8-900-374-94-44
Для нагнетания воздуха в различных системах проводится установка роторных компрессоров. Существует довольно большое количество разновидностей подобного оборудования, распространены роторные модели, к которым также относятся винтовые конструкции. Принцип работы подобного устройства был разработан более 120 лет назад. Изначально они не применялись активно, так как были дорогими в производстве и не могли прослужить в течение длительного периода. Усовершенствование технологии производства определило распространение подобных конструкций. Роторные модели устанавливаются в случае, когда нужно обеспечить высокую производительность системы. Отличительными особенностями можно назвать отсутствие гула и вибрации на момент эксплуатации. Рассмотрим особенности подобного оборудования подробнее.
Винтовой блок является важным элементом конструкции роторного компрессора. Срок службы подобного элемента составляет примерно 15-20 лет. Стоит учитывать, что ротор компрессора имеет особую форму, за счет которой и обеспечиваются определенные эксплуатационные характеристики.
Принцип работы устройства определяет то, что на момент подачи воздуха не возникает вибрации или сильного шума. Основная часть компрессора роторного типа не имеет элементов, которые работают путем возвратно-поступательного движения. Поэтому конструкция может устанавливаться в непосредственном месте эксплуатации.
Принцип действия характеризуется следующими особенностями:
Относится к ротационным компрессорам устройства, которые имеют шестерни, находящиеся в зацеплении. Стоит учитывать, что для существенного износа основных частей проводится добавление смазывающего вещества. Кроме этого, есть модели, которые также работают без смазки.
Основное предназначение заключается в создании давления, которое будет выше атмосферного. Рассматриваемый тип механизма относится к оборудованию объемного типа.
Название роторный компрессор получил из-за особенности формы основных вращающихся элементов. Высокая потребность в них определяет то, что появилось просто огромное количество компактных моделей, которые характеризуются высокой эффективностью в применении. Также встречается компрессор роторно-поршневой, который существенно отличается от обычного варианта исполнения.
В рассматриваемую группу устройств входят следующие механизмы:
Все разновидности подобных устройств характеризуются большим количеством особенностей, к примеру, пластинчатый компрессор роторного не имеет много различных клапанов, которые существенно снижают показатель КПД. Кроме этого, роторные варианты исполнения имеют меньший вес в сравнении с поршневыми.
В большинстве случаев компрессор роторно-лопастной представлен одинарным аппаратом с приводом. Некоторые варианты исполнения имеют промежуточный редуктор, который способен изменять передаваемое усилие.
Сегодня компрессорные установки оснащаются электрическим двигателем. В некоторых случаях проводится установка двигателей внутреннего сгорания, которые характеризуются большей производительностью.
Данный тип компрессоров встречается в самых различных случаях. Очень часто оно применяется для создания краскопульта, который требуется для равномерного нанесения специального красящего вещества на поверхность.
Ротационный компрессор считается довольно распространенным устройством, которое применяется для сжатия воздуха и различных технологических газов. Во многом эффективность зависит от дизайна подвижных частей. Высокая надежность и другие свойства определяют то, что роторные компрессоры устанавливаются в промышленности. Давление на выходе может достигать высоких показателей, как и при всасывании.
Конструкционными особенностями рассматриваемого механизма можно назвать следующие моменты:
При изготовлении основных частей могут применяться самые различные материалы, в большинстве случаев нержавеющая сталь и чугун.
Принцип работы подобного механизма достаточно прост. Он следующий:
Важным моментом назовем то, что роторные компрессоры подобного типа могут быть масляными и безмасляными. Среди их отличительных свойств следует отметить следующее:
В случае, если в системе есть масло требуется специальный фильтр, который проводит отделение смазывающего вещества от основной среды. Если она будет попадать в магистраль, то существенно снижается качество лакокрасочного покрытия.
Кроме этого, выделяют довольно большое количество преимуществ у рассматриваемого механизма:
Вышеприведенные достоинства определяют широкое распространение подобных видов роторного компрессора.
Они могут устанавливаться в быту или промышленности, обладать различными размерами и весом.
Подобный вариант исполнения применяется в том случае, когда нужно передавать большой объем вещества за минимальный период. Среди особенностей отметим:
Встречается довольно большое количество разновидностей подобного устройства. Основными элементами можно назвать:
Принцип действия устройства можно охарактеризовать следующим образом:
Область применения подобных устройств весьма обширна. Примером можно назвать различные промышленные установки, а также оборудование для нанесения лакокрасочных материалов.
