AKADEMIA MORSKA KATEDRA MATERIAŁÓW OKRĘTOWYCH I TECHNOLOGII REMONTÓW LABORATORIUM TECHNOLOGII REMONTÓW
Ćwiczenie nr 5 Sprężarka tłokowa
Prowadzący: mgr inż. W. Kończewicz

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest weryfikacja zużyć i uszkodzeń sprężarki tłokowej, oraz opracowanie technologii naprawy.

1. Wstęp

Sprężarki należą do maszyn roboczych, których zadaniem jest sprężanie i przemieszczanie wszelkiego rodzaju gazów lub par z obszaru o niższym ciśnieniu, do obszaru o ciśnieniu wyższym. Zadanie takie w odniesieniu do cieczy spełniają pompy, stąd zasady działania i budowy obu rodzajów maszyn - sprężarek i pomp - są podobne. Różnice wynikają tu ze znacznie większej gęstości cieczy w stosunku do gazów oraz dużej ściśliwości gazów i par przy praktycznej nieściśliwości cieczy.

1. Zasada działania sprężarki tłokowej

Zasadę działania sprężarek tłokowych najłatwiej jest rozpatrzyć na przykładzie przedstawionej na rysunku 3.3 sprężarki jednostopniowej, której mechanizm torbowy zamienia ruch napędzającego ją silnika (np. elektrycznego, parowego czy spalinowego) z obrotowego na posuwisto - zwrotny. Organem roboczym sprężarki jest tłok 1, szczelnie dopasowany do cylindra, zamkniętego po lewej stronie głowicą, w której znajdują się dwa zawory: ssawny 2, tłoczny 3.

Cykl pracy sprężarki rozpoczyna się od ruchu tłoka 1 w prawo od lewego skrajnego położenia (ZZP — zewnętrzny zwrotny punkt). Wskutek ruchu tłoka,

Rys. 3.3. Zasada działania jednostopniowej sprężarki tłokowej:

1 -tłok, 2 - zawór ssawny, 3 - zawór tłoczny, 4 - rurociąg ssawny, 5 - rurociąg tłoczny,

6 - przestrzeń chłodząca sprężarki.

zawarta między tłokiem a głowicą przestrzeń zwiększa się i powstaje w niej podciśnienie. Pod wpływem różnicy ciśnień między ciśnieniem w zbiorniku A i ciśnieniem w cylindrze otworzy się zawór ssawny 2 i czynnik gazowy (np. powietrze ze zbiornika zacznie wypełniać cylinder sprężarki. Gdy tłok dojdzie do prawego skrajnego położenia (WZP - wewnętrzny zwrotny punkt), w cylindrze znajdzie się maksymalna objętość zasysanego powietrza, równa objętości skokowej cylindra sprężarki:

gdzie:

V_s - objętość skokowa;

D - średnica cylindra;

S - skok tłoka.

Tłoki rozpoczyna teraz ruch w lewo. Pod wpływem ruchu zawartego w cylin­drze powietrza zawór ssawny 2 zamyka się i wskutek zmniejszenia się przestrzeni zawartej między tłokiem a głowicą cylindra sprężarki następuje proces sprężania W momencie, gdy ciśnienie powietrza sprężonego w cylindrze przewyższy ciśnieru p_t panujące w zbiorniku B o pewną wartość spiętrzenia Ap, pod wpływem różnic ciśnień zostanie otwarty zawór tłoczny 3 i powietrze, rurociągiem tłocznym: przedostanie się do zbiornika B. Do końca suwu, tzn. do momentu, gdy tłok dojdzie do ZZP, będzie trwało wytłaczanie sprężonego powietrza przez zawór 3; zakończy się ono wraz z osiągnięciem przez tłok lewego skrajnego położenia; równocześnie zakończy się jeden cykl pracy sprężarki tłokowej.

1. Podział sprężarek tłokowych:

   1. Jednostopniowe i wielostopniowe – w zależności od liczby stopni sprężania, przy czym ten sam stopień sprężania może być realizowany w jednym lub kilku cylindrach.

   2. Jednostronnego lub dwustronnego działania i różnicowe – w zależności od tego czy tłok spręża gaz po jednej czy po dwóch swoich stronach i czy jest jedno czy kilku stopniowy.

