Поршневой безмасляный компрессор принцип работы

Содержание статьи:

Чего ждет пользователь от качественного компрессора? Чистого нагнетаемого воздуха, нужного давления, длительной работы и увеличенного ресурса. И это всего лишь часть требований.

Ориентируясь на покупателя, производители с каждым годом предлагают все более совершенные компрессоры. Ведь пневматика всегда остается актуальной на рынке техники. А без подачи воздуха она работать не сможет. Современный компрессор применим к самым различным типам пневматических инструментов: от шуруповерта и краскопульта до отбойного молотка.

Но, к сожалению, реалии таковы, что купить компрессор , идеально отвечающий всем желательным характеристикам, практически невозможно. Конечно, многое зависит от производителя и цены компрессора. Но базовой проблемой выбора является само строение компрессоров. Они бывают двух видов: масляные и безмасляные.

Конструкционные особенности: в чем разница?

Масляные и безмасляные компрессоры отличаются основным моментом – наличием смазки.

При работе компрессора поршневого типа неизбежно возникает трение между металлическими элементами. Движущиеся детали размещены плотно, они взаимодействуют друг с другом и неминуемо стираются. Побочный эффект такого трения – сильный нагрев поршня, коленвала и других элементов.

Элементарный выход из такой ситуации – смазка. То есть, добавление масла. Масло создает тонкую пленку между стенками цилиндра и поршня. Оно уменьшает трение, защищает детали от износа. Предотвращает коррозию. Также масло усиливает теплоотвод. Поэтому возможность перегрева намного уменьшается. А детали конструкции сохраняются дольше. Именно по такому принципу работают масляные компрессоры.

(конструкция масляного поршневого компрессора) (конструкция бемасляного поршневого компрессора)

Благодаря смазке, масляные компрессоры долговечны. Они выдерживают длительную непрерывную работу. Часто в масляных компрессорах используют и более прочные материалы. К примеру, кольца в поршнях у них стальные, сами поршни — чугунные. Очень важно при эксплуатации масляного компрессора заливать именно то масло, которое указано в техническом паспорте модели. Нельзя заливать любые моторные и трансмиссионные масла. Чаще всего изготовитель указывает сорт синтетического масла, которое возможно для данного компрессора.

Безмасляные компрессоры смазки начисто лишены. Трение и движение деталей осуществляется в «сухой» камере. Из-за этого повышается рабочая температура. Многие производители стараются любым способом уменьшить перегрев в безмасляном компрессоре. Например, в винтовых моделях часто используется впрыск воды в камеру сжатия. В поршневых моделях применяют материалы с низким коэффициентом трения. Но все равно силы трения не избежать. Отсюда – небольшой срок эксплуатации безмасляных компрессоров.

Преимущества и недостатки

Казалось бы, чего проще? Залейте масло в каждый компрессор и не парьтесь по поводу трения деталей. Зачем конструировать безмасляный компрессор, если у него заведомо маленький ресурс? Все вроде и правильно. Да только есть в масляном компрессоре «маленькая ложка дегтя». И она способна испортить «большую бочку меда», которой является смазка трущихся деталей маслом.

Дело в том, что масло умудряется попадать в сжатый воздух, который поставляется компрессором. Хорошо, когда это происходит , например, в пневматическом гайковерте. Капельки масла смажут соединения. Их будет легко раскрутить и закрутить. Но представьте себе капли масла в краскопульте. Результат плачевный – автомобиль, выкрашенный краской вместе с маслом. Катастрофа. Или ноу-хау. Но никак не высокое качество работы.