В этом случае ротор снабжается несколькими скользящими пластинами, которые монтируются эксцентрическим методом в литом корпусе. Кроме этого, выделяют следующие особенности подобных устройств:
Высокая эффективность устройства можно связать с широким его распространением. Примером можно назвать системы охлаждения или центральной подачи вакуума.
Такие модели считаются универсальным устройством, у которого давление создается при помощи жидкостного кольца. Он действует по принципу поршня. В рассматриваемом случае есть только один ротор, размещенный в центральной части. В большинстве случаев при изготовлении применяется чугун, вал из углеродистой стали рассчитан на воздействие большой осевой нагрузки. Стоит учитывать, что выделяют два типа подобных приборов – одноступенчатые и многоступенчатые.
Принцип действия этого механизма характеризуется следующими особенностями:
Встречаются подобные варианты исполнения не так часто, как другие. Но им свойственны следующие преимущества:
При изготовлении основных элементов применяется сталь ил чугун. Оба материала характеризуются повышенной устойчивостью к воздействию влажности или других химических веществ.
Меньше всего распространены спиральные конструкции, так как они представлены объемными машинами. Внутри находятся спирали, которые вложены друг в друга, за счет которых обеспечивается создание требуемого давления.
Несмотря на то, что подобная технология получила широкое распространение, она применяется относительно недавно. Спиральные роторные компрессоры получили широкое распространение в промышленности и быту.
Среди конструктивных особенностей отметим:
В большинстве случаев конструкция имеет вертикальную компоновку. Для хранения смазывающей жидкости создается специальный картер.
Роторный компрессор состоит из нескольких основных элементов, которые и обеспечивают подачу среды под большим давлением. Рассматривая конструктивные особенности отметим:
В производстве встречаются самые различные профили роторов. В целом можно сказать, что от этого во многом зависят основные эксплуатационные характеристики.
В заключение отметим, что роторные компрессоры на сегодняшний день один из самых распространенных. При выборе уделяется внимание техническому состоянию, типу применяемых материалов при изготовлении, рабочему объему и многим другим моментам.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Ротационные компрессоры относятся к объёмному типу компрессоров и осуществляют нагнетание за счёт сжатия вещества с помощью вращающегося ротора. Иногда этот тип компрессоров называют роторным, но это ошибочно, возникла эта ошибка, скорее всего, из-за некорректного перевода иностранной технической литературы.
Различают ротационные компрессоры с неподвижными пластинами, с вращающимися пластинами, двухроторные и с качающимся ротором.
Другое название данного компрессора — с катящимся ротором (ККР).Конструктивно такой компрессор представляет из себя вал двигателя на котором насажен цилиндрический ротор, но вал находится не в центре окружности, а эксцентрично,то есть смещён от центра. Вращается ротор внутри также цилиндрического корпуса. Между ротором и корпусом образуется зазор, величина которого при вращении из-за эксцентричности ротора изменяется. Где его величина минимальна находится нагнетательный патрубок, а где максимальна — всасывающий. Пространство между ними перекрывает подвижная пластина, плотно прижимающаяся пружиной к вращающемуся ротору,предотвращая перетекание рабочего вещества из зоны высокого давления в зону низкого. Наглядно это видно на рисунках:
Приемущества этого вида компрессоров:
-очень простая конструкция
-немного движущихся деталей
-надёжность
-отсутствуют клапаны
-меньшие пульсации давления, так как ротор движется непрерывно
-отличные массогабаритные показатели
-маленькие газодинамичесие потери на всасывании
-невысокая цена, из-за массовой распространённости
Недостатки:
-перетекание газа из области всасывания в область нагнетания
-наличие «горячей точки», т.е. трения в месте соприкосновения ротора с корпусом.
Принцип действия этого типа компрессора такой же как и у предыдущего, с той лишь разницей, что пластины находятся на роторе и вращаются вместе с ним. Подробней это видно рисунке, для упрощения показано всего две пластины.
Преимущества и недостатки этого типа такие же как и у первого типа, за исключением:
-возможность развивать большее давление за счёт большего количества пластин
-больше точек трения
-более сложное изготовление
Применяет такие компрессоры компания Toshiba. Для чего-же,собственно, понадобилось усложнять конструкцию добавлением ещё одного ротора?
