Martinus Kristiawan Labyrinth Piston Compressors [PDF]

Citation preview

LABYRINTH PISTON COMPRESSORS



MARTINUS KRISTIAWAN 210012051



PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S-1 JURUSAN TEKNIK MESIN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NASIONAL YOGYAKARTA 2015



Labyrinth piston kompresor merupakan subset yang sangat penting dari reciprocating nonlubricated mesin . Umumnya berorientasi vertikal , mereka biasanya dikonfigurasi seperti yang ditunjukkan pada Buah ara. 4.1 melalui 4.3 . Hampir setiap satu dari ribuan mesin di seluruh dunia layanan sejak tahun 1935 telah diproduksi oleh Sulzer - Burckhardt , sekarang Burckhardt Kompresi AG , dari Winterthur , Swiss .



4.1 FITUR DESAIN UTAMA Fitur desain utama yang disorot dalam Gambar. 4.1 dan 4.2. Labyrinth piston kompresor tidak menggunakan ring piston atau band pengendara. Tidak seperti kompresor reciprocating bebas minyak tradisional desain dengan ring piston kering-berjalan, tidak ada gesekan terjadi pada silinder (1). Sama berlaku, sebagai aturan, untuk kotak isian batang piston (4). Alih-alih ring piston, piston labirin (2) dilengkapi dengan sejumlah besar alur yang menghasilkan aksi labirin-penyegelan berkaitan dengan dinding silinder. Meskipun dinding silinder dilengkapi dengan alur, mereka halus dibandingkan piston. Piston bergerak dalam silinder dengan izin sehingga bahkan di negara hangat, menjalankan kontak bebas terjamin. Termostat di outlet gas mendeteksi overheating yang bisa menyebabkan piston gesekan dinding silinder. Berkat konstruksi ini, pelumasan darisilinder dan kotak isian batang piston tidak diperlukan. Selain itu, hisap dan debit katup dirancang agar tidak ada pelumasan diperlukan. Mekanisme penggerak kompresor biasanya dilumasi oleh pompa roda gigi (8) didorong oleh crankshaft. Tergantung pada kebutuhan, kompresor dapat dilengkapi tambahan dengan pompa minyak untuk pelumasan awal (digerakkan oleh motor listrik), minyak dingin, dan efisiensi tinggi filter oli. Sistem minyak pelumas memasok minyak di bawah tekanan.



1 Cylinder block 2 Labyrinth piston 2a Upper piston crown 2b Piston skirt 2c Lower piston crown 3 Piston-rod gland 4 Pressure gauge with throttle valve 5 Piston-rod shield 6 Piston-rod 7 Oil pressure gauge 8 Geared oil pump 9 Oil discharge 10 Lantern 11 Valve cover 12 Plate valve 13 Oil scarpers 14 Piston-rod



dengan bantalan utama, bawah dan atas menghubungkan bantalan batang, dan panduan judul bab mekanisme. Minyak pelumas Splash disediakan untuk bantalan panduan batang piston (6).mKetika beroperasi dalam kisaran suhu normal, baik silinder dan panduan judul bab Mekanisme adalah air didinginkan. Hal ini berlaku juga untuk bantalan panduan batang piston. Dimana rendah suhu hisap berlaku, seperti dalam aplikasi pendinginan, pendinginan bantalan ini dapat ditiadakan. Piston dipandu dari luar ruang kompresi oleh batang piston, yang terletak dengan izin yang relatif kecil di bantalan panduan (6) dan oleh bimbingan yang tepat dari judul bab (7). Pemisahan antara bagian bebas minyak dan engkol-dilumasi minyak drive dipastikan dengan pencakar minyak (6). Untuk mencegah film tipis minyak yang tersisa pada batang piston dari merayap ke atas sepanjang itu, batang disediakan dengan jago minyak. Jarak antara mekanisme drive dan kotak isian lebih besar dari panjang stroke piston, sehingga bagian-dibasahi minyak dari batang piston tidak dapat menembus kotak isian bebas



minyak. GAMBAR 4.2 pandangan longitudinal dari tiga tahap kompresor labirin piston . ( Sulzer Burckhardt , Winterthur dan Basel , Swiss )



