Компрессоры используются для перемещения сжимаемых жидкостей из одного места в другое. Существует несколько типов компрессоров, и компрессор одностороннего действия является одним из них. Воздушный компрессор одностороннего действия — это известный тип компрессора объемного действия из категории поршневых воздушных компрессоров. В этой статье я расскажу о поршневом воздушном компрессоре одностороннего действия и его P-V диаграмме.
Что такое компрессор одностороннего действия?
Компрессор одностороннего действия — это тип воздушного компрессора, в котором для всасывания и сжатия используется только один конец поршня. Проще говоря, при первом ходе поршня воздух всасывается внутрь компрессора, а при втором ходе происходит сжатие воздуха.
В отличие от этого, другой конец поршня обычно свободен или открыт. Поэтому мы не можем совершить какую-либо работу другим концом поршня. Поэтому для всасывания и сжатия используется только одна сторона поршня. Проще говоря, верхняя часть поршня используется для сжатия воздуха, а другая сторона — для открытия картера.
Компрессор одностороннего действия использует сжатый воздух для толкания поршня в одном направлении и силу пружины для возврата поршня в исходное положение. Он может работать в направлении пневматических приводов. В цилиндре этих поршневых воздушных компрессоров используется только один поршень для подачи и отвода сжатого газа или воздуха.
- Положение на входе
- Положение на выходе
Есть два клапана: впускной и выпускной. Оба они являются обратными клапанами. Таким образом, в компрессоре одностороннего действия весь процесс сжатия происходит только за один шаг.
Открытие и закрытие одностороннего клапана зависит от разницы давлений. Если для всасывания и нагнетания используется механический клапан, то управление работой этих клапанов осуществляется через кулачки; когда поршень находится в TDC, вес воздуха в цилиндре компрессора будет равен нулю.
Принцип работы компрессора одностороннего действия
Принцип работы воздушного компрессора одностороннего действия очень прост и подробно описан ниже.
Поршневой компрессор состоит из впускного клапана, выпускного клапана, цилиндра, клапанов, коленчатого вала и поршня.
Когда поршень движется в направлении вниз, давление воздуха в цилиндре компрессора падает ниже давления атмосферы. При таком изменении давления открывается впускной клапан и всасывает воздух в цилиндр до тех пор, пока поршень не завершит свой ход вниз.
По мере движения поршня вверх давление возрастает и, в конце концов, достигает давления выхлопных газов. В этот момент открывается выпускной клапан для выпуска воздуха. Затем воздух направляется в резервуар для хранения.
В конце хода нагнетания определенное количество воздуха под высоким давлением остается в зоне зазора.
Когда поршень останавливает ход всасывания, воздух в зоне зазора увеличивается до тех пор, пока давление воздуха не упадет ниже давления атмосферы. В этот момент в цилиндр поступает свежий воздух, впускной клапан открывается, и цикл повторяется.
Поскольку воздушный компрессор одностороннего действия имеет только один клапан в верхней части цилиндра. И за каждый оборот коленчатого вала происходит только один цикл сжатия.
P-V диаграмма воздушного компрессора одностороннего действия
Ниже приведено объяснение P-V диаграммы. На рисунке ниже представлен воздушный компрессор одностороннего действия без зазорного объема.
P-V диаграмма
1) Ход всасывания (d-a):
Прежде всего, воздух засасывается в цилиндр компрессора при постоянном давлении Pa и объем воздуха при этом увеличивается. Линия d-a представляет этот процесс на приведенном выше рисунке.
2) Ход сжатия (a-b):
После завершения такта всасывания начинается процесс сжатия воздуха. Во время этого процесса давление воздуха увеличивается от Pa до Pbа объем уменьшается от Va до Vb. В этой точке «b» давление Pb незначительно превышает давление нагнетания. Линия a-b представляет этот процесс.
3) Ход нагнетания (b-c):
В точке «b» завершается ход сжатия, а затем начинается ход нагнетания. Во время этого процесса давление воздуха остается постоянным (Pb), в то время как объем увеличивается. Поэтому на этом этапе открывается выпускной клапан и выпускает сжатый воздух. Линия b-c приведенной выше диаграммы представляет этот процесс.
4) Повторяющийся процесс (c-d):
После завершения хода нагнетания поршень снова приходит на ход всасывания, снова всасывает воздух, и на этом этапе давление в цилиндре будет равно Pa. Этот процесс повторяется в соответствии с нашими требованиями. А также, работа, проделанная во время этого процесса, представлена через a-b-c-d.
Чтобы лучше понять принцип работы компрессора одностороннего действия, посмотрите следующее видео:
Преимущества и недостатки поршневого компрессора одностороннего действия
Преимущества компрессоров одностороннего действия
- Эти компрессоры менее дорогостоящие по сравнению с другими типами поршневых воздушных компрессоров.
- Поршневой воздушный компрессор одностороннего действия имеет меньше трубок.
- Они очень просты в обслуживании.
- Он потребляет меньше сжатого воздуха.
- Эти поршневые компрессоры лучше всего подходят для циклов со средней нагрузкой.
Недостатки компрессоров одностороннего действия
- Основной недостаток воздушного компрессора одностороннего действия заключается в том, что его поршень работает только в одном направлении.
- Поршневой воздушный компрессор нагнетает воздух в цилиндр только в одном направлении.
- Пружина занимает место и ограничивает рабочий ход цилиндра.
- Сила пружины этих компрессоров снижает аэродинамику и ограничивает результирующую силу цилиндра.
- Они менее эффективны, чем центробежные компрессоры.
Области применения компрессоров одностороннего действия
- Эти компрессоры используются в двигателях внутреннего сгорания (дизельные и бензиновые двигатели).
- Они также используются в двигателях внешнего сгорания.
- Поршневые компрессоры одностороннего действия также используются в гидравлических цилиндрах и насосах.
В этой статье я постарался объяснить принцип работы воздушного компрессора одностороннего действия. Я также подробно объясняю его P-V диаграмму. Если у вас возникли вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь и сообщите мне о своей проблеме в разделе комментариев. Я постараюсь сделать все возможное, чтобы дать вам быстрый и этнический ответ.
