Мембранный компрессор — это особый тип компрессора, который играет важную роль во многих областях благодаря своей уникальной конструкции и принципу работы.
1. Структурный состав диафрагменного компрессора
Диафрагменный компрессор в основном состоит из следующих частей:
1.1 Приводной механизм
Обычно приводимый в действие электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания, компрессор передаётся на коленчатый вал через ремённую, зубчатую или прямую передачу. Функция приводного механизма — обеспечить стабильное питание компрессора, гарантируя его нормальную работу.
Например, в некоторых небольших мембранных компрессорах в качестве приводного механизма может использоваться однофазный двигатель, тогда как в крупных промышленных мембранных компрессорах могут использоваться мощные трехфазные двигатели или двигатели внутреннего сгорания.
1.2 Механизм шатуна коленчатого вала
Кривошипно-шатунный механизм является одним из основных компонентов диафрагменного компрессора. Он состоит из коленчатого вала, шатуна, крейцкопфа и т.д., преобразуя вращательное движение приводного механизма в возвратно-поступательное движение поршня. Вращение коленчатого вала приводит к качанию шатуна, тем самым толкая крейцкопф, совершающий возвратно-поступательное движение в ползуне.
Например, коленчатые валы обычно изготавливаются из высокопрочной легированной стали, прошедшей точную механическую и термическую обработку для обеспечения необходимой прочности и жёсткости. Шатун изготовлен из высококачественной кованой стали, и благодаря точной обработке и сборке обеспечивает надёжное соединение с коленчатым валом и крейцкопфом.
1.3 Поршень и корпус цилиндра
Поршень — это деталь диафрагменного компрессора, непосредственно контактирующая с газом. Он совершает возвратно-поступательное движение внутри цилиндра, обеспечивая сжатие газа. Корпус цилиндра обычно изготавливается из высокопрочного чугуна или литой стали, обладающих высокой стойкостью к давлению. Для предотвращения утечки газа между поршнем и цилиндром используются уплотнения.
Например, поверхность поршня обычно подвергается специальной обработке, такой как хромирование, никелирование и т. д., для повышения износостойкости и коррозионной стойкости. Выбор уплотнительных компонентов также имеет решающее значение: обычно используются высокоэффективные резиновые или металлические уплотнители для обеспечения надёжной герметизации.
1.4 Компоненты диафрагмы
Диафрагма — ключевой компонент диафрагменного компрессора, который изолирует сжатый газ от смазочного масла и приводного механизма, обеспечивая чистоту сжатого газа. Диафрагменные компоненты обычно состоят из диафрагменных листов, диафрагменных тарелок, диафрагменных прижимных пластин и т.д. Диафрагменные листы, как правило, изготавливаются из высокопрочных металлических или резиновых материалов, обладающих хорошей эластичностью и коррозионной стойкостью.
Например, металлические мембранные пластины обычно изготавливаются из таких материалов, как нержавеющая сталь и титановый сплав, и обрабатываются по специальным технологиям для обеспечения высокой прочности и коррозионной стойкости. Резиновая мембрана изготавливается из специального синтетического каучука, обладающего хорошей эластичностью и герметизирующими свойствами. Тарелка мембраны и прижимная пластина мембраны используются для фиксации мембраны, гарантируя её устойчивость к деформации и поломке во время работы.
1.5 Газовый клапан и система охлаждения
Газовый клапан – это компонент мембранного компрессора, который управляет притоком и оттоком газа. Его производительность напрямую влияет на эффективность и надежность компрессора. Воздушный клапан обычно представляет собой автоматический или принудительный клапан, который выбирается в соответствии с рабочим давлением и расходом компрессора. Система охлаждения используется для снижения тепловыделения компрессора во время работы, обеспечивая его нормальную работу.
Например, в автоматических клапанах в качестве сердечника обычно используется пружина или мембрана, которая автоматически открывается и закрывается под действием изменения давления газа. Принудительный клапан должен управляться внешними приводами, такими как электромагнитный привод, пневматический привод и т. д. Система охлаждения может быть воздушной или водяной, в зависимости от условий эксплуатации и требований компрессора.
2. Принцип работы мембранного компрессора
Рабочий процесс мембранного компрессора можно разделить на три этапа: всасывание, сжатие и выхлоп.
