Полезные самоделки: изготовление воздушного компрессора своими руками

Виды динамических компрессоров

Аппараты с динамическим принципом действия разделяют на осевые, центробежные и струйные. Различаются они между собой типом рабочего колеса и направлением движения потока воздуха.

Осевые аппараты

В осевых компрессорах поток газа движется вдоль оси вращения вала через неподвижные направляющие и подвижные рабочие колеса. Скорость потока воздуха в осевом аппарате набирается постепенно, а преобразование энергии происходит в направляющих.

Для осевых компрессоров характерны:

• высокая скорость работы;
• высокий КПД;
• высокая подача потока воздуха;
• компактные размеры.

Центробежные агрегаты

Центробежные компрессоры имеют конструкцию, обеспечивающую радиальный выходной поток воздуха. Поток воздуха, попадая на вращающееся рабочее колесо с радиально расположенными крыльчатками, за счет центробежных сил выбрасывается к стенкам корпуса. Далее, воздух перемещается в диффузор, где и происходит процесс его сжатия.

Центробежные аппараты не имеют узлов с возвратно-поступательными движениями, поэтому обеспечивают равномерный поток воздуха, силу которого можно регулировать. Также данный тип агрегатов отличается долговечностью и экономичностью.

Струйные компрессоры

В аппаратах струйного принципа действия для увеличения давления газа (пассивного) используется энергия активного газа.

Для этого к устройству подводится 2 потока газа: один с низким давлением (пассивный), а второй – с высоким (активный). На выходе из устройства образуется газовый поток с давлением выше пассивного, но меньшим, чем у активного газа.

Различия конструктива

Альтернативы конструкций, применяемые при производстве поршневых компрессоров:

с ременной либо коаксиальной передачей

маслозаполненные и безмасляные.

Каждое конструктивное решение направлено на достижение определенной цели.

Прямая передача

Коаксиальный привод разработан, чтобы уменьшить вес и габариты конструкции. Это решение позволяет отказаться от громоздких шкивов, ремней и храповика. Крутящий момент передается напрямую с вала двигателя на кривошипно-шатунный механизм блока цилндров. Недостаток этой конструкции – затрудненное охлаждение.

Режим работы техники с прямым приводом не бывает больше 1:2, то есть 20 минут она работает, 40 – отдыхает. Иногда соотношение еще меньше – до 1:4. Здесь имеется в виду беспрерывная работа!

Клиноременная передача

Это традиционная конструкция, использующаяся с первых образцов поршневых компрессоров. С тех пор были внесены лишь незначительные усовершенствования.

Массивный храповик обеспечивает общую плавность работы цилиндропоршневой группы. Это первое преимущество. Храповик имеет форму колеса. В современных моделях спицы выполнены в форме лопастей, которые создают воздушный поток, направленный на поршневую головку.

Дополнительное охлаждение – второй плюс.

Третье преимущество – простота обслуживания и ремонта. Износу в основном подвергаются ремни, которые легко заменить. В процессе эксплуатации следует следить за их натяжением, при необходимости подтягивать. Чтобы выполнить эти действия не нужно разбирать компрессор.

Маслозаполненные и безмасляные

Здесь все просто. В компрессорах сухого сжатия масло не используется. Технический нефтепродукт выполняет функцию смазки, охлаждения и защиты от коррозии. Лишенный такой защиты безмасляный агрегат способен работать не более 15 минут в час. Затем ему надо остыть. Эта особенность ограничивает сферу применения подобной техники.

Основное достоинство безмасляного поршневого компрессора – полное отсутствие масла в вырабатываемом сжатом воздухе. Такое преимущество востребовано при обеспечении работы медицинских инструментов, при производстве продуктов питания, медикаментов и упаковочных материалов.

Еще одно достоинство – простота обслуживания: не нужно менять масло и фильтры. Масляные аппараты рассчитаны на более продолжительную работу. Разрешенный период непрерывного нагнетания может составлять от 20 минут в час до полного рабочего дня. Главная причина – использование масла. Эта жидкость выполняет несколько функций:

смазывает детали для уменьшения трения

охлаждает механизмы

уплотняет технологические зазоры

удаляет продукты износа компонентов цилиндропоршневой группы

защищает от коррозии.

Единственный недостаток использования компрессорного масла – загрязнение рабочей среды микроскопическими каплями жидкости. Однако современные системы подготовки воздуха могут на 99,9% удалить эти примеси.