Итак, основной недостаток масляного компрессора – примесь масла в нагнетаемом воздухе. Кроме этого, в минусы масляных компрессоров засчитывают:

• Потребность в недешевом компрессорном масле
• Необходимость в периодической заливке
• Нужен постоянный контроль и замена масла
• Более высокая цена самого компрессора из-за сложной конструкции
• Некоторое увеличение веса

Фактически, такие минусы – мелочи, и не так уж и важны. Зато мы получаем действительно важные преимущества:

• Надежность. В несколько раз увеличенный срок эксплуатации. Моторесурс повышается, поскольку детали не изнашиваются
• Отсутствие перегрева. Нет трения – нет и перегрева
• Возможность длительного цикла работы. Важно для многих пневмоинструментов
• Высокая производительность
• Экономность электропотребления. Инструмент потребляет меньше мощности двигателя

Безмасляные компрессоры подают идеально чистый воздух. Бесспорно, это их весомое достоинство. Но оно, также почти и единственное. Есть, правда, еще некоторые плюсы безмасляных компрессоров. Они:

• Стоят дешевле
• Весят меньше
• Не требуют заливки масла и его замены

То есть, безмасляные компрессоры экономят ваше время и деньги при покупке. Частично экономия происходит и при эксплуатации (не нужно покупать масло). Но надежным капиталовложением они никак не являются. У безмасляных много существенных недостатков:

• Очень маленький ресурс
• Меньшая производительность
• Нет высокого давления
• Небольшая мощность

Поэтому, купить безмасляный компрессор актуально только для определенных сфер работы. Там, где масляный тип использовать запрещено. Или же для мелких бытовых работ.

Сфера применения

Указанные нами плюсы и минусы не дают однозначного ответа на вопрос, какой компрессор лучше, масляный или безмасляный. Чтобы выбрать компрессор правильно (с маслом или без масла) , необходимо определить две главные вещи:

• В какой сфере он будет применяться.
• В каком рабочем темпе будет использоваться.

Существуют области применения пневматики, где установлены жесткие требования. Правила запрещают появления в нагнетаемом воздухе частиц масла. Поэтому безмасляные компрессоры – единственный выход. К таким сферам относятся:

• Медицина. Подача чистого воздуха нужна, к примеру, в стоматологической установке.
• Пищевая промышленность. Сжатый воздух используют для изготовления продуктов питания, упаковок. Фармацевтика. Для изготовления лекарств нужен только чистый воздух. Он не должен содержать даже количества примесей.
• Производство мягкой мебели.
• Покраска различных элементов, в том числе и автомобилей. У пневматических краскопультов масло никоим образом не должно попасть в краску.

Кроме таких важных отраслей, безмасляные компрессоры часто покупают для мелких работ. Он дешевле и вполне подходит для работы простыми пневматическими инструментами. Для подкачки шин, продувки воздухом. Безмасляные компрессоры не выдерживают длительного цикла. Но, например, шуруповерт работает очень недолго. Несколько секунд. За это время перегрева не будет.

Если же нет специфических задач по чистоте воздуха, то выбор всегда в пользу масляного компрессора. Его высокая производительность и возможность нужного давления используется на многих производствах. Масляные агрегаты подходят для ежедневной работы по несколько часов. Могут работать продолжительно. Масляные модели приобретают и для домашних работ. На даче, в доме, в гараже.

Установка масляных и воздушных фильтров

Сделать так, чтобы компрессор с маслом производил сжатый воздух без масла можно! Нужно всего лишь установить фильтр для очистки от масла.

Полезные советы:

" Установкой на поршневой компрессор воздушных и масляных фильтров достичь 100% очистки воздуха невозможно. Даже самые эффективные фильтры способны (согласно заявленных характеристик) очистить до 99,9% примесей в сжатом воздухе. Но если для работы требуется полное отсутствие масла в подаваемом воздухе, то следует остановить свой выбор на безмасляном компрессоре.

Масляный фильтр представляет собой корпус с фильтрующим элементом внутри. Часто его еще называют сепаратором. Есть простые однослойные фильтры. Их нужно чаще менять. Есть более сложные по конструкции масляные фильтры. У них встроена система клапанов. Такие фильтры стоят дороже. Зато в итоге вы получите компрессор, который возьмет все сильные стороны масляного. При этом он будет подавать воздух без масла. Часто так поступают в производственных целях. При замене маслоотделителя необходимо проверять, чтобы он не был загрязнен. Чистый многослойный фильтр способен эффективно остановить капли масла.

