Kompresory pístové. Další dělení je možné podle počtu stupňů, pohonu, dopravované látky, způsobu chlazení atd.

Transkript

1 Kopreory pítové Rozdělení Hlavní čáti Pracovní oběhy p.k.-princip činnoti Základní výpočty pro jednotupňový kopreor Několikatupňová kopree Základní výpočty pro dvoutupňový kopreor Upořádání vícetupňových k. Rozvody a regulace p.k. Chlazení a azání Otatní druhy pneuotatických kopreorů Tyto troje e používají na tlačování a dopravu plynů. Stlačený vzduch e užívá v hutnictví, hornictví, energetice, v chladírnách a razírnách,v průylu klářké atd.. Velký rozach á toto tlačené édiu v zavádění autoatizace a robotizace (pneuatické ytéy). Kopreory jako celek (tzn. i otatní druhy) patří ezi troje hnané a tepelné. Rozdělení Pítové kopreory jou převážně určeny pro třední a vyoké tlaky ale enší objeové průtoky. Celou kupinu kopreorů ůžee rozdělit podle tlaků acích případně výtlačných: vývěvy...p v =0,1 MPa dychadla...p v =0,1 až 0,3 MPa kopreory... p v =od 0,3 MPa výše Další dělení je ožné podle počtu tupňů, pohonu, dopravované látky, způobu chlazení atd. Hlavní čáti Z dalších obrázků ve výkladu vyplývají tyto hlavní čáti: -kliková kříň klikový echanie (zatí nejčatější způob zajištění pohybu pítu) -pít a válec -ventily a jejich vývody (hrdla) -přílušentví (regulace, chlazení a azání atd.) Pracovní oběhy pít.kopreoru - princip činnoti Tlakový diagra kopreoru e škodlivý protore - obr.a Škodlivý protore označujee obje, který zůtane nad píte při doažení axiální levé polohy (horní úvrati). Mezi body 1 a 2 dochází k ání do pracovního protoru nad píte, ací ventil e otevře, výtlačný ventil je zavřený. Mezi body 2 a 3 dochází ke tlačování, oba ventily jou zavřené. V úeku 34 dojde k otevření výtlačného ventilu, tlačený plyn je dopravován výtlačný hrdle ven do potrubní ítě tlake p v. Mezi body 4 a 1 e pít pohybuje doprava (k dolní úvrati), ale plyn e nenaává, protože tlačený zbytek ve škodlivé protoru V š e rozpíná až na tlak ací p. Vlatní naávání objeu V natane až ezi body 1 a 2. Je to tedy vlive této expanze vždy enší obje než obje zdvihový V z. Plocha uzavřená body 1234 předtavuje potřebnou práci pro zajištění funkce troje, kterou uí dodat otor. Se znaloti teroechaniky lze dovodit, že tato plocha bude nejenší, pokud koprení děj 23 a expanzní děj 41 budou iotery (troj by ěl ít dokonalé chlazení válce). Opake by byly tyto děje adiabatické a plocha pak největší největší potřebnou prací ( troj dokonale izolován ). Skutečné děje polytropické pak budou koproiníi křivkai ezi těito hraničníi, ve kutečnoti neožnýi procey. Tlakový diagra pít.kopreoru e škodlivý protore - kutečný (indikovaný) - obr B 1 kopre.doc

