Поршневые компрессоры делят на одноступенчатые и двухступенчатые.
Одноступенчатые компрессоры. Каждая конструкция компрессора имеет условное обозначение. Обозначения марок компрессоров, находящихся в эксплуатации, следующие: А - аммиачный, Ф - хладоновый; затем указываются расположение цилиндров и степень герметичности компрессора: В - вертикальный, UU-образный, W - веерообразный, БС - бессальниковый, Г - герметичный, Гэ - герметичный с экранированным статором. За буквами цифрами указывается холодопроизводительность (в тысячах стандартных ккал/ч) при стандартном температурном режиме (t0 = -15 °C, tk = 30 °C, tп = -25 °C, tвс = - 10 °C); буквы за цифрами обозначают: РЭ - с электромагнитным регулированием холодопроизводительность.
Например, марка компрессора ФУУ-80РЭ расшифровывается следующим образом: хладоновый, UU-образный, холодопроизводительностью 80 тыс. стандартных ккал/ч (92,8 кВт), регулирование холодопроизводительности осуществляется электромагнитным отжатием всасывающих клапанов. Если марка компрессора начинается с цифр 22, это значит, что компрессор предназначен для работы на R22.
Узлы и детали конструкций компрессоров с различной холодопроизводительностью, но с одинаковым ходом поршня (50, 70 и 130 мм) максимально унифицированы и стандартизированы.
Унифицированными узлами и деталями являются: картеры, блок-картеры, валы, шатуны, поршни, поршневые пальцы, поршневые кольца, клапаны, сальники, масляные насосы.
Основные технические характеристики некоторых унифицированных одноступенчатых компрессоров, находящихся в эксплуатации на судах, приведены в табл. 2.3.
Компрессоры ФВ-6, ФВБС-6, ФУБС-9, ФУБС-12, ФУУБС-18, ФУУБС-25, АВ-100, ВУ-200, ВУУ-400 и некоторые другие с производства снимаются и заменяются новой серией унифицированных компрессоров универсальных конструкций для работы на разных хладагентах.
Унифицированный ряд средних компрессоров с ходом поршня 66 мм заменяет компрессоры с ходом поршня 70 мм, а некоторые крупные компрессоры с ходом поршня 82 мм заменяются компрессорами с ходом поршня 130 мм.
Основные параметры нового ряда поршневых одноступенчатых холодильных компрессоров, выпускаемых промышленностью, приведены в табл. 2.4, где номинальные холодопроизводительность и потребляемая мощность указаны для спецификационного режима t0 = -15 °C, tk = 30 °C, tвс = 20 °C. Для компрессоров типа П в таблице приведена мощность на валу компрессора, для остальных типов (ПГ и ПБ) - электрическая мощность. В марках новых компрессоров цифры обозначают номинальную холодопроизводительность в тыс. ккал/ч при работе на R22.
Компрессоры марок ПБ7, ПБ10, ПБ14 и ПБ20 максимально унифицированы с серийно выпускаемыми компрессорами марок 2ФВБС-4, 2ФВБС-6,2ФУБС-9 и 2ФУБС-12. Особенностью компрессоров этих марок ПБ является новая конструкция газового тракта, улучшающая теплотехнические показатели компрессоров. В компрессорах ПБ14 и ПБ20 применена новая конструкция маслонасоса с внутренним зацеплением.
Малые компрессоры.
По конструкции малые компрессоры делятся на сальниковые, бессальниковые и герметичные. Они применяются в холодильных шкафах, холодильных установках провизионных кладовых, автономных кондиционерах и домашних холодильниках. Компрессоры рассчитаны для работы на R12, R22, R142 и R502.
Герметичные компрессоры выпускают для трех режимов работы: среднетемпературного (марка ФГ) с диапазоном температуры кипения t0 = - 25 ÷ 10 °C, низкотемпературного (марка ФГН) с диапазоном температуры кипения t0 = (- 40) ÷ (- 25) °C, высокотемпературного (плюсового) (марка ФП) с диапазоном температуры кипения t0 - (- 10) ÷ 10 °С.
Компрессор ФГ-0,7 ~ 3 является базовым для других модифицированных герметичных компрессоров (технические характеристики компрессоров ФГ приведены в табл. 2.2).
Компрессор ФГ-0,7 ~ 3 (рис. 2.33) номинальной холодопроизводительностью 812 Вт (при t0 = - 15 °C, tk = 30 °С) - поршневой, двухцилиндровый, непрямоточный. В марках компрессоров вторая цифра указывает род применяемого тока (трехфазный ~3, однофазный ~ 1). Эксцентриковый вал со съемными противовесами 11 расположен вертикально, а два цилиндра, находящиеся под углом 90°, - горизонтально.
Между цилиндрами в корпусе 5 расположен общий нагнетательный глушитель 13. Цилиндры, глушитель и верхний подшипник эксцентрикового вала отлиты из серого чугуна заодно с корпусом, в верхнюю часть которого запрессован статор электродвигателя 4.