Представим однороторный компрессор, ротор на его валу расположен эксцентрично, то есть смещён геометрический центр и ,соответственно, центр тяжести. Такую конструкцию, например применяют в телефонах для виброзвонка — двигатель с грузиком, смещённым относительно центра. Можно вспомнить и лопасть вентилятора с одним винтом — при вращении идут биения и вибрации. Для уравновешивания и придумали добавить ещё один ротор.
Как следствие этого:
-уменьшенный уровень вибраций и шума
-повышение надёжности и долговечности (не только самого компрессора, но и всей конструкции холодильной машины)
-возможность снижения производительности до 15 % от номинальной
Последний пункт важен для инверторных кондиционеров, так даёт возможность не выключать компрессор, работая на малых оборотах, при этом экономится электроэнергия.
Данный вид компрессора использует корпорация Daikin, в её терминологии SWING. Основной причиной разработки этого компрессора послужил переход с хладагента R22 на другие виды хладагентов. При использовании фреона R22 для смазки применяется минеральное масло, а в составе самого фреона присутствует хлор, поэтому при работе компрессора с этим видом хладагента на поверхностях трущихся деталей образуется защитная ферро-хлоридная плёнка. Эта плёнка значительно снижает трение и риск коррозии. При использовании R410a и R407c эта плёнка отсутствует.
Следующий неприятный момент при использовании новых хладагентов — потери давления. Эти потери происходят из-за перетекания газа из одной зоны в другую, по исследованиям 70 % перетекания между ротором и цилиндром корпуса, а 30 % между цилиндром и торцом пластины. Эти потери зависят от наличия масляной плёнки и плотности прилегания ротора и пластины,которую, в свою очередь, нельзя сильно уменьшать, иначе увеличится сила трения.
Фирма Дайкин разработала и запатентовала ротационные компрессоры с качающимся ротором. В этом компрессоре пластина и ротор выполнены в виде ондной детали, которая совершает колебательные и возвратно-поступательные движения, из-за чего компрессор и получил название «с качающимся ротором», в англоязычной терминологии SWING (качаться-англ.)
В результате этого уменьшается трение между ротором и цилиндром корпуса, а также исключаются потери на трение и перетекания между пластиной и ротором.
Схематически это выглядит так:
Основная область применения ротационных компрессоров холодильные машины малой производительности — от полутора до десяти киловатт. На данный момент в 90 % кондиционеров применяют компрессоры данного типа в герметичном исполнении.
masterxoloda.ru
Компрессоры используются для того, чтобы для различных газов (в том числе воздух, хладагенты, природный газ и специальные газы: аммиак, кислород, азот и др.) получить давление выше, чем нормальное атмосферное давление.
Роторные компрессоры являются компрессорам объемного типа. Объемный компрессор создает уменьшение объема газа для увеличения его давления.
Роторные компрессоры получили свое название от вращающегося рабочего элемента. Они сжимают газы при помощи кулачковых роторов, жидкости, винтов или пластин. В ответ на запросы рынка усилиями многих компаний-производителей появились на свет компактные и эффективные компрессорные машины.
К роторным компрессорам относятся компрессоров следующих типов: винтовой, кулачковый (Рутс компрессор), пластинчатый, спиральный и жидкостно-кольцевой.За исключением различий в конструктивном исполнении, компрессоры этого типа имеют несколько общих особенностей. Наиболее важная особенность, которая отличает их от поршневых компрессоров, – отсутствие большого количества клапанов. Роторные компрессоры имеют меньший вес, чем поршневые, имеют простое конструктивное решение, могут быть с одним или несколькими роторами. Дизайн ротора отличает типы друг от друга, и также режим работы и размер являются уникальными для каждого типа компрессоров.
Роторные компрессоры часто представляют собой одинарный агрегат с приводом. Кроме того встречаются установки с последовательным расположением, в комплекте или без промежуточного редуктора.
Большинство компрессоров роторного типа комплектуют электродвигателем, однако переносные компрессоры могут комплектоваться также двигателем внутреннего сгорания.
Винтовой компрессор – это широко используемое средство для сжатия воздуха, технологических газов и хладагента. Эффективная работа винтовых компрессоров зависит в основном от правильного дизайна ротора. Данный тип компрессоров часто используется в промышленности. В последние десятилетия данный тип компрессоров стал широко популярен в газовой промышленности при работе с низким давлением и высокой производительностью. Давление на всасывании может быть очень низким, а на нагнетании достигать 400psig.