Теги: устройство поршневого компрессора, устройство поршневого компрессора основные узлы, устройство и принцип действия поршневого компрессора, устройство и работа поршневого компрессора, схема устройства поршневого компрессора, компрессора поршневые устройство и предназначение

Преимущества масляных агрегатов

Самый распространенный метод снижения трения, возникающего при работе различных деталей и узлов, является их смазывание. Это позволяет снизить нагрузку на изделие в целом, в частности, на его ключевую деталь — двигатель.

Для решения, этой задачи применяют специальные, компрессорные масла, которые можно использовать в различных условиях эксплуатации.

Компрессоры такого типа в производстве обходятся дешевле. Поэтому, стоимость такого оборудования существенно дешевле, чем безмасляные аналоги. Но в эксплуатации, они обходятся дороже. Это вызвано тем, что в процессе эксплуатации вместе удалением воздуха из рабочей зоны, происходит выброс масла. Кстати, его необходимо заменять через каждые 2 000–3 000 часов эксплуатации.

Так как в сжатом воздухе присутствуют микрочастицы масла, в систему приходится устанавливать маслоулавливающие элементы, например, фильтры. Через определенное количество времени их так же необходимо заменять, а это усложняет обслуживание, и требует дополнительных расходов на приобретение заменяемых фильтров.

Тем не менее, несмотря на принимаемые меры, воздух, прошедший через масляный компрессор полностью очистить не представляется возможным. Например, после обработки воздуха на винтовом устройстве его загрязнение равно 3 мг на один кубометр. Чистота воздуха после его обработки на поршневом компрессоре, напрямую зависит от уровня износа его деталей и узлов.

Это привело к тому, что в отдельных технологических процессах использование масляных компрессоров запрещено.

Принцип работы компрессора: пользуемся аппаратом правильно и безопасно

От правильного использования компрессора зависит качество его работы и срок службы.

1. Установите компрессор в сухом и чистом месте. Угол наклона не должен превышать 15 градусов. Между вентиляционной решёткой аппарата и ближайшим препятствием должно быть не менее 50 см. А расстояние до пневматического инструмента около трёх метров. При окрашивании брызги не должны попадать на корпус устройства. Если это происходит, значит, компрессор стоит слишком близко.
2. Проверьте уровень масла. Если его недостаточно, долейте. Используйте то, которое рекомендовал производитель в инструкции. Включите компрессор. При первом запуске прогоните агрегат 15–20 минут вхолостую.
3. После первого часа работы подтяните крепёжные соединения.

Рабочее помещение необходимо проветривать или пылесосить во избежание попадания пыли внутрь аппарата.

Советы по технике безопасности

• при использовании компрессора с пневматическим инструментом надевайте защитную одежду. Чтобы не повредить слух, используйте специальные наушники;
• для работы с краскораспылителем запаситесь защитными перчатками и комбинезоном;
• не забывайте про глаза. Для них есть пластиковые очки;
• при подключении травмоопасных инструментов, таких, как перфоратор или шлифмашина, надевайте нескользкую обувь и плотные рукавицы;
• не забывайте отключать компрессор от сети при проведении технического обслуживания;
• не трогайте аппарат мокрыми руками во включённом состоянии. Не оставляйте компрессор под открытым небом без навеса;
• повреждённый ресивер подлежит замене. Его нельзя эксплуатировать после сварки;
• не используйте компрессор не по назначению. Например, для наполнения баллонов акваланга.

Компрессор можно подключать к аккумулятору

Вам понадобятся провода с металлическими зажимами «крокодил». Аккумулятор зарядите и выключите. Подключите провода к компрессору и клеммам аккумулятора, соблюдая маркировку: плюс к плюсу, а минус к минусу.

При подключении компрессора к аккумулятору крокодилами нужно соблюдать полярность

Использование компрессора зимой

Если компрессор находится на морозе, но не используется при минусовой температуре, то хладагент конденсирует в масле. При запуске происходит поломка агрегата. Во избежание неприятностей применяют различные средства:

• установите специальные нагревательные элементы. Один должен быть встроен для постоянного функционирования, а другой дополнительно подогревает картер до запуска;
• если нет нагревательных элементов, перед стартом прогрейте компрессор тепловой пушкой. Температура аппарата должна подняться до + 11 градусов;
• следите за исправностью обратного клапана. Он предотвращает попадание конденсата в цилиндры;

• возьмите аэрозоль для размораживания замков. Набрызгайте на все клапаны для стравливания воздуха;

• установите будку с войлочным утеплением внутри.