К нижней части корпуса прикреплен чугунный фланец, служащий нижним коренным подшипником. К фланцу прикреплена стальная термообработанная пятка, которая является опорой вала. Корпус компрессора укреплен в нижней половине герметичного кожуха 6 на трех пружинных подвесках 8.
На шатунных шейках эксцентрикового вала 10 размещены бронзовые шатуны 9 с неразъемными головками. На верхний хвостовик вала насажен ротор 13. Вал изготовлен из стали 45. Эксцентриковая шейка вала и его нижний конец закалены токами высокой частоты. Поршни 12 изготовлены из автоматной стали А-12. Вместо уплотнительных колец на поршне проточены канавки.
Уплотнение между поршнем и цилиндром достигается благодаря малому зазору и высокой точности обработки. Масляная пленка в зазоре между поршнем и цилиндром также создает уплотнение. Поршневые пальцы стальные, плавающего типа со вставными алюминиевыми пробками на торцах. Пальцы закаливают токами высокой частоты, шлифуют и притирают.
Клапаны всасывающие и нагнетательные пластинчатые (лепестковые), их изготовляют из стальной ленты 70С2ХА толщиной 0,25 мм. Клапаны установлены на общей стальной клапанной плите 14. Всасываемый пар поступает в трубку 1, охлаждая по пути обмотку электродвигателя. Крыльчатка 2 способствует охлаждению двигателя. Пар из компрессора выходит через штуцер 7.
Смазка подается по двум вертикальным сверлениям (рис. 2.34) в валу к верхней коренной и шатунной шейкам. Вертикальные каналы соединены радиальными отверстиями с коротким центральным каналом. Подача масла к трущимся парам осуществляется под действием центробежных сил; возникающих при вращении вала.
Для разгрузки электродвигателя при пуске в цилиндре компрессора на середине хода поршня сделаны отверстия диаметром 0,5 мм. Они соединяют полость цилиндра со стороной всасывания. После остановки компрессора поршни перемещаются до тех пор, пока не откроются отверстия. Они закрываются в начале хода сжатия.
Компрессор ФВ-6 широко используется в холодильных установках провизионных кладовых на судах СРТР, СРТМ и др. Характеристики компрессора приведены в табл. 2.3.
Компрессор ФВ-6 (рис. 2.35) состоит из картера 1, блока цилиндров 12, коленчатого вала 6, шатунно-поршневой группы 3, клапанной доски 4, сальника 11, крышки цилиндров 5. Картер компрессора чугунный, литой. Верхнее отверстие картера служит для монтажа коленчатого вала в сборе с шатунно-поршневой группой. В торцевой передней стенке картера установлен корпус 9 коренного подшипника с крышкой 10, в которой расположено стальное кольцо сальника.
В картере имеются два отверстия с пробками, одна из которых служит для заливки масла, а другая - для слива масла. На боковой стенке картера расположено смотровое стекло для контроля за уровнем масла в компрессоре. Фланец в верхней части картера служит для крепления к нему блока цилиндров.
Блок цилиндров объединяет два цилиндра в одну чугунную отливку с двумя фланцами: верхний предназначен для присоединения клапанной доски 4 с крышкой цилиндра 5, а нижний - для соединения с картером. С двух сторон блока цилиндров имеются два прилива: первый, полость которого проходит по всей высоте блока, служит для присоединения всасывающего вентиля, другой - для присоединения нагнетательного вентиля. На наружной поверхности блока имеются ребра, способствующие охлаждению блока цилиндров воздухом. Перегородка в крышке цилиндров отделяет нагнетательную полость от всасывающей. На входе паров в компрессор во всасывающей полости блока установлен сетчатый фильтр.
Для обеспечения возврата масла, скапливающегося во всасывающей полости, предусмотрена заглушка с отверстием, соединяющим всасывающую полость блока с картером. Через отверстие диаметром 2,5 мм в заглушке масло, отделившееся от паров хладагента, стекает в картер компрессора. Заглушка предотвращает также выброс масла из картера во всасывающую полость.
Коленчатый вал б стальной, штампованный, двухколенный, двухопорный, без противовесов, со шпонкой и резьбой для крепления маховика. Вал вращается в двух коренных подшипниках - шариковом 8 и роликовым 7. На переднем конце вала имеется конус для посадки маховика. В торце другого конца вала установлен шарик, опирающийся на стальной сухарь, закрепленный на резьбе в стенке картера и воспринимающий осевую нагрузку, создаваемую пружиной сальника.
Шатун 3 стальной, штампованный, двутаврового сечения с разъемной нижней и неразъемной верхней головками. В нижней головке установлены тонкостенные вкладыши, в верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая втулка.
Поршень тронкового типа, непроходной выполнен из алюминиевого сплава с двумя уплотнительными и одним маслосъемным кольцами. Палец стальной, плавающего типа, от осевого перемещения стопорится по торцам пружинными кольцами, вставленными в канавки бобышек поршня.
