Виды компрессоров для пескоструйного аппарата: характеристики, нужное давление и производительность, самодельные системы,

При организации сервиса по ремонту кузовов автомобилей возникает вопрос по очистке металла от грязи, ржавчины и старого лакокрасочного покрытия. Чтобы быстро удалить все лишние компоненты с металлической поверхности используют пескоструй. Струя песка в смеси с воздухом оперативно снимет все неметаллические материалы. Перед создателями малого предприятия по ремонту авто возникает вопрос: «Какой компрессор нужен для пескоструйного аппарата?»

Не только в гараже используют подобные аппараты. При ремонте мостов или строительных конструкций, в которых требуется удалить старую штукатурку, используют приспособления для подачи абразивной струи под высоким давлением. Модным направлением в изготовлении мебели уже много лет остается остекление предметов интерьера. Дополнительной опцией оказывается нанесение рисунка на стеклах и зеркалах с помощью пескоструя. Область применения установки для абразивной обработки довольно обширна. Сердцем любой из них является компрессор.

Основные параметры для выбора

На основании опытов установлено, что для обработки металлической поверхности площадью несколько квадратных метров требуется обеспечить непрерывную подачу струи абразива в смеси с воздухом массой 0,05…0,07 кг/с. Объемное соотношение между песком и воздухом оставляет (0,01…0,012):1. Получается, что для подачи песка нужно воздуха по объему в 100 раз больше.

Чтобы обеспечить такое количество сжатого воздуха производительность компрессора должна составлять 12…15 л/с (720…900 л/мин). Важным параметром будет давление, создаваемое пневматической машиной.

В теории истечения газа через сопло используют формулу:

, м/с

Где:

  • k – показатель адиабаты. Для двухатомных газов (газовая смесь азота и кислорода – это механическое соединение двухатомных газов) k = 1,4;
  • pкр – критическое давление газа перед соплом, бар;
  • p₁ – давление газа окружающей среды, куда происходит истечение, бар;
  • v₁ – удельный объем воздуха, кг/м³.

Для уточнения критического давления пользуются формулой:

Для двухатомных газов критическое значение составляет βкр = 0,528. В обычном расширяющемся сопле невозможно достичь скорости выше скорости звука для данного газа соответствующей температуры. Поэтому разговоры о том, что нужно на входе в сопло иметь высокое давление необоснованы.

При избыточном давлении ркр = 2,1…2,2 достигается скорость движения потока воздуха, равная wкр = 290…310 м/с. Чтобы получать более высокую скорость истечения используют расширяющиеся сопла Лаваля. Но при их работе будет исходить звук, подобный выстрелам. Находиться рядом с такой работающей установкой будет крайне опасно, не выдержат барабанные перепонки.

Зачем необходим избыток давления?

Компрессоры в работе развивают давление в 4…8 бар. Его использовать невозможно, но нужно создавать. Причина проста: нужно иметь запас сжатого газа в ресивере. После набора давления, регулируемого с помощью регулятора, происходит автоматическое отключение машины. Она включится при снижении значения в ресивере ниже установленного минимума.

Поэтому при подборе компрессоров ориентируются на возможность создания избыточного давления до 6…8 бар. Чем больше, тем лучше.

Критерии выбора

Подбирая компрессорную установку, ориентируются на ряд показателей:

  • Диаметр шланга для подачи воздуха. Пользуются армированными шлангами, их еще называют кислородные. Проходное сечение у них составляет 15 или 19 мм.
  • Диаметр шланга для подачи абразивного материала. На практике используют армированный шланг диаметром 15 мм.
  • Диаметр сопла. Размер сопла в самой узкой части отвечает за секундный расход воздуха. Использование сопла большого диаметра не оправдано, удержать пескоструй в руках будет довольно сложно. Поэтому на практике установлено, что оптимальным будет использование сопла диаметром 4,0…5,0 мм. Тогда будет получена нужная струя подачи абразива в смеси с воздухом.

На основании изложенного определяются требования к компрессору:

  1. Минимальная минутная подача – 1200…1500 л/мин.
  2. Развиваемое давление – до 7…8 бар.
  3. Потребляемая мощность у подобных устройств составляет 2,0…3,0 кВт.

В результате анализа работы нескольких агрегатов были получены данные по производительности пескоструйных установок. Желтым цветом выделен диапазон приемлемых параметров для небольшой мастерской по ремонту автомобилей. При проведении исследований использовался речной песок, имеющий плотность 1600…1650 кг/м³.