Винтовой компрессор имеет показатели, близкие к поршневым и центробежным компрессорам. Так, например, большая винтовая установка, рассчитанная на 40000 cfm – это типичная зона применения центробежных компрессоров, а небольшие установки для автомобильного кондиционирования воздуха – это типичная область применения поршневых компрессоров.
Конструктивное устройство:
Рабочий элемент компрессора – два винтовых ротора, которые вращаются по направлению друг к другу: когда левый ротор поворачивается по часовой стрелке, правый ротор вращается против часовой стрелки. Роторы и корпус разделены небольшим зазором. Оба ротора могут крепиться к валу привода, который приводит компрессор в рабочее состояние. В компрессоре есть впускное и выпускное отверстие для рабочей среды. Винтовые компрессоры могут иметь различные материальные исполнения. Термическая обработка роторов обычно не требуется.
Принцип работы
Роторный винтовой компрессор, показанный на рисунке 1, состоит из двух винтов или роторов в зацеплении, которые удерживают газ между собой и корпусом компрессора. Двигатель приводит в движение ведущий ротор, который, в свою очередь, приводит в движение ведомый ротор. Оба ротора расположены в корпусе, в котором также имеются входное и выходное отверстие. Газ поступает в компрессор через входное отверстие и заполняет пустоты между роторами. Когда роторы находятся в движении, газ сжимается роторами, тем самым уменьшая его объем. В процессе работы компрессора между роторами нет прямого контакта, что, в свою очередь означает отсутствие износа поверхности роторов, увеличение надежности всего оборудования и равномерную подачу газа.
Описание типа
Компрессоры данного типа могут быть безмасляными или маслозаполненными. В маслозаполненном компрессоре винтового типа смазка впрыскивается в газ, который задерживается внутри корпуса. В этом случае смазка также используется для охлаждения компрессора. Газ удаляется из сжимаемой газосмазывающей смеси в сепараторе. Роторные винтовые компрессоры рециркулируют смесь газа с маслом от 1 до 8 раз в минуту для охлаждения газа и последующего их разделения. Так как винтовые компрессоры используют закрытую смазочную систему, требуется небольшое количество масла. Вязкость масла подбирается в зависимости от удельной теплоемкости газа.
В компрессорах сухого типа роторы движутся без смазки (или хладагента). Тепло от сжатия удаляется из компрессора, ограничивая возможность его работы до одной ступени.
Безмаслянные винтовые компрессоры обычно используются для специальных условий. Из-за отсутствия масла не требуется много ступеней как в компрессорах маслозаполненного типа чтобы достичь такого же высокого давления. Некоторые безмаслянные компрессоры используют воду в качестве охладителя. Для масла и воздуха используются отдельные отверстия.
Большинство промышленных воздушных компрессоров винтового типа имеют двигатели мощностью от 30 до 200 лс. Эти компрессоры используют от одного до трех винтовых роторов, которые удерживают среду внутри камеры, которая уменьшается в размере для увеличения давления. Клапаны открываются при остановке для сброса внутреннего давления и делают пуск более плавным.
Промышленный роторный винтовой компрессор может работать круглосуточно 7 дней в неделю и обычно работает дольше и эффективнее, если используется именно таким образом. Если винтовой компрессор подобран правильно, он может быть одним из энергоэффективных типов компрессоров.
Обычно маслозаполненный компрессор укомплектован клапаном минимального давления, который не позволяет воздуху попасть в пневмосистему, пока не будет достигнуто минимальное давление для смазки компрессора. Масляный фильтр удаляет загрязняющие вещества в масле, и также есть второй масляный фильтр, который очищает от крупных загрязнений. На компрессор монтируют перепускной клапан для поддержания давления, когда компрессор на холостом ходу.
У безмасляного компрессора несколько другие компоненты. Обычно это две винтовые пары, воздух охлаждается в промежуточном радиаторе между ними и шестерни для обоих винтовых пар расположены в корпусе редуктора и редуктор смазывается. Масляное уплотнение и повышенное давление удерживают масло от попадания из редуктора на винты.