В верхней части компрессора между блоком цилиндров 2 и крышкой цилиндров 5 установлена клапанная доска 4, состоящая из клапанной плиты, всасывающих самопружинящих полосовых и нагнетательных пятачковых клапанов с пружинами.
Сальник компрессора односторонний, самоустанавливающийся с торцевым уплотнением графитовыми и стальными кольцами.
Смазка трущихся пар компрессора осуществляется разбрызгиванием. Шатунные шейки коленчатого вала смазываются через наклонные каналы, высверленные в верхней части нижней головки шатуна.
Компрессоры марок ФВБС и ФУБС унифицированы между собой и с сальниковыми компрессорами ФА-6 и ФУ-12.
Бессальниковый компрессор 2ФВБС-6 (рис. 2.36) поршневой, вертикальный, двухцилиндровый, непрямоточный, номинальной холодопроизводительностью 7,2 кВт при t0 = - 15 °C, tk = 30 °C, tвс = 15 °C, tп = 25 °C и частоте вращения 24 с-1 (1440 об/мин). Блок-картер компрессора и корпус электродвигателя 2 выполнены в виде единой отливки.
В нижней части картера имеется люк с крышкой 7 для доступа к шатунно-поршневой группе; в торце корпуса - люк с крышкой 4 для монтажа и выемки вала и двигателя. В гнезда блок-картера запрессованы цилиндровые гильзы 3. Коленчатый вал 6 с противовесами 1 установлен на двухрядном шариковом и роликовом подшипниках.
На конце вала закреплен ротор электродвигателя и диск 5, захватывающий масло и подающий его в отверстия вала для смазки шатунно-поршневой группы. Всасываемый холодный пар хладагента проходит по зазору между ротором и статором во всасывающую полость блок-картера, при этом охлаждает обмотку статора.
Шатунно-поршневая группа, клапанная доска, клапаны, крышки цилиндров имеют одинаковую конструкцию с аналогичными деталями и узлами сальникового компрессора ФВ-6.
Компрессоры марок ПБ7, ПБ10, ПБ14 и ПБ20 предназначены для замены серийно выпускаемых бессальниковых компрессоров 2ФВБС-4 и 2ФВБС-6 (ПБ7 и ПБ10), 2ФУБС-9 (ПБ14 и 4ПБ14) и 2ФУБС-12 (ПБ20 и 4ПБ20).
Новые компрессоры предназначены для работы в составе автоматизированных стационарных и транспортных холодильных установок и кондиционеров. Они рассчитаны на работу с различными хладагентами и маслами при степени повышения давления pk/po ≤ 9 и разности pk – p0 = 1,4 Мпа.
Особенностью одноцилиндрового компрессора ПБ7 является то, что ротор встроенного электродвигателя расположен между коренными подшипниками вала, а шатунная шейка - консольно. Для уменьшения стенки неравномерности вращения вала компрессора в конструкцию включен маховик. Всасывающий и нагнетательный клапаны пластинчатые кольцевые. Седлом пластины кольцевого всасывающего клапана является буртик цилиндровой гильзы, а седлом нагнетательного клапана - клапанная плита, закрепленная между крышкой цилиндра и блок-картером. Смазка трущихся пар компрессора осуществляется разбрызгиванием.
Средние компрессоры
К этой группе относится типовой ряд прямоточных компрессоров, имеющих следующие базовые размеры: диаметр цилиндра Dц = 81,88 мм, ход поршня S = 70 мм. К этому ряду относятся компрессоры АВ-22, АУ-45 и АУУ-90, отличающиеся друг от друга количеством и расположением цилиндров. Компрессоры 22ФВ-22, 22ФУ-45 и 22ФУУ-90, работающие на R22, отличаются от аммиачных только специальной арматурой. У всех компрессоров этого ряда одинаковые узлы и детали.
Непрямоточные компрессоры ФУ-40 и ФУУ-80 (ФУ-40РЭ и ФУУ-80РЭ), работающие на R12, имеют следующие базовые размеры: Dц = 101,6 мм, S = 70 мм.
Компрессоры АВ-100 средней холодопроизводительности (116 кВт при стандартном режиме t0 = - 15 °С, tk = 30 °С, tвс = - 10 °С и tп = 25 °С) с базовыми размерами Dц = 150 мм и S = 130 мм относятся к типовому ряду компрессоров АУ-200, АУ-400.
Непрямоточные компрессоры новой серии П40, П60, П80, ПБ40, ПБ60 и ПБ80 непрямоточные с числом цилиндров 4, 6 и 8, имеют базовые размеры Dц = 76 мм и S = 66 мм. Их выпускают универсальными, т. е. работающими на различных хладагентах (R12, R22 и R717) и в разных температурных режимах: высокотемпературном (t0 = 5 °С), среднетемпературном [t0 = (- 15) ÷ (- 25) °С] и низкотемпературном (t0 = - 35 °С).