2 U kutečného oběhu uíe uvažovat také vlivy etrvačnoti zavírání a otevírání ventilů, které vou kontrukcí určitou pohybující e hotou (ventilové deky, pružiny atd.). Sací ventil e tedy otevře až při doažení určitého acího tlaku, která je enší jak atoferický p a. Průtokové odpory pak způobí zakolíání tlaku na začátku acího děje. Naopak na konci výtlačného děje bude tento jev způobovat zakitání výtlačné křivky. Všechny tyto jevy pak způobí celkově zvětšení plochy diagrau a tudíž potřebu větší,práce. Na velikot těchto výkitů á vliv rychlot pítu a velikot ventilů v kopreoru, které způobí velkou rychlot protékajícího plynu úzkýi protory ventilů, dochází ke škrcení a zvyšování teploty. Protože vlive těchto všech jevů nelze naát zdvihový obje celý definujee objeovou účinnot V η V = V z Uvažujee-li expanzní děj 41 adiabatický ůžee pát (V š =V k...škodlivý obje lze také označit jako koprení v ouladu teoriei palovacích otorů) náledující rovnice, ze kterých lze odvodit vztah pro objeovou účinnot vyjádřenou obažněji V + V = V + V k z 1 κ p. V = p. V κ 1 v k 1 κ ηv = 1 ε. 1 p ε = V V k z kde κ (kappa) je exponent adiabaty. Hodnota poěrné velikoti škodlivého protoru ε bývá 0,05 až 0,15. Základní výpočty pro jednotupňový kopreor Rovnice pro objeový průtok 2 π. D QV = i. S. L. n. η d = i.. λ. Dn.. ηd 4 Kde i je počet válců, λ je poěr délky zdvihu L ku průěru válce D, η δ je dopravní účinnot ( je ai o 5% enší jak objeová účinnot) Stroj uí také vyhovovat určité dovolené třední pítové rychloti při otáčkách kliky n c = 2. L. n Příkon kopreoru ůžee pro jednoduchot uvažovat pro děj ioterický Pi = p. QV.ln p Užitečný (efektivní) příkon tj. příkon potřebný na pohánění kopreoru Pi P = kde η je echanická účinnot (0,85 až 0,95) η e Několikatupňová kopree Z rozboru rovnic pro výpočet objeové účinnoti lze uoudit, že její hodnota je celke vyhovující pro nižší výtlačné tlaky. Pokud tlaky porotou, zvětšuje e obje V 1 a v důledku toho e naopak zenšuje kutečně naátý obje plynu V (viz náledující obrázek). Součaně toupá teplota, což nepříznivě půobí na činnot výtlačných ventilů, zhoršuje e azání a vzniká nebezpečí vznícení oleje. U jednotupňového kopreoru tedy ůže dojít k ituaci, že e při určité ituaci neuí z výtlaku vytlačovat nic. 2 kopre.doc

3 Z těchto důvodů e kopree rozdělí do několika tupňů. Mezi jednotlivé tupně e vloží ezichladiče, které plyn čátečně tlačený ochladí na původní teplotu. Je tedy zřejé, že rozdělení celkové kopree na velký počet dílčích kopreí (teoreticky nekonečno) a vložení odpovídajícího velkého počtu ezichladičů by obálka všech těchto dějů vytvořila ioteru. Ta, jak bylo řečeno na počátku, dává nejenší potřebný příkon. Tato vize je ale neekonoická, v praxi e užívají nejčatěji kopreory dvojtupňové, trojtupňové a čtyřtupňové. Na další cheatu je naznačena koprení ituace pro dvojtupňový kopreor. Plocha delta A ukazuje upořenou práci vzhlede k jednotupňovéu troji Indexy pro koprení děje naznačují ožné kopree adiabalické (a), polytropické (p), ioterické (i). Upořená práce na pohon kopreoru bude opět největší pro ioterické kopree a nejenší pro adiabatické kopree. Skutečné koprení děje jou polytropické, což je koproiní reálná ituace (čátečně e koprení teplo vyálá válce a čátečně e jí zvýší teplota tlačovaného plynu. Základní výpočty pro dvoutupňový kopreor Jetliže je koprení poěr v obou tupních tejný, je koprení práce nejenší. S odkaze na chea dvoutupňové kopree výše platí: p π = = p = p p p. p v Užijee-li k vyjádření kopreního poěru pro dva tupně potup p p p p π 2 v. v =. =. = p p p p. p p Pro n-tupňů vztah zobecníe p π n = n p v v Předpokládáe v první i druhé tupni tejné otáčky, tejný zdvih, dopravní účinnot a je-li plyn ochlazen v ezichladičích na původní teplotu, uplatníe rovnici kontinuity a tavovou rovnici V = S.L V = S. L S. p = S. p Takže pro dvoutupňový kopreor vyjde S S p 1 p1 1 2 = 1. = S1. = S1. p p 2 (tlaky jou acíi tlaky v jednotlivých tupních) Pro n-tupňovou koprei zobecníe S n 1 = S. π n 1 1 π kopre.doc