В роторном винтовом компрессоре смазывающее вещество впрыскивается в корпус компрессора. Вращающиеся роторы соприкасаются со смесью газов и смазывающего вещества. В дополнение к тому, что тонкая пленка смазывающего вещества предотвращает контакт металл по металлу, смазывающее вещество также несет функцию уплотнителя, предотвращая рекомпрессию газа, которая возникает, когда горячий газ под высоким давлением попадает в уплотнение между роторами и сжимается снова. Рекомпрессия может привести к тому, что температура нагнетания газа превысит расчетную, что в конечном итоге приведет к потери надежности установки. Смазывающее вещество также выступает в качестве охладителя, удаляя тепло во время процесса сжатия газа.
Основные преимущества роторных компрессоров
Области применения:
Винтовые компрессоры обычно используют для непрерывной работы в различных промышленностях и могут быть как стационарными, так и передвижными. Их мощность может быть от 3 лс (2,2кВт) до более 1200 лс (890кВт), а давление от низкого до более 1,200 psi (8.3 MPa).
Винтовые компрессоры работают с большим количеством сред, среди которых могут быть газы, пары или мультифазные смеси с учетом, что фазы внутри машины могут меняться. Обычно, компрессоры для хладагента и технологических газов, которые работают продолжительное время, имеют высокую эффективность, в то время как для воздушных компрессоров, особенно для мобильных, эффективность может быть менее важна, чем размер и стоимость.
Винтовые компрессоры идеально подходят для большинства применений, где требуется сжатие:
Описание типа и конструктивное устройство:
Схематическая диаграмма роторного компрессора с кулачковыми роторами, представлена на рис. 2. Обычно данный тип компрессоров используется там, где требуется большой объем. Эти машины очень надежны, так как вращающиеся части не соприкасаются друг с другом, необходимость подачи масла для их смазки исключается и потребность в техническом обслуживании невелика. Подаваемый воздух 100% безмасляный. Расход компрессора в большей степени зависит от рабочей скорости.
Установки большого размера (свыше 5000cfm) имеют прямое подсоединение к своим двигателям, установки меньшего размера имеют клиноременную передачу. В качестве приводов обычно выступают электродвигатели. Также компрессоры могут поставляться с голым валом, для подсоединения к приводу Заказчика. В комплект поставки могут входить звукопоглотитель, клапаны, фильтры, перепускной клапан и компенсаторы.
Основные части компрессора: роторы, корпус, распределительные шестерни, подшипники, уплотнения. Профиль кулачков роторов обычно эвольвентный, хотя может быть и циклоидальный. Зазор между роторами и корпусом делают обычно минимальный для предотвращения протечек. У ротора может быть два или три кулачка. Корпус обычно изготавливают из чугуна, конструкцию из алюминия поставляют для специальных условий. Обычно используется смазывание разбрызгиванием, однако на некоторых установках делают внешнюю систему смазки.
Принцип работы
Принцип работы компрессор аналогичен принципу роторного винтового компрессора, кроме того, что соприкасающиеся кулачковые роторы обычно не смазываются. Особенность данного типа компрессоров в том, что газ внутри не сжимается. Роторы могут монтироваться на параллельных валах внутри цилиндра. Комплект шестерен синхронизирует вращение роторов. Кулачки не соприкасаются друг с другом. Когда кулачковые рабочие колеса вращаются, газ поступает между ними и корпусом компрессора, где он сжимается из-за их вращения, а затем поступает в нагнетательную линию. При этом подшипники и распределительные шестерни смазываются.
Области применения:
Данный тип компрессоров предназначены для сжатия воздуха и нейтральных газовых смесей.
Сфера применения:
Роторные компрессоры с кулачковыми роторами находят свое применение там, где требуется относительно постоянный расход при меняющемся давлении на нагнетании при транспортировке материалов, насыщении жидкости воздухом, добыче газа и улавливании паров, снабжении газом и воздухом низкого давления, обработке отработанной воды, рекультивации почв, на цементных заводах и пр.
Описание типа и конструктивное устройство:
Ротационно-пластинчатый компрессор схематически представлен на рисунке 3. Ротационно-пластинчатые компрессоры имеют в своем составе ротор с несколькими скользящими пластинами, которые эксцентрически монтируются в корпусе.
Компрессоры этого типа бывают сухого типа и маслонаполненные. Компрессоры с маслом наиболее эффективны и могут достигать 90%-й эффективности. Также они создают большее давление, чем сухой тип компрессора.