Компрессоры ФУ-40 и ФУУ-80 в составе агрегатов МАК-40 и МАК-60 применены на судах ЖМС типа „Днепр” и СРСТ типа „Альпинист” для охлаждения грузовых помещений. На судах СТ типа „Тибия” установлены агрегаты МАК40РЭ и МАК80РЭ с компрессорами ФУ-40РЭ и ФУУ-80РЭ, предназначенные для замораживания тунца в рассоле и его хранения.
Компрессорами типа 22ФУУ-90 оборудованы холодильные установки на ТР типа „Татарстан” и ТР типа „Радужный”, обеспечивающие охлаждение грузовых помещений. На РКЗ типов „Кораблестроитель Клопотов” и „Андрей Захаров” для производства льда и охлаждения провизионных кладовых используют компрессоры марки АВ-100.
Компрессор ФУУ-80РЭ поршневой, восьмицилиндровый, УУ-образный, непрямоточный, одноступенчатый. Технические характеристики компрессора приведены в табл. 2.3.
Чугунные литые гильзы запрессованы в гнезде блок-картера. Верхний торец гильзы является седлом всасывающего клапана. Вал двухколенный, стальной, штампованный, с противовесами, двухопорный на подшипниках качения. Колена вала расположены под углом 180°.
На каждой шатунной шейке установлены четыре шатуна. Поршни компрессора непроходные.
Шатуны штампованные с неразъемной верхней и разъемной головками. В нижнюю головку шатуна установлены вкладыши, залитые баббитом. В верхнюю головку запрессованы бронзовые втулки для плавающих пальцев. Каждая всасывающая и нагнетательная полости цилиндров объединены своим коллектором. В полостях расположены запорные вентили. Между полостями расположен предохранительный клапан.
Сальник торцевого типа, двусторонний, маслозаполненный. Торцевое уплотнение достигается парой трения сталь-графит.
Смазка нижних головок шатуна компрессора происходит под давлением от шестеренного насоса. Масло забирается из нижней части картера через фильтр грубой очистки и подается насосом на поверхность шатунных шеек. Одновременно масло через фильтр тонкой очистки поступает в корпус сальника. В смазочной системе имеется перепускной регулирующий клапан, поддерживающий необходимое давление масла.
Смазка коренных подшипников, верхних головок шатунов и поверхности цилиндров происходит в результате разбрызгивания масла. Контроль за уровнем масла в картере ведется через смотровое стекло на боковой крышке картера.
Отличительной особенностью конструкции компрессора является наличие электромагнитного отжимного устройства для автоматического изменения холодопроизводительности. Для этого компрессор снабжен электромагнитными катушками, встроенными в корпус узла всасывающего и нагнетательного клапанов (рис. 2.37). Отверстия для прохода хладагента в цилиндр, которые выполнены в буртике цилиндровой гильзы, перекрываются кольцевой пластиной 5 всасывающего клапана. Пластина прижимается к седлу 4 цилиндрическими пружинами 5, которые упираются в розетку 7.
В корпусе клапанов размещены пластины 3 семи нагнетательных пятачковых клапанов. При движении поршня вниз давление в цилиндре понижается, пластина 5 под действием разности давлений поднимается на высоту 2,8- 3 мм, преодолевая упругость пружин, и пропускает пар из полости всасывания компрессора в рабочую полость цилиндра.
При обратном ходе поршня пластина 5 опускается на седло 4, давление в цилиндре возрастает и, преодолевая давление в нагнетательной полости компрессора и упругость пружин клапана, пар нагнетается в конденсатор. Высота подъема пластин нагнетательных клапанов 1,1-1,5 мм.
Над всасывающей кольцевой пластиной 5 в корпусе 2 клапанов 1 встроена электромагнитная катушка 1. При подаче импульса (напряжение 24 В) в катушке возникает магнитное поле, под действием которого пластина 5 поднимается, отключая цилиндр из работы. При снятии напряжения 24 В, а затем подачи напряжения 6 В пластина 5 размагничивается, опускается на седло и цилиндр включается в работу.
При отключении одной пары цилиндров холодопроизводительность компрессора снижается на 25 % номинальной, при отключении второй пары цилиндров - на 50 %, третьей - на 75 %. При пуске компрессора напряжение 24 В подается на все катушки, в результате чего обеспечивается полная разгрузка компрессора.
Компрессоры ФУУ-80РЭ и ФУ-40РЭ имеют такие же базовые размеры (Dц = 101,6 мм, S = 70 мм), как и компрессоры ФУУ-80 и ФУ-40, отличаются они от последних наличием электромагнитных отжимных устройств.
Крупные компрессоры
К группе крупных унифицированных аммиачных и хладоновых одноступенчатых, поршневых, прямоточных компрессоров относятся компрессоры АУ-200, 22ФУ-200, ФУ-175 и ФУУ-400 с диаметром цилиндра 150 мм и ходом поршня 130 мм . (см. табл. 2.2).
Компрессоры АВ-100, АУ-200 и АУ-400 в настоящее время сняты с производства и заменены непрямоточными компрессорами П110 и П220, рассчитанными для работы на аммиаке и хладонах (см. табл. 2.3).