Однако, есть мнение специалистов, что использование фильтров – рискованный шаг. Так как полностью исключить из воздуха масло невозможно. Но если речь идет не о бормашине, пищевых продуктах и лекарствах, то минимальное количество масла в воздухе допустимо. Стоит купить надежный компрессор с маслом и поставить фильтр. Даже краскопульты допускают примесь масла в воздухе. Но она должна быть совсем ничтожной — менее 0,01 мг/м 3.

Подводим итоги или несколько советов покупателям

• Если нужен компрессор для пищевой отрасли, стоматологического кабинета, фармацевтической фирмы, то, однозначно, покупайте компрессор без масла. Сегодня на рынке техники есть качественные и надежные безмасляные компрессоры от стабильных брендов. У них используются современные материалы, обладающие очень низкими показателями силы трения. Износостойкость повышена.
• Для домашних работ в гараже тоже лучше брать безмасляный. Он вполне хорош для разовых работ: иногда подкрасить, продуть, накачать. Вы сэкономите деньги. Не станете думать о замене масла и его покупке. Кроме того, такой компрессор легкий и компактный. Следует лишь учесть небольшую длительность работы этих инструментов. Она ограничивается показателем 9-12 минут в час. Не превышайте этот лимит, и компрессор не перегреется и не выйдет из строя. При соблюдении правил эксплуатации, моторесурс безмасляного компрессора может достичь 1000 часов.
• Для работы пневмоинструментов, которые не требуют высокого давления и длительного цикла – покупайте безмасляный компрессор.
• Качественный масляный компрессор приобретают чаще всего на производство из-за его отличных технических характеристик. Некоторые мощные модели могут работать круглосуточно. Без перегрева и износа.
• Для работ на стройке, при монтаже – масляный компрессор будет более эффективным. В холодную погоду картер с маслом следует прогреть перед включением. Так как масло может загустеть.
• Часто отзывы пользователей в сети склоняются к тому, что и для частных работ лучше приобрести надежный и проверенный масляный компрессор. Это советы из области – зачем платить дважды. То есть, масляный компрессор, хоть и дороже, но прослужит в несколько раз дольше. У него выше производительность. Высокое давление. Нет перебоев в работе. Он может работать 25-30 минут из часового цикла. Кроме того, вы всегда сможете купить и установить масляный фильтр. В случае, если будет необходим чистый нагнетаемый воздух.

Подбирая поршневой компрессор для использования в домашней мастерской, покупатель часто встает перед выбором: масляный или безмасляный? Несмотря на близость конструкции, эти два типа устройств имеют и существенные различия, влияющие на выбор пользователя.

Конструктивные особенности: в чем разница

Принцип действия и основные элементы конструкции у двух типов компрессоров совпадают. Различия начинаются в способе смазки подвижных частей, прежде всего, поршневых колец.

В масляном компрессоре картер наполнен минеральным или полусинтетическим смазочным материалом. противовесы коленчатого вала каждый оборот окунаются в смазку и разбрызгивают его по всему объему картера. В этот момент поршень достигает верхней мертвой точки и начинает обратное движение такта всасывания. Поднятая в воздух взвесь смазывает скользящие подшипники коленвала и, самое главное, поршневые кольца, обеспечивающие герметичность. Остаток масла стекает обратно в картер и ждет следующего удара противовеса. При движении поршня вниз кольца собирают со стенок остатки смазки. Поршневые кольца изготавливаются из высокопрочной стали. Они должны выдержать много миллионов циклов скольжения вверх и вниз по стенкам цилиндра.