4 Upořádání vícetupňových kopreorů obdobně jako v případě obr.c. Na obr.a je naznačeno upořádání dvoutupňového kopreoru jako dvouválcové kobinace. Klikový hřídel l.a 2.tupně je u jednotlivých klik pootočený o 90 (i vlatní válce). Počet válců zvyšuje náklady. Výhodou více válců je ožnot lepšího vyvážení etrvačných il. Na obr.b je upořádání dvoutupňového kopreoru diferenciální píte. Pítnice je funkčně vý průěre druhý tupně kopreoru. Na obr.c je obdobné upořádání diferenciální píte. Stroj však neuí ít pítnici, křižák atd. a vyjde kontrukčně kratší. Do velkého pítu jde zakoponovat přío uložení ojnice Na obr.d je opět upořádání diferenciální píte. První tupeň ale pracuje oběi plochai velkého průěru diferenciálního pítu, takže proce výtlaku na první tupni e děje v obou pohybech pítu (pracuje jakoby jednočinný ale vytlačuje jakoby dvojčinný). Druhý tupeň pak jednorázově (v jedno činu) toto nožtví vytlačí, pracuje Třítupňové a čtyřtupňové kopreory pak využívají různých kobinací předešlých případů, tzn. užívají několika oddělených válců nebo kobinují cheata užití diferenciálního pítu. Rozvody a regulace pítových kopreorů Rozvodové echaniy (rozvody) Označujee títo čáti kopreoru, které řídí vtup a výtup plynu do válce a z něho. Muí ít dobrou těnot, co nejenší průtočnou plochu při dodržení alých průtočných odporů, alou hotnot, nízkou hlučnot. Rozvody ohou být nucené (jejich otevírání a zavírání je echanicky vázáno na pohyb pítu a klikového hřídele-analogie e ventilovýi rozvody palovacích otorů), nebo aočinné (jou ovládány přetlake nebo podtlake plynu, dne nejpoužívanější yté ale při velkých otáčkách uí být alý zdvih a tí příliš velké rozěry ventilu) Ventil talířový Dne nejpoužívanější ventil. Jeho kontrukce je uzpůobena k tou, že hlavní čáti lze unifikovat pro kontrukci acího i výtlačného ventilu a je to také vhodné upořádání pro další kontrukční prvky regulace. Na obrázku vede je celek vertikálně rozložen. Do právné polohy e jednotlivé díly evřou oový vorníke. Jedná e o případ ventilu pro ání. Plyn vtupuje do edla zepodu a přeůže tluící deku pružinai, dojde k pounu ventilové deky nahoruotevření průtoku. Ve podní pohledu je kobinace několika odkrytí deek tak, aby bylo zřejé, jak jou v jednotlivých dílcech provedeny ledvinovité výřezy. Do válce e pak tyto ventily ontují buď vedle ebe ( na čelo válce )- pak je válec většího průěru. Nebo e k obě různě nakloní, ale tí e opět zhorší velikot škodlivého protoru. Pokud chcee pít alý, ůže e 4 kopre.doc

5 provét také ventil kobinovaný (ouoe jou na obě ventil ací (větší průěr), a ventil výtlačný (enší průěr)) Regulace Úkole regulace je odtranit rozdíly ezi dodávkou kopreoru a potřebou tlačeného édia potřebiče. Tyto rozdíly-odchylky e využívají jako ignály pro vlatní regulaci (akční veličina). Ze vztahu pro objeový průtok vyplývají způoby regulace Q V = i. S. L. n.η d a) Regulace přerušovaná -zapínáe a vypínáe kopreor. Energeticky výhodné. Užívá e u pohonu palovací otore pře vypínací pojku. U elektrootorů nevýhodné, velké záběrové proudy. b) Regulace plynulá -ěníe otáčky n.nejjednodušší. Provádí e u pohonů palovací otore. -ůžee ěnit dopravní účinnot η δ několika způoby: -trvalý odtlačení ání -uzavření ání (plyn e ale ohřívá, nebezpečí výbuchu) -škrcení ání (ožnot plynulé regulace, ale nevýhody předcházející...) -zvětšení škodlivého protoru tzv.reduktore -ovládání acího ventilu za každou otáčku ( v době, kdy á být uzavřen e odtlačuje odtlačovací zařízení - plyn e přeputí zpět ) (právě z toho důvodu jou v talířové ventilu nahoře ledvinové otvory pro odtlačovací prty ) -odtlačování výtlačného ventilu za každou otáčku (obdobná taktika...) Chlazení a azání kopreorů Kopreor ůžee chladit: a) Vzduche Hlavy a válce kopreoru jou opatřeny žebry, které zvětšují plochu pro přetup tepla. Užívá e u alých a obilních trojů. b) vodou Kole válce je kontrukčně utvořen plášť, který proudí voda. Je užíván pro velké a třední troje Stlačovaný plyn ůžee chladit: 1) Ve vzduchové chladiči Je to obdoba autoobilového chladiče, chladiče proudí tlačený plyn 2) Ve vodní chladiči 5 kopre.doc