Сравнение линейных и инверторных типов

По режиму работы компрессоры разделяются на линейные и инверторные. В настоящее время всё больше холодильных установок выпускаются с инверторным компрессором. Линейные устройства работают в режиме циклического включения и отключения. После того как холодильник включили в сеть, датчик, расположенный в его камере, определяет температуру сравнивая с заданной. Компрессор включается и начинается процесс охлаждения.

После достижения требуемого значения компрессор отключается, а датчик продолжает следить за температурой. Как только она повышается, и выходит из заданного диапазона, компрессор запускается вновь.

Инверторные устройства работают по иному принципу. После включения агрегата и достижения в камере нужной температуры, он не выключается, а уменьшает обороты, поддерживая температурный режим постоянным.

В инверторном компрессоре нет мотора с вращающимся ротором. Компрессор осуществляет его работу сам: поршень производит движения под действием электромагнитного поля.

Главный недостаток линейных компрессоров повышенная нагрузка на электрическую сеть, что приводит к скачкам напряжения и повышенное энергопотребление, по сравнению с инверторными агрегатами. Шум от инверторного компрессора минимален, однако, он достаточно восприимчив к качеству питающей сети.

Простой вариант агрегата из огнетушителя/газового баллона

Сделать компрессор своими руками с использованием в качестве накопительной емкости для воздуха огнетушителя или газового баллона достаточно просто. Например, сам компрессорный блок, если требуется сделать мощный агрегат, можно взять из зиловского компрессора. Но сначала его нужно немного доработать.

1. Просверлите одно отверстие в стенке компрессора, через которое будет заливаться масло в картер. С какой стороны вы это сделаете, не имеет значения. Главное, чтобы оно располагалось ниже оси коленвала приблизительно на 10 мм. В этом отверстии нарезается резьба М8 под пробку.

2. К крышке, закрывающей задний подшипник, подсоединяется штуцер. На него одевается маслостойкий шланг, который будет соединяться с системой смазки в виде расширительного бачка (можно взять бак для тормозной жидкости от авто), установленного на уровне цилиндров.

3. Чтобы во время работы агрегата излишки масла могли попадать в расширительный бачок, следует убрать клапан (7) масляной магистрали (см. рис. ниже), находящийся под крышкой подшипника.

4. Далее, следует просверлить отверстия в шатунах и вкладышах, как показано на следующем рисунке.

Следует просверлить по 2 отверстия в каждом шатуне (в собранном виде, вместе с вкладышами) и по 1 отверстию в каждой крышке шатунов.

При работе агрегата масло, находящееся в картере, будет поступать через данные отверстия к вкладышам и уменьшать трение между ними и коленвалом.

Далее, к компрессору подсоединяется ресивер и обвязка с автоматикой. Как ее сделать, было рассмотрено в предыдущем пункте.

Если взять для ресивера огнетушитель, то сначала нужно извлечь из него все лишние детали, оставив лишь саму емкость и крышку.

В чугунной крышке следует нарезать резьбу ¼ дюйма. Также под чугунную крышку необходимо проложить резиновую прокладку, если ее там не было, и закрутить крышку, применив для герметизации резьбы фум-ленту.

Далее, следует ввинтить в крышку переходник с 1/4НР на 1/2НР и установить крестовину.

Действия по соединению всех элементов обвязки были описаны в начале статьи. Но, поскольку данный агрегат сделан из компрессора ЗИЛ 130, и является более мощным, чем ранее рассматриваемый, то потребуется установка предохранительного (аварийного) клапана. Он сбросит излишек давления, если по каким-либо причинам не сработает автоматика.

Также можно сделать компрессор из газового баллона. Но сначала из баллона нужно выпустить газ, после чего скрутить вентиль. Далее, нужно полностью заполнить баллон водой для удаления остатков газа. Баллон следует промыть водой несколько раз и, по возможности, высушить. Обычно под баллон устанавливают газовую горелку и выпаривают из емкости всю влагу.

В отверстие, где был размещен вентиль, вкручивается футорка, а в нее — крестовина, к которой крепится автоматика и вся обвязка. В нижней части баллона необходимо просверлить отверстие и приварить к нему штуцер для слива конденсата. На штуцер можно установить обычный водопроводный кран.