Безмасляный тип устройств решает проблему смазки иначе. Стенка цилиндра анодируется, на него вместо трех стальных колец надевается единственный кольцевой уплотнитель из специального материала. Используются композиты на керамической основе или фторопласт. Эти вещества обладают очень низким коэффициентом трения и заменяют собой и смазку, и уплотнение. Подшипники коленчатого вала выполняются герметичными, консистентная смазка закладывается в них на весь срок службы. Картер заполнен воздухом и служит лишь для ограждения подвижных частей коленчатого вала и для предотвращения попадания к ним пыли, влаги, других загрязнений. Требования к его прочности и герметичности снижены во много раз.

Какой же компрессор лучше: масляный или безмасляный? Сравним для этого их плюсы и минусы.

Преимущества и недостатки

И плюсы, и минусы каждого типа компрессоров вытекают из их конструктивных особенностей.

Масляные имеют следующие преимущества:

• высокая производительность;
• высокий коэффициент полезного действия;
• долгое время непрерывной работы;
• меньшая склонность к перегреву.

К недостаткам обычно относят:

• попадание взвеси в сжатый воздух;
• большая цена;
• высокая шумность;
• сложность конструкции, больший вес;
• потребность в постоянной покупке смазочных материалов и их периодической замене.

Безмасляные модели, в свою очередь, характеризуются такими достоинствами, как:

• отсутствие масла в воздухе;
• низкая шумность;
• меньший вес;
• доступная цена;
• отсутствие частого техобслуживания по замене смазки.

Минусами их являются:

• малый ресурс (ниже масляных в несколько раз);
• меньшая производительность и рабочее давление.

Можно провести сравнение масляных и безмасляных компрессоров и определить для них подходящие сферы применения.

Сфера применения

Нельзя однозначно сказать, что лучше: масляный или безмасляный компрессор

эксперты приходят к следующим выводам: первый вариант имеет преимущества там, где требуется высокая производительность и продолжительная работа без остановки. Там же, где потребители не столь мощные и включаются периодически, но требуют чистого воздуха и низкого уровня шума, выигрывают безмасляные модели.

Пример 1. Так, для небольшой домашней мастерской, где используется краскопульт, периодически подкачиваются колеса транспорта и садовой техники, проводится продувка полостей и очистка поверхностей сжатым воздухом после шлифовки вполне подойдет безмасляный компрессор. Можно будет сэкономить деньги при покупке и не тратиться на установку маслоулавивателя, не заботиться о смене смазки. Несколько больший расход электроэнергии на кубометр сжатого воздуха буде скомпенсирован экономией на покупке смазочных материалов.

Пример 2. Шиномонтаж. В сезон гайковерты работают без умолку, постоянно подкачиваются колеса. Шум компрессора заглушается рабочими звуками. В этом случае лучше поставить производительный масляный компрессор с большим объемом ресивера, а наличие взвеси в сжатом воздухе снизит расходы на приобретение масла для лубрикаторов. Будет заметной и экономия на электроэнергии, достигаемая за счет более высокой энергоэффективности. В этом случае она покроет издержки за периодическую закупку масла и его замену.

Если говорить об агрегатах индустриального уровня, при их сравнении вступают в действие дополнительные параметры:

1. Свойства рабочей среды. Недопустимо использовать маслосодержащие устройства и оборудование для работы с целым рядом гадов, прежде всего, с кислородом. При их контакте произойдет взрыв большой разрушительной силы. Аналогичные требования предъявляют и многие фармацевтические и пищевые производства, окрасочные линии, медицинские приложения и т.п. Здесь выбор будет сделан в пользу безмасляных конструкций, несмотря на большие издержки.
2. Периодичность и трудоемкость обслуживания. При большом числе единиц обслуживаемого оборудования преимущество получают масляные устройства с большим ресурсом.

Говоря о стоимости изделия при покупке, следует отметить, что масляный агрегат будет стоить дороже безмасляного при равной производительности.

Установка масляных и воздушных фильтров

Если по условиям применения нужен чистый воздух без содержания масла, а требованиям по производительности и времени непрерывной работы безмасляные компрессоры не удовлетворяют — решение существует. Это масляный воздушный фильтр. Он устанавливается на выходе компрессора и, пропуская через себя весь воздух в магистрали, задерживает на своих пластинах содержащуюся в нем взвесь.