Компрессор АУ-200 - бескрейцкопфный, четырехцилиндровый, прямоточный, U-образный, базовый, холодопроизводительностью 212 кВт (рис. 2.38). Блок-картеры компрессоров отлиты из чугуна и имеют сменные цилиндровые гильзы. В верхней части цилиндров расположены водяные рубашки. Штампованный стальной двухопорный коленчатый вал с двумя коленами, расположенными под углом 180°, опирается на радиально-упорные самоустанавливающиеся роликовые подшипники качения.
На одной шатунной шейке устанавливают по два шатуна. Шатуны стальные, штампованные, двутаврового сечения. В верхнюю головку шатуна запрессована втулка, нижняя головка разъемная со стальными толстостенными вкладышами, залитыми баббитом Б-38. Поршни изготовлены из алюминиевого сплава АЛ 10В. Пальцы поршня - пустотелые, плавающие.
Всасывающий и нагнетательный клапаны пластинчатые полосовые. Всасывающий клапан закреплен на головке поршня, а нагнетательный клапан - на торцевой поверхности гильзы. Седло клапана притерто к гильзе и прижимается к ней буферной пружиной. Сальник компрессора торцевой, самоустанавливающийся, пружинный, двусторонний.
Уплотнение по валу осуществляется кольцами из маслостойкой резины, а по торцам сальника - графитовыми и стальными кольцами. Смазка сальника и шатунных подшипников принудительная от шестеренного масляного насоса; смазка цилиндров, поршней, поршневых пальцев и коренных подшипников выполняется путем разбрызгивания. Смазка подводится к сальнику, от которого по сверлениям в коленчатом валу подается к нижним головкам шатунных подшипников.
Для смазки трущихся пар применяют масло ХА-30 и ХА-23. Масло фильтруется дважды - сетчатым фильтром маслоприемника насоса и пластинчатым фильтром, включенным в систему последовательно после насоса. Контроль уровня масла визуальный через смотровое стекло. Требуемое давление масла контролируется двумя мановакуумметрами: один показывает давление в нагнетательном маслопроводе, другой - в картере.
На блок-картере установлены запорные всасывающие и нагнетательные клапаны, ручные байпасные клапаны для разгрузки машин пуска, предохранительные клапаны, сетчатые газовые фильтры на всасывании в компрессор.
Компрессоры марки АУ-200 в транспортных условиях работают при температуре кипения от 0 до - 25 °C и при температуре конденсации, не превышающей 40 °С. Допускаемая разность между давлениями конденсации и кипения 1,2 МПа, а степень повышения давления ≤ 9. Технические характеристики компрессора приведены в табл. 2.2
Компрессор П220 поршневой, бескрейцкопфный, непрямоточный, UU-образный, одноступенчатый, сальниковый (рис. 2.39) относится к ряду типа П с базовыми размерами Dц = 115 мм и S = 82 мм (см. табл. 2.3).
Блок-картер 1 отлит из чугуна СЧ18. Перегородкой 2 блок-картер разделен на всасывающую полость и картер. В перегородке имеются уравнительные отверстия 13, с помощью которых уравнивается давление в картере и полости всасывания; через эти же отверстия в картер возвращается масло, отделившееся от паров хладагента во всасывающей полости.
Цилиндровые гильзы 4 чугунные съемные, на наружной поверхности имеют два посадочных пояска. Посадка гильз в блок-картер скользящая. Верхний торец гильзы является седлом всасывающего клапана.
Всасывающий 5 и нагнетательный 6 клапаны однокольцевые, подпружиненные. Ложная крышка, в которой размещен нагнетательный клапан, прижата к розетке всасывающего клапана буферной пружиной.
При попадании жидкости в цилиндр ложная крышка поднимается. Высоту подъема всасывающей пластины холодильной машины, работающей на R717, принимают от 0,9 до 1,3 мм, а на R22 - от 1,7 до 2,1 мм. Регулировку высоты подъема пластин производят с помощью прокладок под клапанами.
Стальной (сталь 45) штампованный коленчатый вал 7 опирается на две опоры (роликовые и сферические подшипники). Колена выполнены под углом 180°. На каждой шатунной шейке установлены четыре шатуна 3. Противовесы изготовлены за одно целое с валом.
Поршни 12 литые из алюминиевого сплава АЛ-10 с двумя уплотнительными и одним маслосъемным кольцами. Верхняя часть поршня имеет форму, соответствующую форме корпуса всасывающего клапана, что уменьшает линейное „мертвое” пространство от 0,8 до 1,4 мм или ~ 0,01D). Поршневой палец запрессован в бобышку поршня и зафиксирован от возможных продольных перемещений замковыми шайбами. Поршневые кольца изготовлены из капрона со стальными эспандерами для создания необходимой упругости колец.