Для закрепления на ресивере двигателя и компрессорного блока изготавливается рама из металлического уголка. Предварительно к баллону привариваются крепежные болты. К ним и будет крепиться рама (см. фото. ниже).

Также самому сделать компрессор для накачки шин можно из бензопилы, которая не подлежит ремонту. Аппарат делается из двигателя, то есть из поршневого блока: выходной шланг подсоединяется через обратный клапан вместо свечи зажигания, а отверстие для выхлопных газов перекрывается. Для вращения коленвала можно использовать либо электродвигатель, либо обычную электродрель.

Особенности устройства

Обратные клапаны используются во многих сферах. Подобные устройства чаще всего работают в тандеме с какими-либо резервуарами или компрессорами. Основная задача обратного клапана – не допустить потерь нагнанного в систему давления и ограничить доступ нежелательных элементов внутрь системы.

За отсутствием такого механизма КПД оборудования заметно уменьшается. К примеру, компрессоры вынуждены работать практически без остановки, что сказывается не только на эксплуатационном ресурсе техники, но и на счетах за электричество.

Сферы применения обратных клапанов:

• системы, работающие с перегонкой жидких сред;
• газовые магистрали;
• холодильное оборудование;
• вентиляция;
• сантехническое оборудование.

Кроме поддержания давления в системе обратные клапаны не допускают проникновение жидких сред в компрессор

При больших объёмах перегонки, равно как и серьёзной нагрузке на технику очень важно сохранить герметичность оборудования. Этот момент также критичен при работе с газообразными составами, в особенности горячими

В кондиционировании и схожем оборудовании такие клапаны выполняют две важные функции:

1. Ограничивают доступ обратной конденсации.
2. Обеспечивают беспрепятственную перегонку фреона от горячей части испарителя до холодной.

Обратные клапаны часто используют в вентиляционной технике, причём как в бытовых, так и промышленных сферах. Оборудование такого плана можно увидеть в квартирах – кухнях и ванных комнатах, в офисах, местах общественного питания, а также на строительных площадках и других технических объектах.

Обратный клапан выполняет следующие функции:

• повышает качество тяги на сложных многоуровневых участках;
• ограничивает доступ холодных потоков извне;
• предохраняет помещение от проникновения токсичных сред, а также неприятных запахов;
• при пожарах препятствует попаданию продуктов горения.

Вам может быть интересно: вентиляция с обратным клапаном.

Аналогичным образом обратные клапаны используют в сантехнических и других системах, где требуется отсечка нежелательных элементов.

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.

Компрессор высокого давления своими руками

Компрессор высокого давления (ВД) изготавливают из двухступенчатой компрессорной головки АК-150.

В качестве привода можно взять двигатель на 380 В мощностью 4 кВт. Передача вращения вала двигателя на вал поршневой группы осуществляется с помощью эксцентрика, который служит также и приводом для масляного насоса плунжерного типа. Он создает давление масла около 2 кгс/см2.

Сжатый воздух, выходя из последней ступени, попадает через переходник с установленным манометром в штуцер литрового баллона, который установлен в его нижней части. Также здесь установлен вентиль для слива конденсата. Баллон наполнен шлифованной крошкой из стекла и выполняет роль влагомаслоотделителя.

Выходит воздух из верхней части баллона через пальчиковый штуцер. Охлаждение компрессора является водяным. Через 45 мин. работы агрегата вода нагревается до 70 градусов. Автор данного агрегата утверждает, что за это время можно накачать 1 баллон на 8 литров и 2 баллона на 4 литра до 260 атм.

Как сделать компрессор своими руками

Для работы вам понадобятся:

• компрессор от холодильника;
• металлический баллон для хранения газов или жидкостей под давлением;
• реле давления РДМ-5;
• статический манометр;
• редуктор с диапазоном регулирования 1–10 Атм;
• манометр для редуктора;
• фильтр для маслоотделения. Он нужен только в том случае, если вы собираетесь использовать компрессор для покраски;
• фитинги;
• тройники;
• хомуты;
• сантехнические прокладки и лента;
• силиконовый герметик;
• кабель;
• клавишный выключатель;
• штекер;
• шланг для масла,
• ДСП для установки.

Запаситесь терпением и приступайте к работе.