Компрессоры данного типа могут быть стационарными или переносными, иметь одну или несколько ступеней, могут иметь привод от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Ротационно-пластинчатый компрессор сухого типа используют при относительно низком давлении (2бар), в то время как маслонаполненные компрессоры имеют достаточный коэффициент полезного действия для достижения давления в 13 бар на одной ступени.
Наиболее часто используемый тип привода – электрический двигатель. На небольших установках (менее 100 лс) применяют клиноременную передачу.
Цилиндр изготавливают обычно из чугуна. Входные и выходные отверстия имеют фланцевое подсоединение. Для установок со смазкой пластины изготавливают из слоистого асбеста с вкраплениями фенолоальдегидных полимеров. Графит используется в установках без смазки. Ротор изготавливают из углеродистой стали. На больших установках ротор может быть изготовлен из чугуна, а вал из углеродистой стали.
Принцип работы
Лопасти ротора выдвигаются и скользят по внутренней поверхности цилиндра под действием центробежной силы. В результате из-за вращения объем камеры между двумя лопастями постоянно меняется. По мере вращения ротора, рабочая среда попадает в область большего объема, а затем подается на нагнетание уже в качестве сжатого газа из области меньшего объема.
Процесс смазки ротационно-пластинчатого компрессора происходит один раз за режим работы. Смазка впрыскивается в компрессор и выходит вместе со сжимаемым газом и обычно не рециркулирует. Смазывающее вещество создает тонкую пленку между корпусом компрессора и скользящими пластинами. Скольжение пластин по поверхности корпуса требует от смазывающего вещества, чтобы оно выдерживало высокое давление в компрессорной системе.
Области применения:
Ротационно-пластинчатые компрессоры используются при улавливании газов и для повышения давления газа, конкурируя с поршневыми компрессорами. Они уступают в эффективности, но они достаточно компактны, имеют меньший вес и не требуют подготовки для них специального фундамента. Данный тип компрессоров используется также для удаления паров. Ротационно-пластинчатые компрессоры доказали свою надежность в качестве сжимающего оборудования для природного газа и метана.
Ротационно-пластинчатые компрессоры применяют для:
Особое внимание необходимо уделять контролю за износом пластин, так как их износ может послужить причиной повреждения цилиндра.
Конструктивное устройство и описание типа
Жидкостно-кольцевой компрессор является уникальным видом компрессоров, так как в нем используется сжатие при помощи жидкостного кольца, которое действует как поршень. Одиночный ротор располагается эксцентрически внутри корпуса. Входное и выходное отверстие для газа располагается на роторе. Стандартное материальное исполнение – чугун для цилиндра и углеродистая сталь для вала, сталь для частей ротора. Конструктивно жидкостно-кольцевые компрессоры могут быть как одноступенчатыми, так и многоступенчатыми.
Принцип работы
Сжимающая жидкостная среда заполняет частично ротор и цилиндр, и образует кольцо при движении поршня. При движении поршня в корпусе образуется газовый карман. Газ сжимается в полостях, которые образуют поверхности жидкостного кольца и ротора. На стороне всасывания объем полостей увеличивается и происходит её заполнение газом, на нагнетании объем уменьшается, происходит сжатие газа и подача его в нагнетательную линию. В качестве сервисной жидкости обычно используют воду.
Основные преимущества
Области применения:
Данный тип компрессоров применяют для сжатия паров, опасных и токсических газов, а также горячих газов, в том числе с содержанием пыли или жидкости. После взаимодействия газа и рабочей жидкости, температура газа повышается незначительно, что дает почти изометрическое уплотнение. Жидкостно-кольцевые компрессоры используются там, где требуются надежная, безопасная работа и требуются специальные технологические условия.
Сферы применения
Конструктивное устройство и описание типа
Спиральный компрессор – это объемная машина с движением по орбите, в которой сжатие происходит при помощи двух спиральных элементов вложенных друг в друга.
Хотя идея спирального компрессора известна уже давно спиральные компрессоры это достаточно новая технология. Первый патент на спиральный компрессор был выдан в 1905 году французскому инженеру Леону Круа, но только в 1970 году с развитием высокоточной механической обработки удалось сделать рабочий прототип. На сегодняшний день спиральные компрессоры находят свое применение, как в коммерческих, так и бытовых областях.
