Compresoare cu piston

Compresoare cu piston

Compresoarele cu piston fac parte din familia compresoarelor volumice alternative si pot fi de trei tipuri constructive:

- deschis, reprezentat in figura 1 (anexe);

- semiermetic, reprezentat in figura 2 (anexe);

- ermetic, reprezentat in figura 3 (anexe).

Compresoarele deschise se pot cupla cu motoare separate, de tip electric sau termic si pot vehicula orice tip de agent frigorific. In general sunt utilizate pentru puteri frigorifice medii si mari.

Compresoarele semiermentice sunt cuplate direct la un motor electric inchis intr-un carter demontabil comun. Nu pot vehicula decat freoni si se utilizeaza pentru puteri medii.

Compresoarele ermetice se aseamana cu cele semiermetice, dar sunt inchise impreuna cu motorul intr-o carcasa etansa nedemontabila (sudata). Nu pot vehicula decat freoni si se utilizeaza pentru puteri mici si medii.

Din punct de vedere constructiv, compresoarele frigorifice nu se diferentiaza fundamental de cele utilizate pentru alte gaze.

- in general compresoarele sunt cu simplu efect;

- comprimarea se realizeaza politropic;

- in compresoarele industriale sunt foarte utilizate supapele cu discuri inelare, care se intalnesc uneori si in cele semiermetice, in locul supapelor lamelare;

- racirea cilindrilor este cel mai adesea realizata de vaporii aspirati, care in consecinta se incalzesc in procesul de aspiratie;

- racirea vaporilor in timpul comprimarii se poate realiza prin injectie de agent frigorific lichid (ceea ce prezinta insa pericolul producerii de lovituri hidraulice, deci nu este o metoda utilizata in mod curent);

- comprimarea in doua trepte este avantajoasa daca raporul de comprimare depaseste valoarea 7, sau daca temperatura finala de refulare depaseste valoarea de 125 . 135 C;

- intre treptele de comprimare se realizeaza raciri intermediare, de regula cu apa sau cu aer.

Cilindrii - pot fi prelucrati prin procedee de precizie ridicata, direct in corpul carterului, pana la suprafata oglinda, sau pot fi realizati din camasi amovibile prelucrate din fonta extrafina centrifugata, avand tot suprafata oglinda. Partea inferioara a camasii se monteaza pe carter, iar in partea superioara a acesteia se monteaza supapele de aspiratie.

Diametrul interior defineste alezajul D, exprimat in milimetri. Chiulasa care inchide cilindrii poate sa fie comuna pentru mai multi cilindri.

Pistonul este realizat din aliaj de aluminiu, cu o prelucrare particulara a capului, conforma cu forma supapelor, in scopul reducerii la minim a spatiului mort. Pistonul este prevazut cu doi sau trei segmenti din fonta cromata si un segment raclor pentru uleiul de ungere.

In fusta pistonului sunt prevazute orificiile pentru montarea boltului, realizat sub forma tubulara din otel de inalta rezistenta (90 kgf/mm2). Pe bolt este asamblat piciorul bielei.

Deplasarea pistonului intre punctul mort interior si punctul mort exterior, constituie cursa S, exprimata in milimetri si indicata de firmele constructoare in cataloage.

Pentru a mentine viteza vaporilor la trecerea acestora prin supape, intr-un domeniu de valori convenabile, se realizeaza rapoarte D/S de ordinul 1,3 . 1,4. In plus, in general nu se depaseste o viteza medie liniara a pistoanelor u, de 4 m/s.

Supapele - ca si la majoritatea compresoarelor pentru diverse gaze, sunt realizate din discuri inelare concentrice, cele de aspiratie la periferie, iar cele de refulare in zona axiala, ca in figura 4 (anexe) Cursa supapelor este redusa, iar sectiunile de trecere se calculeaza pe baza urmatoarelor viteze:

- 30 . 40 m/s pentru freoni;

- 50 . 60 m/s pentru amoniac.

Canale sau colectoare - vaporii de agent frigorific sunt admisi in cilindrii si sunt evacuati din acestia prin intermediul canalelor sau colectoarelor, care sunt realizate in carter sau in afara acestuia. Ultima solutie constructiva evita supraincalzirea vaporilor aspiratilor datorita contactului cu masa metalica a carterului, care in timpul functionarii compresorului este calda.

Coeficientul de debit - Spatiul mort al compresoareelor frigorifice este situat intre 1 . 4%, iar coeficientul de debit depinde de natura agentului frigorific, in particular de valoarea exponentului politropic.

Compresoare ermetice si semiermetice

Aceste tipuri de masini sunt specifice tehnicii frigului, deoarece freonii protejeaza infasurarile electrice, ceea ce permite introducerea motorului in fluxul de agent frigorific vehiculat de compresor.