Основные показатели Диаметр сопла, мм
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5
Расход абразива, кг/ч 120 165 210 255 300 345 390 435 480 525 570
Расход воздуха, м³/ч 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1
Производительность по обработке поверхности, м²/ч 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0 7,7 8,4 9,1 9,8 10,5
Потребляемая мощность привода, кВт 1,6 1,9 2,5 2,9 3,4 3,8 4,3 4,7 5,2 5,6 6,1

Компрессоры для работы

Современные компрессоры для технологического оборудования изготавливают в поршневом или шнековом исполнении. При работе винтовых компрессоров процесс сжатия газа происходит за счет вращения двух винтов.

Конструкция винтового компрессора:

Устройство винтового компрессора: 1 – корпус; 2 – роторный винт; 3 – подшипник роликового типа; 4 – подшипник шариковый; 5 – подшипниковая опора; 6 – уплотнительный сальник; 7 – крышка торцевая; 8 – пара шестерен редуктора.

Рабочий процесс поршневого компрессора: 1 – всасывающий клапан; 2 – нагнетательный клапан

Процесс работы компрессора проще всего понять, рассматривая схему поршневого устройства. Имеются:

  • цилиндр;
  • поршень;
  • коленчатый вал;
  • впускной и нагнетательный клапаны, расположенные в головке цилиндра.
  1. При вращении коленчатого вала поршень совершает возвратно-поступательные движения. На данной схеме они движутся вверх и вниз.
  2. При движении поршня вниз внутри цилиндра создается разряжение. В результате открывается всасывающий клапан. Воздух из окружающей среды поступает внутрь цилиндра.
  3. При достижении нижней мертвой точки процесс расширения объема прекращается. Поршень начинает движение вверх.
  4. Давление внутри возрастает. В результате впускной клапан перекрывается.
  5. Когда давление увеличивается выше определенного значения, открывается нагнетательный клапан. Воздух под давлением проталкивается в выпускной трубопровод.
  6. По завершении цикла проталкивания клапаны перекрываются. В дальнейшем вся работа повторяется.

Конструктивно промышленные установки имеют не один, а несколько цилиндров. Поэтому при их эксплуатации работ происходит в сглаженном режиме. Маховик уравновешивает вибрацию.

Конструкция многоцилиндрового поршневого компрессора:

При работе винтового компрессора происходит всасывание воздуха из окружающей среды. Профили винтовой пары изготовлены так, что при проталкивании газа в промежутках между винтами постоянно уменьшается объем. Происходит постепенное сжатие рабочего тела.

Цикл совершается без резких возвратно-поступательных движений. Износ в такой конструкции минимальный. Поэтому большинство пользователей рассматривают вопрос использования винтовых компрессорных машин. Их более высокая надежность доказана временем. Поэтому если есть возможность выбирать тот или иной тип, то лучше остановить свой выбор на винтовых системах.

Внимание! Сжатие газа происходит в короткий промежуток времени. Теплообмен с окружающей средой ограничен. Поэтому при расчетах предполагают, что процессы сжатия и проталкивания воздуха происходят по адиабате (без обмена теплотой с окружающей средой). Поэтому сжатый воздух нагревается на 300…450 ⁰С.

Для нормальной работы компрессорных установок нужно выполнять охлаждение. Промышленные устройства имеют водяную рубашку охлаждения. Небольшие установки охлаждаются за счет вентилятора, который обдувает ребристую поверхность цилиндра и головки цилиндров.

Конструктивное исполнение компрессорной установки

При выборе компрессора рекомендуется определиться, какой двигатель будет использоваться для привода. Обычно используют:

  • Электрические моторы, они работают от сети 220 или 380 В.
  • Бензиновые двигатели, потребляют в качестве топлива бензин А-92 (обычно устанавливают четырехтактные устройства, но некоторые производители устанавливают и двухтактные моторы).
  • Дизельные энергосиловые установки. В качестве топлива применяется соляровое масло.