   3. Chłodzone powietrzem lub wodą.

   4. Bezwodzikowe i wodzikowe – w zależności od tego, czy układ korbowy ma lub nie ma wodzika.

   5. Smarowane olejem lub bezsmarowe – w zależności od tego, czy gładź cylindrowa jest smarowana czy nie.

W małych i średnich sprężarkach stosowane są układy cylindrów stojące albo układy widlaste „W” lub rzadziej „V”. W średnich i dużych sprężarkach stosuje się układy kątowe typu L lub układy leżące.

Karta technologiczna

Lp	Nazwa części	Materiał	Uwagi
1	Blok, Korpus	Żeliwo PN-EN 1561	Odpryski farby - Przeczyścić i pomalować
2	Tłoki	Aluminium PN-EN 485-1	Tłoki aluminiowe, liczne zarysowania i obicia z włamaniami, denko tłoka uszkodzone na skutek uderzania o zawór – wymienić.
3	Pierścienie		(brak) pierścienie powyłamywane i zużyte – wymienić na nowe.
4	Zawory	Żeliwo PN-EN 1561	Zabrudzone, z niewielkim zużyciem ciernym – wyczyścić.
5	Wał	Stal EN 10088	Liczne wżery z dużymi ubytkami materiału - wymienić na nowy.
6	Panewki	Żeliwo PN-EN/H-87050	Liczne rysy spowodowane zanieczyszczeniami z czynnika smarującego, dodatkowo duże zużycie cierne – wymienić
7	Korbowody	Stal PN-89/H-84030	Brak uszkodzeń – oczyścić.
8	Smarowanie		Przeloty przewodów w normie, brak uszkodzeń mechanicznych, zabrudzone filtry i zużyty olej - oczyścić, wymienić filtry i olej.
9	Tuleja	Stal PN- 30/H2N2M	Zużycie znaczne zużycie cierne, na jednej z tulei widoczny przetop z powodu złego chłodzenia, co powoduje wyciek czynnika chłodniczego – wymienić na nowe.

Karta pomiarowa

(pomiar średnic tłoka)

Opis pomiaru: Pomiar średnic tłoka, mikromierzem w oznaczonych przekrojach w dwóch prostopadłych kierunkach A-A i B-B (rys.1)

Opis przeglądu: Należy opisać wszystkie zauważone uszkodzenia na powierzchniach pracujących, jak np. rysy.

Tabela pomiarowa

	A-A	B-B
D1[mm]	84,24	84,32
D2[mm]	84,34	84,36
D3[mm]	84,22	84,20
D4[mm]	84,26	84,15

Wnioski:

Tłok posiada liczne obicia, rysy oraz wyłamania na rowku pierścienia, co wyraźnie wskazuje na pracę w zanieczyszczonym oleju oraz na błędy podczas poprzednich remontów.

Tłok kwalifikuje się do wymiany.

Karta pomiarowa

(pomiar średnic tulei)

Opis pomiarów: Pomiary średnic cylindrowych wykonujemy średnicówką mikrometryczną w sposób pokazany na Rys. 1. w oznaczonych przekrojach w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach X i Y. (Rys.2)

Opis przeglądu tulei cylindrowej: Należy opisać wszystkie zauważone uszkodzenia jak: rysy, pęknięcia, zatarcia, wżery, umiejscowienia nagaru, uszkodzenie przylegania głowicy.

Rys. 1. Sposób pomiaru średnicy Rys. 2. Miejsca pomiarów średnic tulei

otworu cylindra

(A i C – nieprawidłowy,

B – prawidłowy).

Tabela pomiarowa

	X	Y	Błędy kształtu
A [mm]	85,1	85,0	0,1
B [mm]	84,9	85,0	0,1
C [mm]	84,9	84,9	0
D [mm]	85,0	85,1	0,1
E [mm]	84,9	85,1	0,2

Wnioski:

Pomiary wykazały występowanie błędów kształtu. Na powierzchni wewnętrznej tulei zauważyć można liczne ślady tarcia, co spowodowane może być nierównomiernym zużyciu ciernym, z powodu złego smarowania (zanieczyszczony olej) lub jego braku. Tuleja kwalifikuje się do wymiany, gdyż widoczne ślady tarcia mogą doprowadzić do zakleszczenia się tłoka, co może spowodować poważne uszkodzenia całej sprężarki.

Karta pomiarowa

(pomiar pierścieni tłokowych)

A	B	I	S [mm]
2.9	2.95	0.085
C	D	h	1.7
2.85	2.9	2.45

Wnioski:

Niekompletne pierścienie tłokowe. Zalecana wymiana pozostałych.