Конструктивно он выполнен в виде колбы с двумя патрубками, включаемую в разрыв воздушной линии. Внутри колбы размещен фильтрующий элемент, его следует регулярно заменять. Снизу колбы может быть предусмотрен вентиль для слива задержанного масла.

Фильтр обладает рядом недостатков:

• снижает производительность и рабочее давление;
• требует периодической замены фильтрующего элемента и слива масла;
• не гарантирует 100% очистки воздуха.

Поэтому там, где требуется абсолютная чистота рабочей среды, сборка (масляный компрессор + воздушный фильтр) не применяется.

Отличия при эксплуатации

Главные отличия при эксплуатации масляного компрессора от безмасляного:

• постоянный контроль уровня масла и долив его по необходимости;
• полная замена масла в ходе периодического планового техобслуживания.

Смазочные материалы следует приобретать строго рекомендованное изготовителем. В противном случае при поломке можно лишиться гарантии, да и вероятность такой поломки существенно возрастает.

Работать такие агрегаты должны в горизонтальном положении без превышения указанного в паспорте допустимого уклона. Иначе ухудшатся условия смазки или масло попросту вытечет из картера.

Для безмасляных машин требуется только периодически менять поршневые кольца.

Очистка воздушных фильтров, проверки и обслуживание арматуры на безмасляном компрессоре проводится без каких либо отличий.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Что такое поршневой компрессор и как он работает? Это поршневой насос сжимающий газ. Если сжимается жидкость, говорят о насосе. Если сжимается какой-либо газ, то говорят о компрессоре. Принцип действия у поршневого насоса и поршневого компрессора одинаков.

Схема работы поршневого компрессора

На рисунке показана минимальная компоновка поршневого компрессора:

1. Впускной клапан
2. Выпускной клапан
3. Поршень
4. Шатун
5. Коленчатый вал
6. Цилиндр

Слева показан цикл впуска газа в цилиндр. Когда поршень идет вниз, под впускным клапаном возникает разряжение. Этот клапан, прижатый к седлу пружиной, открывается (из-за разности давлений над ним и под ним). Газ всасывается в цилиндр. Справа показан цикл сжатия газа. Поршень идет вверх, сжимая газ. Под давлением закрывается впускной клапан, открывается выпускной, газ устремляется в нагнетательную трубу.

Привод компрессора может быть электрическим, бензиновым, дизельным. Соответственно, коленчатый вал получает вращение от электродвигателя или же от двигателя внутреннего сгорания, бензинового или солярочного.

Видео: поршневой насос — принцип работы

Типы поршневых компрессоров

Выше был показан самый простой компрессор одностороннего действия. Намного эффективнее компрессор двустороннего действия.

Поршневой компрессор двустороннего действия

Как видим из рисунка, для всасывания и нагнетания воздуха, используется движение поршня как в одну, так и в другую сторону. Когда слева газ сжимается и соответственно нагнетается, справа идет всасывание. И наоборот. Производительность увеличивается почти в два раза. Чуть меньше, так как шток, толкающий поршень занимает некоторый объем.

Выше показаны одноцилиндровые компрессоры. Также производят двух, трех и более цилиндровые. Соответственно и мощность будет больше в два, три и более раз.

Двухцилиндровый поршневой компрессор

В таких агрегатах поршни ходят в противофазе. Этим достигается равномерность подачи воздуха. Также уменьшается тряска компрессора.

По расположению цилиндров бывают горизонтальные, вертикальные, угловые компрессоры.

Также различаются компрессоры по количеству ступеней сжатия. Вышерассмотренные компрессоры были одноступенчатыми. Бывают также и двух, трех и более ступенчатые.