Спиральные компрессоры полностью герметичны. Блок спиралей, муфта, противовесы, двигатель и подшипники смонтированы в сварном стальном корпусе. Большинство спиральных компрессоров для кондиционирования имеют вертикальную конструкцию. Кожух представляет собой цилиндрическую емкость, расположенную вертикально и разделенную на часть низкого давления и часть высокого давления. Нижняя часть кожуха служит в качестве резервуара для масла и жидкости. Спирали обычно изготавливают из заготовок из углеродистой стали. Особое внимание уделяется изготовлению спиралей, так как требуется их точная подгонка.
Принцип работы
Спиральный компрессор использует две спирали, одну зафиксированную, а другую движущуюся, соединенную с двигателем. Спирали вложены одна в другую, так что во время движения при их взаимодействии образуются полости для рабочей среды. Среда подвергается сжатию при движении по орбите подвижной спирали вокруг неподвижной спирали и постепенно нагнетается к центру. Когда полости перемещаются, они уменьшаются в объеме и сжимают газ.
Основные преимущества
Спиральная технология предлагает преимущества по ряду причин. Большие отверстия на всасе и нагнетании сокращают потери давления, возникающие в процессе всасывания и нагнетания. Также физическое разделение этих процессов сокращает передачу тепла к всасываемому газу. Преимущества спиральных компрессоров заключается в их небольших размерах и меньшем весе, чем у поршневых компрессоров среднего класса. Это эффективные устройства, работающие при различных коэффициентах сжатия. Также к преимуществам можно отнести относительно низкий уровень шума и вибраций, высокий уровень надежности и долгий срок эксплуатации, благодаря тому, что в сжатии участвует небольшое количество деталей и отсутствуют клапаны.
Области применения
Спиральные компрессоры изготавливают в разных размерах до 25т. Они нашли широкое применение в бытовых и коммерческих системах обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха. Они успешно используются для охлаждения молока в оптовой таре, в контейнерных перевозках, в морских контейнерах и продовольственных прилавках-витринах, в водяных охладителях. Спиральные компрессоры используются для производства сжатого воздуха и безмасляного сжатого воздуха.
Горизонтальные герметичные спиральные компрессоры могут работать с природным газом, воздухом и гелием и имеют масляное охлаждение. Другая область применения для такого компрессора – это улавливание газовых паров на нефтяных месторождениях.
intech-gmbh.ru
В данной статье мы рассказываем о принципе работы роторно-пластинчатого компрессора на основе компрессоров Hydrovane HV PEAS горизонтального типа.
Общее описание
Роторно-пластинчатые компрессоры относятся к компрессорам объемного действия, т.е. сжатие газа происходит за счет изменения объема полости сжатия.
Схема основных элементов
Основные элементы роторно-пластинчатого компрессора изображены на рисунке ниже.
Роторно-пластинчатый компрессор
где:
«A» — точка входа воздуха в компрессор
«H» — впускной клапан
«B» — блок сжатия роторно-пластинчатого компрессора
«С» — масляный перепускной клапан
«D» — узел выхода воздушно-масляной смеси из блока сжатия
«G» — масло компрессора в статоре
«Е» — сепаратор тонкой очистки сжатого воздуха от масла
«F» — воздушно-масляный радиатор для охлаждения сжатого воздуха и масла
Контуры движения воздуха и масла
В компрессоре существует два контура движения. Это масляный контур (движение масла внутри компрессора) и воздушный контур (движение воздуха в компрессоре).
Синими стрелками изображено направление движения воздуха.
Красными стрелками изображено направление движения масла.
Контур красного цвета в нижней части рисунка — это масляный контур компрессора. В него входят термостатический клапан и масляный фильтр.
Принцип работы
При включении компрессора сжатый воздух поступает через воздушный фильтр, входное отверстие в торцевой крышке блока сжатия и всасывающий клапан (А).
Далее воздух поступает в блок сжатия (В).
В блоке сжатия (B) воздух сжимается за счет изменения объема камеры сжатия. Камера образуется с помощью статора, ротора и пластин, которые установлены в пазах ротора.
Масляный перепускной клапан (С) предназначен для предотвращения гидравлического удара и выброса излишков масла из камеры сжатия, которые могут остаться после остановки компрессора и, соответственно, перед его запуском.
Воздушно-масляная смесь выходит из блока сжатия (D) и двигается в его нижнюю часть. При выходе из блока сжатия масло отделяется от сжатого воздуха с помощью первичного маслоотделителя.