Principlul avantaj al acestor masini este ca pe acelasi arbore se gasesc motorul electric si ambielajul compresorului. In plus ansamblul se introduce intr-o singura carcasa etansa pentru agentul frigorific, dispar problemele de aliniere a motorului cu compresorul si problema traversarii carterului de catre vibrochen, ca si problema garniturii mecanice.

Compresoarele ermetice sunt complet incluse intr-o carcasa metalica sudata si etansa care face inaccesibile partile mobile si nu permite interventiile in interior.

Compresoarele semiermetice permit demontarea atat a motorului cat si a compresorului, facand posibile interventii mecanice de intretinere si depanare.

Fata de compreso arele deschise, cele ermetice si semiermetice se disting prin urmatoarele particularitati:

Agentii frigorifici - nu pot fi decat fluide neutre din punct de vedere al sistemului electric: de exempu R134a, sau R22. Vaporii de agent frigorific, aspirati sunt utilizati pentru racirea infasurarilor electrice ale statorului si rotorului inainte de a ajunge in camera de aspiratie. Pentru temperaturi de vaporizare coborate (de exemplu -30 C), daca debitul masic de vapori aspirati de compresor nu este suficient pentru racirea motorului electric, trebuie prevazute ventilatoare exterioare pentru racirea carterului.

Puterea maxima - cu rare exceptii nu poate sa depaseasca 45 kW pentru compresoarele semiermetice, respectiv 30 kW pentru compresoarele ermetice.

Supapele - sunt in general cu lamele. Trebuie retinut insa ca masinile moderne utilizeaza din ce in ce mai mult supape asemanatoare cu cele ale compresoarelor industriale.

Aspiratia vaporilor se realizeaza traversandu-se placa supapelor. Supapa de aspiratie este inelara, iar cea de refulare, supapa DISCUS, este o piesa cilidro-conica realizata dintr-un material plastic avand urmatoarele proprietati: este usor, elastic, rezistent la actiunea uleiurilor si a agentilor frigorifici, la temperaturi ridicate (pana la 480 C). In plus, zgomotele produse de supapele metalice sunt practic eliminate. Utilizarea supapei de aspiratie inelara, necesita o prelucrare mecanica particulara a capului pistonului, in vederea reducerii la minim a spatiului mort, in limitele tolerantelor de fabricatie. Prin utilizarea acestui sistem se obtin randamente superioare si uzuri mecanice mai reduse.

Carterul - este turnat dintr-o singura bucata si constituie atat corpul compresorului cat si al motorului, prezentand uneori si aripioare de racire. Este inchis pe partea compresorului de suportul lagarului palier si al pompei de ulei, iar pe partea motorului, de un capac pe care este prevazut un robinet de aspiratie, iar in interior un filtru pentru vaporii aspirati.

Cilindrii - sunt in general in numar de 2-3 in linie, 4 in V si 6 in W. Sunt prelucrati direct in corpul carterului. Capacele cilindrilor sunt tot din fonta ca si carterul, iar gura de vizitare este realizata pe partea compresorului. Se pot monta si doua compresoare in tandem, caz in care mai exista o piesa intermediara care leaga cele doua motoare montate spate in spate.

Variatia puterii frigorifice - este in general mai simplu de realizat decat la compresoarele industriale. Cele doua sisteme mai des intalnite sunt urmatoarele:

- obturarea intrarii vaporilor in doi cilindri simultan;

- deschiderea unui orificiu de scurtcircuit intre doi cilindri

Pornirea in sarcina redusa - se realizeaza prin utilizarea de obturatori sau a unui circuit exterior de by-pass cu un robint solenoidal de comanda.

Ungerea - in general se realizeaza sub presiune, cu o pompa de ulei care trebuie sa fie obligatoriu reversibila, sensul de rotatie al compresorului putand sa fie indiferent.

Elemente auxiliare ale compresoarelor

Separator de ulei - Este amplasat la refularea compresorului si are ca scop separarea unei parti cat mai mari din uleiul antrenat de agentul frigorific din sistemul de ungere, pentru a-l intoarce in carterul compresorului. Separarea se bazeaza pe diferenta de densitate dintre cele doua fluide si pe modificarea energiei cinetice a acestora, care se poate produce in mai multe moduri: centrifugare, modificarea brucsa a directiei de curgere si cresterea brusca a sectiunii de curgere.

Aparate de masura - Sunt indispensabile pentru verificarea conditiilor de functionare ale compresoarelor si sunt reprezentate in principal de:

- manometre sau traductori electronici de presiune, care se monteaza pe conductele de aspiratie si de refulare ca si pe circuitul de ulei;

- termometre sau traductori electronici de temperatura, care se monteaza in aceleasi puncte ca si manometrele.

Dispozitive de siguranta - Sunt dispozitive necesare pentru protectia masinii impotriva situatiilor anormale de functionare, care ar putea produce pagube materiale sau accidente. Exista doua categorii de asemenea dispozitive: cu utilizare obligatorie si cu utilizare facultativa.