Типы приводов у бытовых и промышленных компрессоров:

Компрессор, оборудованный дизелем. Мощность составляет 12 кВт, оснащен ресивером на 350 л:

Тепловые машины позволяют работать компрессорам в автономном режиме. Такие установки эксплуатируют при выполнении работ на удалении от источников питания. Ими пользуются для работы на удаленных строительных объектах:

  1. При ремонте и строительстве мостов и эстакад. Там приходится очищать арматуру от различных примесей перед последующей заливкой бетонным раствором.
  2. При разрушении объектов, выведенных из эксплуатации. В стране проходит расширенная реновация жилищного фонда. Приходится выполнять разрушение зданий, непригодных для жилья. В них находятся значительные объемы металлических каркасов. Для вывоза строительного мусора нужно удалять арматуру. Помощь в очистке оказывают пескоструйные установки.
  3. При необходимости использовать высокопроизводительное оборудование компрессоры на базе дизелей или бензиновых двигателей могут производить десятки кубических метров в минуту.

Бытовой компрессор использует одноцилиндровое устройство. Осуществляется привод клиновым ремнем. Именно такие установки получили распространение в небольших мастерских по ремонту автомобилей:

  • Электрическое оборудование с питанием до 3,0…3,5 кВт обычно эксплуатируется от сети 220 В. Их подключают обычными вилками. При этом потребляемый ток не превышает 15 А. Такие установки находят использование в небольших производствах или у индивидуальных предпринимателей, занимающихся ремонтом автомобилей.
  • При необходимости использовать более производительные установки, для питания задействуют сеть на 380 В. Она способна подключать компрессоры, потребляющие до 90…100 кВт электроэнергии. Такие установки могут выдавать до 5…10 м³/мин. Такие устройства устанавливают на промышленных предприятиях.
  • На заводах или в мастерских стараются располагать энергетическое оборудование в отдельном помещении. Тогда звук от работающих устройств будет меньше утомлять слух работников. Подачу сжатого воздуха от компрессоров осуществляют по трубам.
  • На современных предприятиях широко используют полипропиленовые трубы. Их легко сваривать между собой, нетрудно организовать разветвление и раздачу разным потребителям.
  • Чтобы равномерно загрузить сеть со сжатым воздухом около потребителей устанавливают ресиверы. Они сглаживают пульсации давления. Имеющийся резерв позволяет эксплуатировать технологическое оборудование в оптимальных режимах.
  • Для работы пескоструя стараются разместить недалеко от объекта ресивер на 500…800 л. Тогда при работе будет обеспечиваться запас по производительности. Работа будет выполняться в стабильном режиме.

Видео: компрессор для пескоструя.

Как эксплуатировать компрессоры в зимний период?

При работе установки зимой необходимо помнить, что в трубопроводах образуется конденсат. Если его регулярно не удалять, то возможно замерзание. Поэтому на промышленных предприятиях устанавливают регламент по обслуживанию компрессорных станций. Ежедневно перед началом работы сливают водо-масляный конденсат. У мощных устройств за 8…16 часов работы набирается до 20…35 л подобной смеси.

Если магистраль газа высокого давления проложена по территории цеха (корпуса или здания), то на ней около ресиверов устанавливают осушители. У них также скапливается конденсат в зимний период. Причина образования конденсата – это контакт с холодными стенами. Когда нет движения воздушного потока по трубе, происходит выпадение капель влаги. Конденсируется водяной пар, имеющийся в обычном воздухе.

Для пескоструйных установок наличие влаги в системе недопустимо. Намокает абразивный материал. Остаются следы окисления на стальных поверхностях. Оборудование повреждается.

Внимание! При эксплуатации установок для абразивной очистки нужно устанавливать клапан для экстренного сброса давления. Перекрывают подачу сжатого воздуха и открывают предохранительный клапан. Воздух быстро покидает ресивер.

Автор статьи

Образование: Высшее, доктор технических наук, профессор.

Важнейшей деталью пескоструйной машины считается её компрессор. От того, насколько правильно выбран компрессор для пескоструйного аппарата, зависит производительность системы. Эффективность пескоструйной обработки также зависит от этого устройства. Аппарат оказывает большое влияние на количество используемого абразивного материала.

Особенности выбора компрессора

Выбирая, какой компрессор нужен для пескоструя, нужно обязательно учитывать несколько важных факторов. Прежде всего, это касается будущего объёма работы. На втором месте находится время, отведённое на выполнение такой технологической операции. Для облегчения подбора нужной модели аппарата существуют специальные таблицы, которые показывают соотношения определённых параметров:

  • Максимальное давление.
  • Количество сжатого воздуха.
  • Сколько потребуется абразивного материала, для обработки детали. Учитывается единица её площади.
  • Скорость проведения операции.