2.1 Стадия вдоха
При движении поршня вправо давление внутри цилиндра падает, впускной клапан открывается, и внешний газ поступает в корпус цилиндра через впускной патрубок. При этом под действием давления внутри цилиндра и давления в камере диафрагмы пластина диафрагмы изгибается влево, а объём камеры диафрагмы увеличивается, образуя процесс всасывания.
Например, во время вдоха открытие и закрытие впускного клапана управляется разницей давлений внутри и снаружи блока цилиндров. Когда давление внутри цилиндра ниже внешнего, впускной клапан автоматически открывается, и газ извне поступает в корпус цилиндра; когда давление внутри цилиндра становится равным внешнему, впускной клапан автоматически закрывается, и процесс всасывания завершается.
2.2 Стадия сжатия
При движении поршня влево давление внутри цилиндра постепенно увеличивается, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан остаётся закрытым. В этот момент пластина диафрагмы под действием давления внутри цилиндра прогибается вправо, уменьшая объём камеры диафрагмы и сжимая газ. По мере движения поршня давление внутри цилиндра непрерывно увеличивается, пока не достигнет заданного значения давления сжатия.
Например, при сжатии деформация изгиба диафрагмы определяется разностью давлений внутри цилиндра и в камере диафрагмы. Когда давление внутри цилиндра превышает давление в камере диафрагмы, пластина диафрагмы изгибается вправо, сжимая газ; когда давление внутри цилиндра становится равным давлению в камере диафрагмы, диафрагма приходит в равновесие, и процесс сжатия завершается.
3.3 Ступень выхлопа
Когда давление в цилиндре достигает заданного значения сжатия, выпускной клапан открывается, и сжатый газ выпускается из цилиндра через выпускной патрубок. При этом пластина диафрагмы под действием давления внутри цилиндра и камеры диафрагмы изгибается влево, увеличивая объём камеры диафрагмы и подготавливая её к следующему процессу всасывания.
Например, в процессе выпуска газа открытие и закрытие выпускного клапана управляется разницей между давлением внутри цилиндра и давлением в выпускной трубе. Когда давление внутри цилиндра превышает давление в выпускной трубе, выпускной клапан автоматически открывается, и сжатый газ выпускается из корпуса цилиндра; когда давление внутри цилиндра становится равным давлению в выпускной трубе, выпускной клапан автоматически закрывается, и процесс выпуска газа завершается.
3. Характеристики и применение мембранных компрессоров
3.1 Характеристики
Высокая чистота сжатого газа: Благодаря диафрагме, отделяющей сжатый газ от смазочного масла, и приводному механизму, сжатый газ не загрязняется смазочным маслом и примесями, что обеспечивает высокую чистоту.
Хорошая герметизация: мембранный компрессор имеет специальную уплотнительную конструкцию, которая эффективно предотвращает утечку газа, обеспечивает эффективность и безопасность сжатия.
Плавная работа: во время работы мембранного компрессора скорость движения поршня относительно низкая, и нет прямого контакта между металлическими частями, поэтому работа плавная, а уровень шума низкий.
Высокая адаптивность: мембранные компрессоры могут адаптироваться к различным требованиям по сжатию газа, включая высокое давление, высокую чистоту, горючие и взрывоопасные специальные газы.
3.2 Применение
Нефтехимическая промышленность: используется для сжатия газов, таких как водород, азот, природный газ и т. д., обеспечивая сырьем и энергией химическое производство.
Пищевая и фармацевтическая промышленность: используется для сжатия газов, таких как воздух и азот, обеспечивая чистую газовую среду для пищевой промышленности и фармацевтического производства.
Электронная полупроводниковая промышленность: используется для сжатия высокочистых газов, таких как азот, водород, гелий и т. д., обеспечивая высокочистую газовую среду для производства электронных микросхем и полупроводников.
В области научно-исследовательских экспериментов он используется для сжатия различных специальных газов и обеспечения стабильной подачи газа для научно-исследовательских экспериментов.
Одним словом, диафрагменные компрессоры играют важную роль во многих областях благодаря своей уникальной конструкции и принципу работы. Понимание принципа работы диафрагменных компрессоров поможет эффективнее использовать и обслуживать это оборудование, повысить его эффективность и надежность.
Время публикации: 12 сентября 2024 г.