4.3 MASALAH SEALING Pertanyaan penyegelan yang menarik juga. Logikanya, mana kompresor tidak sepenuhnya dikemas, kotak isian batang piston harus menutup silinder ke luar. Dimana ini adalah minyak pelumas, tindakan minyak pelumas sebagai agen penyegelan. Kering-berjalan kemasan cincin yang menggosok pada batang piston tidak seefektif segel, dan gesekan-bebas kemasan labirin yang bahkan kurang begitu. Sejauh paling gas yang bersangkutan, masalah penyegelan memainkan peran besar dalam pemilihan desain kompresor. Kotak labirin isian dari kompresor labirin piston terdiri terutama dari sejumlah cincin grafit; ini dipasang pada batang piston dengan membujur dan izin melintang di ruang annular. Cincin yang selfcentering dengan Berkenaan dengan batang piston. Alur labirin pada permukaan bagian dalam memberikan penyegelan diperlukan efek. Grafit merupakan bahan yang ideal untuk kemasan cincin, karena memiliki baik kering-berjalan karakteristik, stabilitas kimia tinggi, ekspansi termal rendah, dan tidak higroskopis. Selain itu, kemasan cincin yang terbuat dari



grafit tidak bisa berjalan panas. Satu atau tiga bagian desain cincin grafit digunakan. Cincin tiga bagian, yang konstituen bagian yang disatukan radial oleh dua mata air garter, memiliki keuntungan bahwa mereka dapat diganti tanpa piston dan batang piston harus ditarik. Selain itu, mereka dapat dikerjakan ulang jika mereka menjadi agak usang pada permukaan bagian dalam. Tujuan dari mata air tidak, namun, untuk menekan tiga bagian dari cincin ke batang piston, tetapi untuk memfasilitasi pas dan pembongkaran. Cincin ini juga memiliki izin sehubungan dengan batang piston. Keuntungan dari murni kotak labirin isian selama operasi begitu meyakinkan bahwa perancang menerima kerugian tidak dapat dihindari melalui labirin dan menyimpang dari gesekan-bebas prinsip hanya dalam kasus-kasus khusus. Kerugian labirin ini diambil di bawah bagian dari kotak isian dan kembali ke sisi hisap kompresor, sehingga sejauh lingkungan yang bersangkutan, tidak ada atau hanya kerugian gas diabaikan terjadi. Namun, yang lebih tinggi nilai tekanan hisap di atas atmosfer, semakin besar kerugian gas melalui termurah penyegelan elemen. Untuk menjaga kerugian ini serendah mungkin, cincin terendah dapat dirancang sebagai kontak-penyegelan elemen geser. Cincin geser tersebut dalam tiga bagian, halus di bagian dalam permukaan, dan menekan ringan terhadap batang piston dengan garter mata air. Pengaturan khusus telah dikembangkan untuk tekanan hisap lebih tinggi. Sebuah desain mesin seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 4,5 dapat digunakan untuk kompresi gas yang adalah tidak beracun dan tidak mudah terbakar, seperti udara, karbon dioksida, oksigen, dan nitrogen. Kebocoran sedikit gas tersebut ke luar dapat ditoleransi. Namun, ini tidak berlaku untuk helium dan argon. Meskipun inert dan nonpoisonous, kerugian mereka tidak dapat diterima karena dari harga tinggi. Mesin seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 4.6 digunakan untuk gas yang beracun, mudah terbakar, dan kompatibel dengan minyak pelumas. Ini memiliki kotak isian khusus dengan penyegelan gas (terutama nitrogen), karena pemisahan yang ketat antara crankcase dan sepotong jarak (4) mutlak diperlukan. Adaptor memerah dengan mengais-ngais gas, dan mekanisme engkol diisi baik dengan udara atau dengan mengais-ngais gas. Kompresor benar-benar dikemas (Gambar. 4.7 dan 4.8) digunakan untuk gas yang kompatibel dengan minyak pelumas tapi memiliki karakteristik yang tidak memungkinkan bahkan terkecil jumlah kerugian ke luar (misalnya, semua hidrokarbon, karbon monoksida, hidrogen, helium, dan argon). Mesin ditunjukkan pada Gambar. 4.8 adalah khusus tekanan-menolak desain-K seri. Awalnya, mesin ini dikembangkan sebagai kompresor pendingin (K adalah singkatan dalam bahasa Jerman untuk pendinginan), sehingga mereka juga cocok untuk kompresi semua refrigeran.



GAMBAR 4.5 Labyrinth kompresor piston dengan sepotong jarak terbuka dan nonpressurized bak mesin. Biasanya digunakan untuk kompresi gas , di mana pemisahan yang ketat antara silinder dan crankcase penting dan mana gas proses diperbolehkan di bagian jarak terbuka ( misalnya untuk O2 , N2 , CO2 , proses udara; umumnya dalam industri gas industri ) . ( Sulzer - Burckhardt , Winterthur dan Basel ,Swiss )



GAMBAR 4.6 Labyrinth kompresor piston dengan tertutup dan dibersihkan sepotong jarak . Digunakan untuk kompresi gas , di mana pemisahan yang ketat antara silinder dan crankcase adalah penting dan di mana tidak ada gas proses dapat bocor ke lingkungan atau ada udara ambien dapat memasukkan sepotong jarak (misalnya, untukperlindungan cuaca ) . ( Sulzer Burckhardt , Winterthur dan Basel, Swiss )



diizinkan . Mesin-mesin dalam dan 4,8 masing-masing fitur sil Berbeda dengan crankcase tekanan ditunjukkan pada Gambar . 4.8 , GAMBAR 4.7 Labyrinth kompresor crankcase gastight dan crankshaft Desain ini digunakan untuk yang kompatibel dengan minyak (misalnya, untuk hidrokarbon gas , Ar ) dan di mana tidak ada gas bocor ke lingkungan .Tekanan hisap tekanan desain crankcase .( SulzerWinterthur dan Basel , Swiss )