Чтобы определить какое давление нужно для пескоструя, определяются технические параметры детали, которая требует такой обработки. Чтобы производительность компрессора для пескоструя достигала своего максимума, необходимо создать соответствующее давление. Например, для обработки натурального камня, давление должно достигать 3—5 бар. Операция очистки стальной поверхности происходит при давлении, достигающем 5—8 бар.

Чтобы провести обработку детали со старым покрытием, когда его толстый слой отличается мощной абразивной стойкостью, необходимо создать более высокое давление примерно 9—12 бар. Аппарат, который может создавать такое давление, понадобится также для доставки абразива на высоту более 50 метров.

Когда происходит работа пескоструйной системы на большом удалении от аппарата, в рукаве, подающем абразивный материал, происходит некоторая потеря давления. Это расстояние покрывается длиной шланга, по которому подаётся сжатый воздух. Длина рукава, по которому осуществляется подача абразивного материала, должна быть минимальной.

Важнейшие показатели установки

Главными характеристиками любой модели считается несколько величин. Наиболее важными являются

  • Производительность.
  • Давление.

Скорость обработки детали зависит от производительности аппарата. Она оказывает также влияние на состояние рабочей смеси. Высокопроизводительное компрессорное оборудование позволяет выполнить работу с соплом большого диаметра. В результате увеличивается площадь обработки, автоматически повышается скорость операции. Современные пескоструйные системы, в основу которых положен напорный принцип, оборудуются компрессорами, с производительностью 2,2—17 м3/мин.

Совместимость работы установки и пескоструя

Качество обработки зависит от правильного выбора модели компрессорного аппарата. При проведении операции очень важно, чтобы рабочие компоненты имели полное сопряжение.

Компрессор должен находиться в отдалении от пескоструя. Разрешённое минимальное расстояние — 3 метра. Когда выполняется лакокрасочная операция, это расстояние определяется в соответствии с конкретными условиями помещения.

Распыление абразивов относится к опасной операции, поэтому при определении места нахождения компрессора, необходимо соблюдать требования техники безопасности.

Разновидности компрессорных установок

Эти системы подразделяются на несколько видов. Все зависит от внутреннего устройства системы. Установка может быть:

  • Поршневой.
  • Винтовой.

Профессионалы для пескоструя советуют работать с поршневыми компрессорами. Эти механизмы способны воспринимать скачки сжатого воздуха. Во время работы происходит неравномерное распределение абразива. Образуются крупные комки, уменьшается давление, сопло начинает ими кидаться. Чтобы исключить такие явления в систему включают дополнительный ресивер или регулятор давления воздуха.

Поршневые механизмы в большинстве случаев используются для кратковременных операций. Их конструкция требует дополнительного охлаждения и постоянной доливки компрессорного масла.

В отличие от поршневых систем большой популярностью пользуются винтовые изделия. Они рассчитаны на длительную эксплуатацию, причём сжатый воздух подаётся беспрерывно, давление сохраняет своё значение.

Самодельный компрессор для пескоструя в основном имеет дизельный компрессор. Но только если его используют там, где отсутствует электричество. В других случаях пользуются электрическими системами, в которых установлен двигатель от холодильника или стиральной машины.

Дизельные аппараты промышленного назначения оборудуются системой, регулирующей производительность. Когда уменьшается подача сжатого воздуха, автоматически уменьшаются обороты. При увеличении объёма воздуха, обороты увеличиваются.

Для пескоструйной очистки применяются электрические компрессоры, оборудованные двигателями, развивающими мощность в диапазоне 22—100 кВт.

Продолжительность работы оборудования

Безусловно, очень важно, чтобы такой аппарат работал как можно дольше. Во время эксплуатации пескоструйной системы, образуется много агрессивной пыли. Попадая на установку, она оседает на его деталях, сокращая срок работы установки.

Чтобы защитить изделие от такой атаки, компрессор удаляют как можно дальше от пескоструя (40—60 метров). Сегодня промышленность выпускает модели, оснащённые воздушным фильтром, защищающим от мелких абразивных частиц.

Домашним мастерам, изготавливающим самодельный компрессор для пескоструя, мастера рекомендуют обязательно устанавливать такой фильтр. Он продлит срок эксплуатации аппарата. О самостоятельной сборке пескоструя читайте в данной статье.