Шатуны 3 стальные штампованные. В верхнюю головку шатуна запрессована бронзовая (ОФ10-1) втулка. В нижнюю головку, имеющую косой разъем, установлены тонкостенные биметаллические вкладыши с антифрикционным слоем из алюминиевого сплава ACM.
Смазка компрессора комбинированная. Под давлением от затопленного шестеренного насоса 11 смазываются пары трения сальника и шатунные подшипники. Коренные подшипники, поршневые пальцы и цилиндры смазываются разбрызгиванием. Масляный насос засасывает из картера масло через сетчатый фильтр грубой очистки 10 и через фильтр тонкой очистки 9 подается в полость сальника 8. Сальник пружинный, двусторонний, с парами трения сталь-графит, маслозаполненный.
Компрессор П110 отличается от П220 количеством цилиндров. Клапанная группа компрессоров П220 изображена на рис. 2.40.
Компрессоры типа SMC выпускаются фирмой „Саброе” (Дания). На судах рыбопромыслового флота наряду с отечественными компрессорами находятся в эксплуатации компрессоры производства иностранных фирм, краткая характеристика которых приведена в табл. 2.5. Так, компрессоры типа SMC применяют в составе холодильных установок для технологических нужд и судовых систем кондиционирования воздуха на РТК-С типа „Наталья Ковшова”, БМРТ типа „Рембрандт”, БМРТ типа „Грумант”, РБ типа „Спасск”, ТР типа „Камчатские горы”. Эти компрессоры непрямоточные, конструкции их в основном одинаковы, рассчитаны они для работы на R12, R22 и R717.
Рассмотрим компрессор SMC6-100 (рис. 2.41). Этот компрессор шестицилиндровый, блок-картерный с W-образным расположением цилиндров. Диаметр цилиндра 100 мм, ход поршня 80 мм. Блок-картер имеет четыре съемные крышки. Передняя и задняя крышки с подшипниками скольжения служат опорами коленчатого вала, две боковые крышки служат для доступа к механизму движения. На одной из боковых крышек сделано смотровое стекло для контроля за уровнем масла в картере. Крышки цилиндров имеют полости, по которым циркулирует охлаждающая вода. В гнезде блок-картера устанавливаются чугунные цилиндровые гильзы, закрываемые ложными крышками с помощью буферных пружин.
Коленчатый вал компрессора двухопорный, двухколенный. На каждой шатунной шейке вала находится по три шатуна. Всасывающий и нагнетательный клапаны пластинчатые кольцевые, нагруженные несколькими пружинами, расположенными по окружности. Седлом всасывающего клапана является буртик цилиндра.
Из испарительной системы пар поступает через всасывающий клапан и сетчатый фильтр во всасывающую полость, общую для всех цилиндров. Пластина клапана при ходе поршня вниз поднимается и пары хладагента заполняют цилиндр. Сжатые пары через общую нагнетательную трубу направляются в конденсатор.
Сальник пружинный, графитостальной, односторонний, маслозаполненный. Чугунное кольцо сальника запрессовано в крышку, графитовое кольцо вращается вместе с валом. Плотность прилегания колец по торцам достигается притиркой рабочих поверхностей и пружиной, прижимающей подвижное кольцо к неподвижному. Осевое уплотнение обеспечивается упругими кольцами из специальной резины.
Смазка компрессора осуществляется шестеренным насосом. Масло насосом забирается из картера через фильтр и подается в полость сальника, из которой по сверлениям в валу направляется на коренные и шатунные шейки и далее по сверлениям в шатунах - к поршневым пальцам. Смазка цилиндров производится разбрызгиванием. Давление в масляной системе регулируется с помощью перепускного клапана. Добавление масла в картер и спуск его на период ремонта производят через вентиль.
В конструкции компрессора типа SMC предусмотрен регулятор холодопроизводительности (рис. 2.42). Регулятор имеет исполнительные цилиндры 3, 4, 5 с поршнями, перемещение которых осуществляется с помощью рукоятки золотника, расположенного в корпусе регулятора 6. В зависимости от положения золотника регулятора исполнительные цилиндры могут сообщаться с нагнетательной стороной масляной системы компрессора или с его картером.
В гидравлической системе регулятора используется масло, применяемое для смазки компрессора. Масляный насос 2 забирает масло из картера через фильтр 1 и подает его в полость сальника 7, откуда масло поступает в корпус регулятора 6 и исполнительные цилиндры 3, 4, 5.
При подаче в исполнительный цилиндр масла под давлением поршень через шток и тягу с упором поворачивает рычаг, упирающийся в кольцо 12, против часовой стрелки. Кольцо 12 и толкатели 10 под действием сжатых пружин 11 опускаются и пластина всасывающего клапана 9 включается в работу. Сжатый в цилиндре пар выходит через нагнетательный клапан 8.
При прекращении подачи масла в исполнительный цилиндр рычаг под действием пружины поршня цилиндра и пружины, соединяющий рычаг с тягой, поворачивается по часовой стрелке и через кольцо 12 и толкатели 10 отжимает пластину всасывающего клапана от седла, выключая цилиндр из работы.