Perhatian harus dibayar untuk tekanan macet di mana sirkuit pendingin tertutup yang prihatin. Mekanisme engkol kompresor ini demikian dirancang untuk setidaknya 15 bar tekanan internal. Untuk gas tertentu , namun, kelarutan dalam minyak pelumas membebankan batas bawah pada tekanan internal yang Gambar . 4,7 mekanik . menolak yang piston dengan seal mekanik . kompresi gas pelumas CO , Dia , H2 , proses mungkin dibatasi oleh Burckhardt ,



GAMBAR 4.8 Labyrinth kompresor piston dengan gastight dan tekanan - ketat crankcase dan mekanik segel crankshaft . Digunakan untuk kompres gas yang kompatibel dengan minyak pelumas dan di mana tidak ada gas proses mungkin bocor ke lingkungan . Tekanan hisap mungkin kisaran antara desain subatmosfir dan crankcase tekanan. Mesin ini menemukan aplikasi dalam tertutup siklus , untuk gas hidrokarbon , pendingin , VCM , CO , N2 , CO2 , Dia , H2 , Ar , dll ( Sulzer Burckhardt , Winterthur dan Basel , Swiss )



crankcase pada Gambar. 4.7 hanya dapat menerima tekanan internal yang rendah. Dalam mesin tertutup, media gas biasanya mengisi bak mesin, di mana ia dapat mencampur dengan minyak kabut. Dalam mesin nongastight, tidak ada bahaya bahwa minyak menembus ke zona bebas minyak dari kompresor karena tekanan di bak mesin sangat rendah. Namun, di mana pressureresisting mesin yang bersangkutan, aliran gas dari bak mesin ke bagian silinder harus diharapkan jika tekanan hisap menurun. Aliran seperti itu, bagaimanapun, melewati pemisah minyak ditampilkan di tengah crankcase (Gambar. 4.8), dimana minyak kabut dipertahankan. Garis balancing tekanan eksternal (dengan saringan molekuler) dapat digunakan, jika diperlukan, untuk meningkatkan efek pemisahan lebih jauh. Oleh karena itu, ini juga dapat dianggap sebagai fungsi bebas minyak konfigurasi. Tingkat kebocoran yang sangat rendah dapat dicapai dengan tekanan-menolak mesin desain berdasarkan konstruksi tujuanberorientasi (misalnya, baseplate dan bingkai sebagai pengecoran one-piece, bukaan bingkai bulat dengan segel O-ring) dalam hubungannya dengan GAMBAR 4.9 batas aplikasi khas untuk kompresor labirin piston.( Sulzer Burckhardt ,Winterthur dan Basel , Swiss )



terutama hati-hati dilakukan proses pengecoran. Pada mesin macet, kebocoran ini tarif untuk helium berada di kisaran 10 Maret - 10 April cm3 / s. Dalam banyak kasus, bahkan tingkat kebocoran 10 1 cm3 / s akan memenuhi persyaratan. Prosedur khusus telah dikembangkan untuk mengkonfirmasi seperti tingkat kebocoran yang rendah. Kompresor Labyrinth piston yang dibuat dalam ukuran setidaknya 40 bingkai, dengan satu, dua, tiga, empat, dan enam engkol untuk stroke piston dari 65-375 mm dan cocok silinder untuk satu, dua, tiga, dan kompresi empat tahap. Kapasitas hisap tersedia berkisar dari 20 sampai 11.000 m3 / jam dan debit tekanan hingga 300 bar (Gambar. 4.9). Kekuatan diperbolehkan masukan untuk mekanisme mengemudi berkisar dari 20 sampai agak lebih dari 2000 kW. Itu loadability dari mekanisme engkol, bagaimanapun, dibatasi oleh pemuatan diperbolehkan dari batang piston. Karena tidak ada minyak bisa menembus silinder dan tidak ada bahan suhu-sensitif yang digunakan, relatif rasio kompresi yang tinggi dan suhu akhir sampai lebih dari 200 ° C adalah mungkin. Ini berarti bahwa dalam banyak kasus, satu tahap kompresi kurang diperlukan daripada yang diperlukan untuk desain kompresor dengan ring piston plastik. Perlu dicatat bahwa rasio tekanan tahap sering terbatas karena aspek keselamatan (misalnya, ketika mengompresi oksigen) dan konsumsi energi pertimbangan.