Основные конструктивные элементы поршневого компрессора, страница 2

Уплотнительный эффект колец основан как на плотном прилегании их к внутренней поверхности цилиндра и к стенкам поршневых канавок, так и на лабиринтном действии набора колец.

Необходимое число колец  устанавливается опытным путем и зависит от качества колец, типа и параметров машины и ее числа оборотов

.

При большом числе оборотов вследствие уменьшения относительных величин потерь газа требуется меньшее значение .

Теоретически и практически степень влияния каждого последующего кольца на герметичность уплотнения уменьшается, вследствие чего завышение числа колец мало снижает протечки газа, увеличивает работу трения.

Поэтому в зависимости от условий работы компрессора существует оптимальное число колец для каждого конкретного случая.

Полностью работают первые 3-4 кольца.

Дополнительное прижатие колец протекающим газом увеличивает плотность прилегания колец, а следовательно, герметичность уплотнения – хорошо; но заметно повышает работу трения, а следовательно, увеличивает износ колец и цилиндра – плохо.

В процессе износа кольца происходит уменьшение его упругости, а следовательно, уменьшение герметичности уплотнения, что приводит к увеличению протечек газа и резкому падению коэффициента полезного действия.

Поэтому необходимо решать задачи:

-  прочности колец;

-  уменьшения сил трения;

-  увеличения срока службы поршневых колец (сейчас ).

Износ колец зависит от

-  состояния поверхности, материала и твердости элементов уплотнения;

-  влияния качества смазки и равномерности ее распределения по кольцам;

-  влияния охлаждения;

-  равномерности нагрузки колец и т.п.

Кольца имеют замки

-  с прямой прорезью;

-  с косой прорезью (под углом 45º);

-  внахлестку.

а)

        Лучшую герметичность создает замок внахлестку, худшую – прямой.

б)                                                                                      45°  в)

        Рис.    . Типы замков поршневых колец

а) прямой замок (при D_ц<20мм); б) косой замок (при D_ц<200мм); в) замок внахлестку

(при D_ц>200мм)

При сборке поршневые кольца устанавливают таким образом, чтобы замки у разных колец были смещены по окружности.

Герметичность поршневого уплотнения может быть повышена и при косых замках, если прорези соседних колец делать в разные стороны.

По назначению поршневые кольца подразделяют на

- уплотняющие;

- маслосъемные (в вертикальном компрессоре простого действия со смазкой разбрызгиванием).

Маслосъемные кольца располагаются в нижней части поршня в количестве не больше двух.

Рис.     . Маслосъемные кольца

Герметичность поршневого уплотнения определяется главным образом двумя факторами:

1)  специфическими особенностями данного уплотнения и условиями его работы (уплотнительная способность поршневых колец, влияние смазки, состояние рабочей поверхности цилиндра, интенсивность охлаждения и пр.);

2)  параметрами рабочего процесса ступени компрессора (давление, температура, противодавление за поршневыми кольцами) и величиной мертвого пространства.

Износ колец и цилиндров тесно связан с их материалом.

Материал поршневых колец – СЧ 24-44 (200мм),

СЧ 21-40 (D 210-500мм),

СЧ 18-36 (D 520-1500мм).

Качество колец в основном определяется не химическим составом материала, а его структурой – сорбитообразный перлит.

Чугунные кольца по сравнению со стальными имеют гораздо худшие качества упругости, а также вследствие ухудшения свойств упругости при высоких температурах обнаруживают после работы усадку замка (уменьшение зазоров l_с). Однако сталь как материал для колец применяется гораздо реже, чем чугун, так как при стальных кольцах значительно повышается износ цилиндров.