22. Pístové kompresory

Pístové (objemové) pracovní stroje slouží ke stlačování plynů a par. Mají rozsáhlé použití ve všech průmyslových oborech.

Stlačený vzduch se dá použít:
– jako nositel tlakové energie
– nositel informace nebo signálu (regulační obvody)
– pro realizaci fyzikálních a chemických pochodů (hoření)

Přeměna mechanické energie v energii tlakovou se děje zmenšováním objemu pracovního prostoru.

Rozdělení:
> rozdělení podle výtlačného tlaku a kompresního poměru
– nízkotlaké (do 2,5 MPa)
– středotlaké (do 10 MPa)
– vysokotlaké (nad 10 MPa)

> podle počtu stupňů
– jednostupňové
– vícestupňové

> podle počtu válců
– jednoválcové
– víceválcové

> podle uspořádání válců
– řadové
– ležaté
– stojaté
– uspořádání do V
– uspořádání do W
– s protiběžnými písty
– s tandemovým uspořádáním
kompresní poměr – z =

pv – výtlačný tlak
ps – sací tlak

Pracovní oběh pístového kompresoru – p-V diagramy:

A – práce kompresoru
V1 = Vr

Výpočet hlavních rozměrů:

Hlavními rozměry jsou:
– průměr válce D
– zdvih L

i – počet válců

průměr D se zaokrouhluje na nejbližší vyšší normalizovaný kroužek

volí se otáčky a střední pístová rychlost cs:

Příkon kompresoru:

iz- izotermický, probíhá za stálé teploty

Ventilové rozvody pístových kompresorů:

Rozvodové ústrojí kompresorů řídí sání a výtlak plynu z válce a do něho.

Požadavky:
– dobrá těsnost
– co nejmenší průtočná plocha
– malé průtokové odpory
– malý zdvih
– malá hmotnost
– malý škodlivý prostor
– tichý a klidný chod
– nízká cena

rozdělení:
a) samočinné (automatické) – otevírání a zavírání se děje přetlakem plynu
b) nucené – jsou vázané na otáčky (pohyb) klikového hřídele nebo pístu

druhy ventilů:
viz papír.

Regulace kompresorů:
Úkolem je odstranění rozdílů mezi objemovým průtokem Qv dodávaným kompresorem a Qv
odebíraným spotřebičem.

Qv lze měnit otáčkami nebo dopravní účinností.

Qv = i * S * L * n *ηD

měnit můžeme – n a ηD

Regulace při stálých otáčkách n:
– zastavením a spouštěním motoru
– trvalým otevřením sacího ventilu
– uzavřením sání
– škrcením sání
– přepouštěním plynu

Několikastupňová komprese
(obrázky viz papíry)
Mají uspořádání přizpůsobeno počtu pracovních stupňů. První stupeň má píst s největším
průměrem, poslední má nejmenší – z důvodu menšího objemu plynu (je stlačen předchozím
stupněm). Vícestupňové kompresory využívají buď řady pístů různých průměru, nebo tzv.
odstupňovaný (diferenciální) píst s dvěma nebo více činnými plochami. Jednotlivé pracovní prostory jsou propojeny mezichladiči.
Kompresory pro menší a střední objemové průtoky jsou konstruovány jako stojaté jednoválcové a víceválcové. Větší kompresory jsou řešeny jako dvojčinné, ležaté.
Rozměry kompresoru se zmenší úpravou do V a W.
Čím více stupňů tím nižší je účinnost komprese!

kompresní poměr:

Uspořádání:
(Viz. papíry Kompresory)

Výpočet tlaku a ploch pístu:

Plochy:

V1 = S1 . L

Pro dvoustupňovou kompresy:

Pro několikastupňovou kompresy:

Tlak:
Je-li plyn chlazen v mezichladiči na původní teplotu pak ze stavové rovnice plynu:

pv – výstupní tlak
ps – vstupní tlak
pm – tlak v mezistupňi

Chlazení kompresorů:
Umožňuje spolehlivý chod kompresoru, zlepšuje se mazání stěn válce, zvětšuje se η (dopravní
účinnost) – plyn se neohřívá o stěny válce. Chladí se vzduchem nebo vodou.
– vodou – malé a pojízdné kompresory
– vzduchem – velké a střední kompresory
Chlazení plynu v mezichladičích slouží k snižování teploty mezi jednotlivými stupni a na výstupu
kompresoru.

Mazání kompresorů:

Maže se válec a klikový mechanismus. Klikový mechanismus se maže rozstřikováním nebo
tlakovým mazáním.