При положении золотника регулятора, изображенном на рис. 2.42, в два исполнительных цилиндра 4 и 5 подается масло, цилиндр 3 сообщается с картером. В этом случае четыре цилиндра компрессора работают нормально, а два вхолостую, при этом подача шестицилиндрового компрессора будет составлять 2/3 номинальной. Изменяя вручную (по шкале регулятора) положение золотника, можно обеспечить работу компрессора с максимальной холодопроизводительностью и с производительностью, составляющей 2/3 и 1/3 номинальной.
При пуске электродвигателя компрессора давления в масляной системе и в картере равны, поэтому в момент пуска пластины всасывающих клапанов отжаты, а цилиндры выключены. Это уменьшает момент сопротивления при пуске электродвигателя компрессора.
Двухступенчатые компрессоры
На судах широко применяют двухступенчатые поршневые компрессоры ДАУ-50, ДАУ-80, ДАУУ-100 (табл. 2.6), которые работают в составе судовых холодильных установок с диапазоном температур кипения от - 25 до - 45 °С при температуре конденсации не выше 40 °С и температуре окружающей среды от 5 до 50 °С. При этом разность давлений нагнетания и всасывания Рк - Ро в ступени низкого давления 1,2 МПа, в ступени высокого давления 1,5 МПа, а отношение давлений Рк/Ро < 9.
Конструкции компрессоров ДАУ-50, ДАУ-80 и ДАУУ-100 аналогичны конструкциям одноступенчатых компрессоров АУ-200, АУ-300, АУ-400, большинство их узлов и деталей унифицированы. Различие заключается в том, что в компрессорах ДАУ-50 и ДАУ-80 три цилиндра работают на стороне низкого давления (СНД) и один цилиндр на стороне высокого давления (СВД), а в компрессоре ДАУУ-100 шесть цилиндров - на СНД и два цилиндра на СВД.
Блок-картеры двухступенчатых компрессоров имеют раздельные полости всасывания ступени низкого и высокого давлений, в которых установлены сетчатые фильтры. Так же разделены полости нагнетания для СНД и СВД. Для улучшения уплотнения поршней СВД маслосъемные кольца, установленные на юбке поршня, заменены на уплотнительные.
Компрессор ДАУ-50 U-образный с углом развала между цилиндрами, равным 90°; компрессор ДАУ-80 U-образный с углом развала между цилиндрами 75°; компрессор ДАУУ-100 UU-образный с углом развала между цилиндрами 45°.
Компрессор ДАУ-80 (рис. 2.43) аммиачный, двухступенчатый, бескрейцкопфный, блок-картерный, прямоточный. Блок-картер отлит из чугуна, в его верхней части расположена полость для охлаждения цилиндров (водяная рубашка). Отверстия на передней и задней стенках блок-картера предназначены для установки коренных подшипников. Для доступа к нижним головкам шатуна и противовесам в боковых стенках блок-картера сделаны люки.
В блок-картере установлены чугунные цилиндровые гильзы (по скользящей посадке), которые имеют два посадочных пояска. В верхней и нижней частях гильзы снаружи сделаны две канавки для уплотнительных резиновых колец, разделяющих всасывающую полость от нагнетательной полости (вверху) и от картера (внизу).
На торце в верхней части гильзы имеется поясок, притертый по нагнетательному клапану. Гильза в верхней части имеет направляющие для ориентации ложной крышки при подъеме. В нижней части гильзы находятся окна, соединяющие рабочую полость цилиндра с полостью всасывания. Стальной штампованный, двухколенный, двухопорный вал на подшипниках качения (двухрядных, сферических, роликовых), смонтированный в сменных стаканах, устанавливается в отверстия блок-картера. В валу высверлены каналы для прохода смазки. К крайним щекам вала болтами прикреплены противовесы.
Шатуны стальные, штампованные. В нижнюю разъемную головку установлен тонкостенный биметаллический вкладыш с антифрикционным покрытием из алюминиевого сплава АсМ.
Поршни чугунные, литые, проходные. На поршнях СНД установлены уплотнительные и маслосъемные кольца, на поршнях СВД - только уплотнительные. Поршни компрессоров ДАУ-50 и ДАУУ-100 такого же типа, но алюминиевые. Поршневой палец пустотелый, плавающий, в бобышках установлен с натягом.
Всасывающие и нагнетательные клапаны пластинчатые, полосовые (ленточные), самопружинящие. Всасывающий клапан закреплен на днище поршня, нагнетательный клапан прижимается через упорный фонарь буферной пружиной к цилиндровой гильзе.
Сальник пружинный, двусторонний, маслозаполненный, с парой трения сталь-графит. К неподвижным элементам сальника относятся диск, два кольца с запрессованными графитовыми кольцами, корпус и крышка сальника с набивкой, выполненной из бензомаслостойких резиновых колец. Подвижными элементами являются две обоймы с пружинами и два стальных кольца. Просочившееся через сальник масло отводится по трубке.
