Поршневой холодильный компрессор. Принцип работы и устройство.
Основным и наиболее ответственным компонентом любой холодильной установки, от бытового холодильника до промышленной машины, является компрессор. Он служит для создания разности давлений и обеспечения основных процессов в системе. Холодильный компрессор всасывает хладагент в виде пара с низким давлением и температурой, сжимает его и нагнетает с высоким давлением и температурой в конденсатор.
Наибольшее распространение в холодильной технике получили поршневые компрессоры. Принцип их работы основан на возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре.
Принцип работы поршневого холодильного компрессора.
В поршневом компрессоре возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре обеспечивается за счет вращения коленчатого вала. Вращение коленвала создается за счет работы электродвигателя. Поршневой компрессор может иметь один, два, три, четыре, шесть и восемь цилиндров. За один полный оборот коленчатого вала поршень совершает два хода между двумя крайними положениями и в каждом его цилиндре выполняется полный рабочий процесс.
Рассмотрим работу поршневого компрессора на примере простейшего варианта с одним цилиндром и соответственно одним поршнем. Весь рабочий процесс можно разделить на две части: фаза всасывания и фаза нагнетания.
Рисунок 1. Принцип работы поршневого холодильного компрессора: а) – процесс всасывания, б) – процесс нагнетания
Процесс всасывания поршневого компрессора.
При движении поршня (3) вниз от крайней верхней точки, в рабочей зоне (8) создается разряжение за счет увеличения объема полости цилиндра. И как только давление в рабочей области цилиндра (8) станет ниже давления в полости всасывания (11), всасывающий клапан (12) открывается, и пары хладагента из испарителя попадают в цилиндр (4).
Процесс нагнетания поршневого компрессора.
При движении поршня (3) вверх от крайней нижней точки, в рабочей зоне (8) давление растет, за счет уменьшения объема полости цилиндра (8) и сжатия паров хладагента. При увеличении давления всасывающий клапан закрывается, и как только давление в рабочей зоне (8) становится выше, чем в области нагнетания (7), нагнетательный клапан (1) открывается и газ поступает в конденсатор. В рабочем процессе поршневого компрессора невозможно полностью использовать весь объем цилиндра. Остается минимальное расстояние между поршнем в крайней верхней точке и крышкой цилиндра (10). Это пространство является вредным, за счет него образуются лишние потери в работе компрессора.
Так, при обратном ходе поршня, оставшаяся часть паров хладагента расширяется до давления в области всасывания (9), только после этого открывается всасывающий клапан (12). Рабочий процесс повторяется.
Устройство поршневого холодильного компрессора
Рассмотрим устройство холодильного поршневого компрессора на примере шестицилиндрового полугерметичного компрессора фирмы Bitzer. Основные элементы конструкции поршневого компрессора показаны на рисунке 2.
Рисунок 2. Устройство поршневого холодильного компрессора
Большое внимание при работе поршневого компрессора уделяется его системе смазки. Смазывание рабочих, трущихся частей компрессора необходимо чтобы уменьшить их износ и увеличить срок службы поршневого компрессора. В зависимости от конструкции, смазка поршневого компрессора осуществляется методом разбрызгивания и с помощью встроенного масленого насоса.
Конструкция поршневого холодильного компрессора.
Поршневые компрессоры могут быть герметичными и полугерметичными, конструктивно размещаясь в одном корпусе с электродвигателем, и полугерметичными открытого типа, зацепляясь с электродвигателем через муфту или другую передачу. Преимуществом полугерметичных поршневых компрессоров перед герметичными является возможность в случае поломки разобрать его и заменить поврежденные детали, не меняя целиком компрессор.
Производительность поршневых компрессоров может регулироваться с помощью частотных преобразователей, изменяя скорость вращения вала компрессора. Кроме этого полугерметичные компрессоры могут менять производительность с помощью системы электромагнитных клапанов, позволяющих закрывать часть всасывающих клапанов или перепускать газ.
На сегодняшний день на рынке холодильной техники в России, и в Челябинске в частности, представлены такие производители поршневых компрессоров, как Bock, Bitzer, Frascold, Copeland, Maneurop, Aspera, L’Unite Hermetique. К сожалению, среди них нет пока ни одного российского производителя.