§ 34. Воздушные компрессоры, их конструкции и применение
Машины, предназначенные для сжатая воздуха и подачи его в воздушную магистраль судна, называются компрессорами. Сжатый воздух применяют на судах для пуска двигателей внутреннего сгорания, для работы высоконапорных паровых котлов, для работы пневматического инструмента, для специальных целей и т. п. Поэтому компрессоры можно встретить как на больших, так и на малых судах. По конструкции компрессоры, как и насосы, бывают поршневые, лопастные (осевые и центробежные), зубчатые и струйные. Наибольшее применение на судах имеют поршневые и лопастные компрессоры. Последние называют также турбокомпрессорами, учитывая их сходство с реактивными турбинами.
Поршневые компрессоры. Эти компрессоры используют для получения высоких давлений при умеренной производительности. По принципу действия поршневые компрессоры аналогичны поршневым насосам: воздух сжимается в цилиндре при помощи поршня, совершающего возвратно-поступательное движение. Устройство поршневого вертикального компрессора одинарного действия, одноступенчатого, с водяным охлаждением показано на рис. 103. Приводом компрессора может служить двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель. Коленчатый вал 14 компрессора, получающий вращение от привода, соединен с поршнем 12 через шатун 13. Поршень, расположенный в цилиндре 2 компрессора, совершает возвратно-поступательное движение, всасывая и сжимая воздух, который поступает в цилиндр по всасывающему патрубку 9 через клапан 10. Перед поступлением в цилиндр воздух предварительно очищается от механических примесей в фильтре 8.
Рис. 103. Поршневой вертикальный компрессор.
При движении поршня 12 вверх сжатый воздух через нагнетательный клапан 4 проходит в клапанную коробку, а из нее — в воздухосборник. Когда давление в воздухосборнике превысит допустимое, сработает регулятор 5, который через трубку 7 откроет всасывающий клапан 10 и будет держать его в открытом положении при поступательном движении поршня. Для охлаждения сжатого воздуха с обеих сторон компрессора предусмотрен воздухоохладитель, в водяную рубашку 3 которого по патрубку 11 поступает холодная вода, отводимая затем по патрубку 6 в охлаждающую систему.
Для смазки движущихся частей и подшипников компрессора применяют масло, заливаемое в поддон картера 1 и забираемое оттуда через масляный фильтр 15.
За компрессором устанавливают воздухосборник в виде прочного резервуара объемом не менее 12—20-кратного объема цилиндра компрессора. Воздухосборник служит для выравнивания давления подаваемого в систему воздуха, а также для очистки его
от масла и влаги, попавших в сжатый воздух при его движении в компрессоре.
Для получения сжатого воздуха высокого давления применяют многоступенчатые поршневые компрессоры, в которых процесс сжатия воздуха осуществляется при проходе его через ряд последовательно установленных цилиндров (от двух до четырех).
Лопастные компрессоры (турбокомпрессоры). Лопастные компрессоры применяют для получения высокой производительности при умеренном давлении воздуха или газа. Сжатие воздуха происходит в результате изменения скорости его движения при вращении лопастных колес. Обычно турбокомпрессоры изготовляют многоступенчатыми (три-четыре ступени) для получения более высокого давления воздуха. В качестве привода могут служить электродвигатель, паровая и газовая турбины.
Устройство трехступенчатого турбокомпрессора приведено на рис. 104. Компрессор состоит из ротора (вала) 4 с насаженными на него лопастными колесами 3 и статора 1 в виде кожуха, разделенного кольцевыми камерами на отдельные ступени. В каждой камере расположено по одному лопастному колесу, поэтому число камер равно числу ступеней компрессора. Камеры устроены так, что они могут сообщаться между собой только через каналы рабочих колес.
Рис. 104. Трехступенчатый горизонтальный лопастной турбокомпрессор.
Вследствие быстрого вращения первого колеса воздух всасывается через открытую часть ступицы со стороны вала и увлекается по каналам ротора. При этом у входа в каналы создается разрежение, а у выхода из каналов давление повышается. Выходя из первого колеса, воздух попадает в кольцевое пространство, называемое диффузором 5, из него — во второе рабочее колесо, затем в диффузор и в третье колесо (путь воздуха показан стрелками). При переходе из одного рабочего колеса в другое давление воздуха все время возрастает, сжимаемый воздух нагревается и нуждается з охлаждении. Для спрямления потока воздуха турбокомпрессор, как и центробежный насос, имеет направляющие аппараты 2. По сравнению с поршневыми компрессорами турбокомпрессоры имеют некоторые преимущества (отсутствие клапанов, непрерывность всасывания и нагнетания, меньшие габариты).