессор. Он имплантируется в бетон и обычно металлический.

Устройство для уравновешивания тяги — часть вращающегося элемента, компенсирующая тягу рабочих колес компрессора.