6 Pro alé výkony je proveden, jako hadový (točená trubka je ponořena do vody a trubkou protéká tlačený plyn). Pro velké výkony je to kontrukce používaná všeobecně pro výěníky tepla jako tzv. chladič vazkový. Syté je zřejý z náledujícího cheatu. Ve třední čáti e vazek tenkotěnných trubek, kterýi proudí voda ( podélně ta a zpět ). Okolo trubek pak proudí vzdušnina, jejíž ceta k výtupníu hrdlu je několikrát zěněna přepážkai. Tí e teploěnná plocha intentivně využije v tzv.kobinované proudění. Vlatní upořádání vnitřních trubek ůže být provedeno buď trubkai v zákrytu (ve cheatu), nebo protřídaně tak, aby trubky byly zvenku oývány vzdušninou rovnoěrněji a nezacláněly i. Otatní druhy pneuotatických kopreorů Kroě pítových kopreorů patří do této kupiny ještě další typy. Mohou ít velké otáčky, kontrukčně vycházejí enší ale ají většínou větší ztráty vlive tření. Některé ohou být provedeny jako bezazné (potřebná vlatnot pro cheické a potravinářké účely). Rotační kopreor laelový Rotor 2 e otáčí zaouvatelnýi laelai 3 (bývá jich 20-30) v dutině tatoru 1. Mezilopatkový protor e v jedné polorovině zvětšuje, v této čáti je realizováno ání. D druhé polorovině e naopak ezilopatkové protory zenšují, dochází ke koprei plynu, který je odváděn do výtlačného hrdla. Hlavní kontrukční problé je v zajištění těnoti lael ve kříni tatoru při alé tření. Stroje většinou neají ací a výtlačné ventily. Rotační vodokružná vývěva Pracuje na obdobné principu. Statorová kříň je v toto případě nahrazena rotující vodní prtence 2 ve válci 1. Rotor 3 á lopatky pevné, které e potupně více, či éně zaouvají do vodního prtence. Přívod a odvod plynu e realizuje bočníi klínovýi otvory. Stroj ůže pracovat i jako kopreor doažitelný tlake až 0,5 Mpa. Rotující vodní prtenec připívá k chlazení a ůže také připět k odtraňování nečitot z dopravovaného plynu pohlcování. Rotační kopreor krouživý píte Pít 2 excentricky krouží v tělee tatoru. Vyouvatelná laela 2 pak odděluje od ebe ací a výtlačný protor. Ve výtlačné kanále je aočinný ventil. Pro dokonalé doednutí laely na rotor e laela nejeno vyouvá ale také írně kýve, je přitlačována do záběru pružinou. Sací kanál ventil neá. 6 kopre.doc

7 Šroubový kopreor V tělee 1 jou vedle ebe uloženy dva rotory 2, které ají na obě šroubovice profilů o velké toupání. Počet šroubovic a jejich profil je na obou rotorech různý ( počet vypouklých profilů je enší než dutých profilů). Rotory e vzájeně nedotýkají, jejich vzájený pohyb určuje dvojice ozubených kol, která je io vlatní dutinu kopreoru (ve cheatu nejou zakrelené). Otáčky u alých trojů ohou být až Dvourotorové (Rootovo) dychadlo Funkce je zřejá ze cheatu. Rotory e po obě a ve kříni teoreticky ýkají bez vůle, prakticky vůlí cca 0,1, výroba je náročná. Z hledika tvaru je na jedno rotoru uplatněna třídavě hypocykloida a epicykloida (2x). Vzhlede k charakteru zěny tvaru ezirotorového protoru je dodávka plynu nerovnoěrná, ve výtlačné potrubí kolíá tlak. Také u tohoto troje je vzájený pohyb obou rotorů zajišťován vnější ozubený převode. 7 kopre.doc