Двухступенчатый поршневой компрессор

Воздух, сжатый в первом цилиндре, поступает в меньший по объему второй цилиндр. Там он дожимается до более высокого давления. Понятно, что двухступенчатый компрессор должен иметь два цилиндра. При сжатии газа происходит его нагрев. Поэтому сжатый газ из первого цилиндра попадает во второй через охладитель. Его изготавливают из материала быстро отдающего тепло. Чаще всего это медная трубка.

Двухступенчатый компрессор имеет более высокий КПД. Это происходит по нескольким причинам:

• промежуточное охлаждение воздуха, делает работу компрессора более комфортной. Меньше изнашиваются трущиеся части оборудования. Например, пара поршень – цилиндр.
• при одинаковой мощности привода, двухступенчатый компрессор на выходе дает большее давление.

Первый компрессор, созданный человеком, был поршневой. Потом появились другие виды. Самое общее деление компрессоров: объемные и динамические. В объемных компрессорах газ сжимается за счет уменьшения объема камеры. В динамических — за счет взаимодействия с лопатками ротора. К объемным, помимо поршневых компрессоров, относятся и широко распространенные винтовые компрессоры.

Видео: как работает поршневой компрессор

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Два винта ведущий и ведомый синхронно вращаются в паре. Зубья одного входят во впадины второго. Но винты, их металлические поверхности не соприкасаются. Он расположены параллельно друг другу на валах. На этих же валах имеются шестерни, которые входят в зацепление друг с другом, что обеспечивает жесткую кинематическую связь между винтами.

Винтовой компрессор

Роторы (винты) вращаются навстречу друг другу. Воздух через отверстие в корпусе поступает в пространство между винтами. Ввиду того, что зазор между роторами очень мал: 0,1 – 0,3 мм, по мере вращения воздух отсекается от атмосферы и захватывается винтами. Дальнейший поворот валов приводит к уменьшению объема воздуха и значит к его сжатию. На выходе получаем высокое давление.

Вместе с воздухом впрыскивается машинное масло, которое уменьшает зазор между винтами до нуля. Кроме того, масло смазывает винты, уменьшая силы трения. Также масло забирает лишнее тепло, которое неизбежно возникает по мере сжатия воздуха.

Когда камера, образованная винтами, соединяется с выпускным отверстием, воздухомасляная смесь под давлением выбрасываются в нагнетательную линию. Далее смесь проходит через масляный фильтр, который задерживает масло и передает его обратно в систему.

Преимущества винтового компрессора перед поршневым очевидны:

1. равномерность работы намного превосходит поршневой компрессор
2. межремонтный период в разы больше
3. небольшие габариты, легко монтировать
4. КПД на 30% больше поршневых

Видео: работа и устройситво винтового компрессора

Безмасляный компрессор

На данный момент наша промышленность очень сильно нуждается в безмасляных компрессорах, которые бывают как поршневыми, так и винтовыми. В некоторых случаях недопустимо наличие масла в воздухе даже в минимальных количествах. Например, для надувания кислородной подушки. Или для заполнения кислородного баллона.

Чтобы поршневой компрессор был безмасляным, поверхность его цилиндров покрыта специальным составом, позволяющим работать без машинного масла. Также и поршень покрывается спецсоставом. Несмотря на большие достижения в области материалов, уменьшающих скольжение, время непрерывной работы безмасляного поршневого компрессора ограничено. В некоторых моделях 10 – 15 минут в час.

Видео: безмаслянные компрессоры

Чтобы винтовой компрессор выдавал сжатый воздух абсолютно без масла, оно не должно использоваться для уплотнения роторов, и охлаждения. То есть в камеру сжатия масло не впрыскивается. Чтобы такой агрегат успешно работал и не нагревался, к изготовлению винтов предъявляют повышенные требования. Степень сжатия уменьшается, по сравнению с масляными, в 3 – 4 раза.

Безмасляные компрессоры уступают масляным по всем параметрам, кроме одного – чистоте сжатого воздуха. Поэтому если покупателю не нужен абсолютно чистый сжатый газ, лучше брать масляный компрессор.