Смазка сальника, шатунных подшипников и верхних головок шатуна происходит под давлением от шестеренного насоса. Масло, засасываемое через сетчатый фильтр грубой очистки, подаемся в фильтр тонкой очистки, а затем нагнетается в сальник, после этого по сверлениям в коленчатом валу попадает к шатунным подшипникам, из которых масло по трубке на шатуне подается к поршневому пальцу.
Остальные трущиеся части (коренные подшипники, поршни и цилиндровые гильзы) смазываются разбрызгиванием. В компрессорах ДАУ-50 и ДАУУ-100 верхняя головка шатуна также смазывается разбрызгиванием. На нагнетательной линии масляного насоса установлены перепускные клапаны (автоматический и ручной) для регулирования давления масла в системе.
Компрессор имеет предохранительные клапаны, перепускающие пары аммиака из нагнетательной полости в полость всасывания при разности давлений на СНД более 1 МПа и на СВД более 1,6 МПа. Для облегчения пуска компрессоры снабжены байпасными клапанами на обеих ступенях. Компрессор укомплектован мановакуумметрами и приборами автоматической защиты (реле давления, реле контроля смазки и реле температуры).
Аммиачные двухступенчатые поршневые компрессоры ДАУ-50 и ДАУ-80 в настоящее время сняты с производства. Компрессоры ДАУ-50 заменяются аммиачным поршневым двухступенчатым компрессорным автоматизированным агрегатом АД55-7-50М с компрессором ПД55.
Компрессор ПД55 двухступенчатый, аммиачный, непрямоточный, поршневой, унифицированный с компрессором П220. Два цилиндра образуют СВД, шесть цилиндров - СНД.
Техническая характеристика компрессора ПД55 приведена ниже:
Особенностью конструкции компрессора ПД55 является разделение ступеней: первый и пятый цилиндры - СВД, остальные - СНД. Такое разделение ступеней уменьшает неравномерность нагрузки на коленчатый вал, а также делает удобной сборку всасывающих и нагнетательных коллекторов.
Фильтр грубой очистки масла размещен в средней части днища картера и находится в затопленном состоянии при крене и дифференте судна.
В конструкции компрессора предусмотрены устройства, предупреждающие повышение давления в картере, а следовательно, и унос масла через уравнительные отверстия во всасывающую полость.
На нижних центрирующих поясках цилиндровых гильз высокого давления установлены резиновые уплотнительные кольца, препятствующие перетечке пара из всасывающей полости СВД в картер компрессора. В нижней части гильз цилиндров низкого давления сделаны радиальные отверстия диаметром 6 мм. Пар, проникающий через неплотности в поршневых уплотнительных кольцах, попадает через эти отверстия во всасывающую полость.
В конструкции компрессора для повышения надежности использованы:
- тонкостенные биметаллические вкладыши с антифрикционным слоем из алюминиевого сплава А020;
- втулки верхней головки шатуна из бронзографитовой композиции, полученной методом порошковой металлургии;
- пластины клапанов (всасывающих и нагнетательных), изготовленные из стали ЗОХГСА со специальной обработкой синтетическими шлаками;
- поршневые кольца, изготовленные из пластмассы (из термостабилизированного капрона); для увеличения упругости колец между поршнем и кольцами размещены эспандеры из стальной ленты.
- Компрессор ПД55 снабжен электромагнитным отжимным устройством для регулирования его холодопроизводительности. Регулирование производится с помощью реле низкого давления и электромагнитных катушек постоянного тока напряжением 24 В.
При достижении заданного давления на всасывании СНД реле давления включает одну катушку цилиндра СВД и три цилиндра СНД, в результате холодопроизводительность компрессора уменьшается на 50 %. При дальнейшем понижении давления всасывания другое реле низкого давления остановит компрессор.
Если давление всасывания возрастает, включение цилиндров компрессора будет происходить в обратном порядке. Сначала включаются в работу один цилиндр СВД и три цилиндра СНД, затем все остальные цилиндры компрессора.
В компрессоре предусмотрена дополнительная зашита по температуре нагнетания помимо реле температуры, установленных на нагнетательных коллекторах первой и второй ступеней. Защита осуществляется с помощью температурного датчика, выполненного из легкоплавкого металла. Запаянный конец датчика соединяется с нагнетательной полостью через верхнюю крышку, а другой конец датчика сообщается через трубку с верхним сильфоном реле контроля смазки. Верхний сильфон соединен с картером.
Легкоплавким металлом является припой ПОС61 с температурой плавления 183-185 °С. На СНД плавкие предохранители не устанавливаются. При разгерметизации предохранителя давление в верхнем сильфоне возрастает, перепад давлений на РКС падает ниже допустимого предела и электродвигатель отключается.
Компрессоры ПД55 в составе аммиачного двухступенчатого агрегата АД55-50М устанавливают на СРТМ новой постройки вместо компрессоров ДАУ-50.
Литература
Судовые холодильные машины и установки (Петров Ю.С.) 1991 г.