1. С помощью разводного ключа, ленты и герметика соберите конструкцию с ресивером.

2. Для удобства установки и перемещения купите в мебельном магазине 4 ролика, 4 болта М8*25 с гайками и шайбами. Вы будете делать сборку на двух уровнях. Параметры D, W, D2, W2 зависят от размеров ресивера.

3. Разметьте и просверлите отверстия под болты. Установите ресивер и обожмите его перфорированной лентой. Она должна сидеть плотно, но не создавать усилие.

4. Для закрепления компрессора на втором этаже подставки просверлите в его ножках отверстия.

5. Теперь соберите схему подключения. Вилку с выключателем соединяет фазный провод L. Далее, он идёт на реле. Второй провод вилки подключается к заземляющей клемме реле. Оба провода от реле ведутся к блоку запуска на компрессоре. Он выполнен в виде коробочки на корпусе.

6. Все соединения заизолируйте.

При своевременном соблюдении правил технического обслуживания и использования компрессор долго будет находиться в рабочем состоянии. А ремонт не придётся делать часто. Не забывайте прогревать аппарат перед запуском при отрицательной температуре.

Область применения воздушных компрессоров

Воздушные компрессоры широко используются во многих областях деятельности человека. Данные аппараты незаменимы при проведении монтажных, столярных, строительных и ремонтных работ. Также воздушные аппараты с успехом применяются и в быту. Например, бытовой агрегат может использоваться для подкачки шин, проведения покрасочных работ, аэрографии и т.д. Как правило, это компрессор, имеющий электрический двигатель, работающий от сети 220 В. Для профессионального использования лучше подойдет роторный масляный агрегат, имеющий повышенный срок службы и не требовательный к частому обслуживанию.

Высока востребованность воздушных компрессоров и в промышленной сфере, в отраслях, где требуется использование сжатого воздуха.

Кроме всего, воздушные компрессоры нашли применение в нефте- и газодобывающих отраслях, в горнодобывающей промышленности, при добыче угля и камня.

Правила безопасности

Штатное использование компрессорного оборудование допустимо при соблюдении ряда условий:

1. Должны быть установлены устройства, работающие в автоматическом режиме, которые предотвращающие превышение допустимого рабочего предела.
2. Предусмотрено наличие разгрузочного клапана, предназначенного для быстрого стравливания излишнего давления.
3. Должны быть установлены на вход и выход, фильтрационные устройства, которые обеспечивают чистоту воздуха, направляемый на обработку в компрессор и создающих препятствие его поступление в помещение.
4. Наличие установленных манометров обеспечивают контроль над параметрами давления, создаваемые компрессором.
5. Между компрессорной установкой и ресивером должен быть установлен маслоотделительный фильтр.
6. В компрессорную остановку нельзя подавать воздух, который содержит в себе токсичные или вредные вещества.

Как работает компрессор

Для того чтобы понять, как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

Когда поршень движется вниз, создается разрежение воздуха. Под действием атмосферного давления он поступает в камеру сгорания, где объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создается свечой зажигания. В результате реакции окисления топлива выбрасывается большой объем энергии. Поршень приходит в движение от силы этого взрыва. И эта сила движения толкает колёса.

Чем плотнее поток топливно-воздушной смеси, тем более сильные взрывы создаются. Для сжигания определённого количества топлива требуется нужное количество кислорода. Правильное соотношение: 14 частей воздуха и 1 часть атмосферного воздуха. Т.е. чтобы сжечь больше топлива, нужно больше воздуха.

В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель и создаёт повышенное давление.

Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, подключенного к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора — 50 – 60 тысяч оборотов в минуту.

Горячий воздух имеет свойство сжиматься и не может сильно расшириться во время взрыва. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Охлаждённый воздух делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.

Заключение

Принцип работы компрессорного оборудования давно применяется в самых разных сферах. На данном же этапе развития в погоне за потребителем производители стремятся пересматривать и конструкции, и технико-эксплуатационные возможности таких агрегатов. В итоге появляется компрессор промышленный, в перечень задач которого входит обеспечение сложных операций гидроабразивной резки. Это мощные дизельные установки, которые внешне напоминают небольшие электростанции. С другой стороны, не теряет актуальности и малогабаритный компрессор, точечно обслуживающий малогабаритные инструменты – такие модели добавляют в функциональности, эргономике и степени автономности.