Устройство и принцип работы компрессора: поршневые, винтовые и где стоят уплотнения

Компрессор в цехе обычно воспринимают как шкаф, из которого идёт воздух, пока он не начинает перегреваться, гнать масло в сеть или терять производительность. Понимание устройства помогает быстро сузить круг причин и правильно назвать детали, которые нужны для ремонта.

ГОСТ 28567-90 делит компрессоры на объёмные и динамические

Термины компрессорной техники задаёт ГОСТ 28567-90 «Компрессоры. Термины и определения». Компрессор в нём определён как энергетическая машина или устройство для повышения давления и перемещения газа. Объёмный компрессор работает за счёт циклического изменения объёмов рабочих камер, динамический за счёт динамического воздействия на непрерывный поток газа.

Стандарт делит компрессоры и по конечному давлению: низкого давления до 1,5 МПа, среднего от 1,5 до 10 МПа, высокого от 10 до 100 МПа, сверхвысокого выше 100 МПа. Цеховые машины на 0,7–1,0 МПа относятся к первой группе.

Поршневой компрессор сжимает газ циклами через клапаны

Поршневой компрессор устроен как двигатель внутреннего сгорания наоборот. Коленчатый вал через шатун двигает поршень в цилиндре. При ходе вниз в цилиндре падает давление, открывается всасывающий клапан, и газ заполняет цилиндр. При ходе вверх всасывающий клапан закрывается, газ сжимается, и когда давление в цилиндре превышает давление в нагнетательной линии, открывается нагнетательный клапан. Клапаны самодействующие: их открывает и закрывает перепад давления, а не привод.

Поршневая машина собрана из шести узлов

Основные узлы поршневой машины: картер с коленчатым валом, цилиндр с головкой, поршень с кольцами, клапанная плита или клапаны в головке, система охлаждения (рёбра или водяная рубашка) и смазки. У крупных машин между шатуном и поршнем стоит крейцкопф, а шток поршня выходит из цилиндра через сальник.

Ступени делят степень сжатия поровну

Для давления выше 0,8–1,0 МПа поршневые компрессоры обычно делают двухступенчатыми: газ сжимают в первом цилиндре, охлаждают в промежуточном охладителе и дожимают во втором. Работа сжатия минимальна, когда степени сжатия ступеней примерно равны.

Пример расчёта: нужно получить 0,8 МПа избыточного давления при всасывании из атмосферы. Абсолютные давления: 0,1 МПа на входе и 0,9 МПа на выходе, общая степень сжатия 9. Для двух ступеней степень каждой равна корню из 9, то есть 3: первая ступень сжимает с 0,1 до 0,3 МПа абсолютного, вторая с 0,3 до 0,9 МПа. Цифры идеальные, без потерь в охладителе и клапанах, но показывают, почему цилиндр первой ступени больше: он работает с газом меньшей плотности.

Винтовой компрессор сжимает газ парой роторов

В винтовом компрессоре два ротора с винтовыми зубьями разного профиля вращаются в корпусе навстречу друг другу. Газ входит в полость между зубьями со стороны всасывания, полость отсекается от входа и по мере вращения уменьшается, перемещаясь к нагнетанию. Клапанов в полости сжатия нет, поток практически непрерывный.

В маслозаполненном винтовом компрессоре, а таких большинство, в рабочую полость впрыскивают масло. Оно уплотняет зазоры между роторами и корпусом, отводит тепло сжатия и смазывает подшипники. Масло затем отделяют от воздуха в маслоотделителе, охлаждают и возвращают в цикл. Отсюда основные узлы: винтовой блок, впускной клапан, маслоотделитель с сепаратором, клапан минимального давления, маслоохладитель, термостатический клапан, фильтры. Маслоотделитель и ресивер находятся под давлением и после остановки, а масло в них горячее, поэтому крышки, фильтры и пробки открывают только на отключённой машине после сброса давления по манометру и остывания.

Уплотнения поршневого компрессора стоят в пяти местах

Карта уплотнений поршневой машины удобна для заявки, потому что каждая группа деталей изнашивается по-своему.

Прокладки головки и клапанной плиты держат самую высокую температуру в машине, их подбирают по месту за нагнетательным клапаном, и для прокладок компрессора расчёт начинают с температуры нагнетания.

Винтовой компрессор уплотняют кольцами, манжетой вала и прокладками

В винтовой машине нет поршневых колец, и основные уплотнения неподвижные или на валу. Вал ведущего ротора выходит из корпуса через манжету, чаще всего из PTFE или резины с пыльником. Корпус маслоотделителя, крышки и фланцы маслопроводов уплотняют кольцами круглого сечения и прокладками. Во впускном клапане и в клапане минимального давления работают поршень с кольцами или мембрана, и при их износе машина не набирает давление или не переходит на холостой ход.

Масло в винтовом блоке горячее, его рабочую температуру задаёт документация компрессора, и кольца маслосистемы делают из маслостойкой резины с запасом по температуре; фторкаучук FKM выбирают, когда масло синтетическое или температура выше. Марку резины для конкретного масла и температуры согласуют в КП.

Как работает поршневой компрессор?

Поршневой компрессор работает циклами: коленчатый вал двигает поршень в цилиндре, при ходе вниз через всасывающий клапан цилиндр заполняется газом, при ходе вверх газ сжимается и выходит через нагнетательный клапан, когда давление в цилиндре превышает давление в линии. Клапаны открываются перепадом давления. Для давлений выше 0,8–1,0 МПа сжатие делят на две ступени с охлаждением между ними.

Где в компрессоре стоят уплотнения?

Уплотнения в поршневом компрессоре стоят на поршне (кольца), на штоке у машин с крейцкопфом (сальник из колец), в клапанах (пластины), на головке и клапанной плите (прокладки) и на валу картера (манжета). В винтовом компрессоре это манжета вала ведущего ротора, кольца и прокладки маслоотделителя и маслопроводов, поршень с кольцами или мембрана во впускном клапане и клапане минимального давления.

Детали для ремонта компрессора делают по образцу

Ремкомплекты к распространённым моделям продаются, но для старых, импортных и снятых с производства компрессоров отдельных деталей часто нет. Наша компания производит стандартные кольца и манжеты и нестандартные прокладки головок и крышек, фторопластовые кольца для поршней и сальников по чертежу, эскизу, фото или снятому образцу, заказ от 1 штуки, минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС.

Для расчёта присылают модель компрессора, место детали по карте выше, размеры или образец, рабочее давление и температуру нагнетания, вид масла или указание «безмасляный», количество. Какая из этих деталей уже вышла из строя, обычно видно по симптомам работы машины, и таблица неисправностей компрессора связывает симптом с узлом.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.