Масло по стенкам стекает в нижнюю часть блока сжатия (масло показано красным цветом).
Сжатый и предварительно очищенный воздух двигается в сепаратор тонкой очистки (Е), где происходит финальное отделение масла из сжатого воздуха до 3 мг/м3.
Очищенный воздух проходит через клапан поддержания давления (на рисунке цифрой не обозначен) и поступает в воздушно-масляный радиатор (F), где происходит охлаждение.
Далее сжатый воздух поступает в трубопровод к потребителю.
Циркуляция масла
Циркуляция масла происходит за счет разности давлений в разных точках внутри блока сжатия. Имеется два круга циркуляции масла — большой и малый.
Малый круг: масло двигается минуя воздушно-масляный радиатор (F) в случае первичного запуска компрессора, когда масло еще холодное.
Большой круг: масло двигается через воздушно-масляный радиатор (F) в том случае, когда температура масла достигает рабочих режимов (примерно 60-65 С).
Для наглядности мы записали небольшое видео с нашими комментариями по принципу работы роторно-пластинчатых компрессоров.
Все важные элементы разобраны в этом видео более подробно. Так же есть более подробное описание принципа работы роторно-пластинчатого компрессора.
Также мы публикуем симулятор Hydrovane, с помощью которого можно самостоятельно изучить потоки сжатого воздуха и циркуляции масла внутри компрессора в зависимости от потребления сжатого воздуха.
Для удобства просмотра рекомендую использовать браузеры Opera или Google Chrome (также потребуется последняя версия Addobe Flash Player). И не забудьте включить звук…
Все вопросы, связанные с принципом работы роторно-пластинчатых компрессоров, вы можете задать по электронной почте:
или оставив комментарий через форму ниже. Мы ответим в течение одного рабочего дня.
С уважением,
Константин Широких
covint.ru
Сжатие холодильного агента происходит в ячейке между пластинами, поверхностью ротора и внутренней поверхностью корпуса (Рисунок 38).
При вращении ротора вокруг своей оси пластины прижимаются к цилиндрическому корпусу за счет действия центробежных сил инерции.
Процесс всасывания начинается в тот момент, когда очередная пластина пройдет нижнюю кромку всасывающего окна. При дальнейшем вращении ротора объем ячейки увеличивается и она заполняется паром холодильного агента, т.е. происходит процесс всасывания. Процесс всасывания заканчивается тогда, когда пластина проходит верхнюю кромку всасывающего окна. При этом объем ячейки отсекается от всасывающего окна.
При дальнейшем вращении ротора, пластины начинают входить в пазы, и объем ячейки уменьшается, т.е. начинается процесс сжатия. Процесс сжатия заканчивается тогда, когда пластина пройдет верхнюю кромку нагнетательного окна. При этом объем ячейки соединяется с нагнетательной полостью и начинается процесс нагнетания.
Процесс нагнетания заканчивается тогда, когда пластина пройдет нижнюю кромку нагнетательного окна.
Путь от нижней кромки нагнетательного окна до нижней кромки всасывающего окна называется холостым ходом компрессора. Оставшийся в ячейке пар холодильного агента, передавливается через перепускную трубку в другую ячейку с меньшим давлением.
Рисунок 38 – Поперечное сечение многопластинчатого ротационного компрессора (основные элементы конструкции)
Теоретическая объемная производительность компрессора:
Где,
–максимальный
объем ячейки между пластинами;
–количество
ячеек;
–частота
вращения ротора;
Действительная объемная производительность определяется по формуле:
–коэффициент
подачи компрессора.
Коэффициент подачи компрессора можно определить по диаграмме (Рисунок.39):
Рисунок 39 – Определение коэффициента подачи компрессора
Массовая производительность компрессора:
–удельный
объем всасываемого пара;
Холодопроизводительность компрессора:
–удельная
холодопроизводительность компрессора.
Теоретическая мощность компрессора определяется по формуле:
Индикаторная мощность:
,Вт
Эффективная мощность компрессора:
Где 
механический КПД.
Электрическая мощность компрессора:
Эффективный холодильный коэффициент для сальниковых компрессоров:
,
Электрический холодильный коэффициент для бессальниковых:
,
Компрессор состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого расположен эксцентриковый вал, на валу свободно насажен ротор (Рисунок 40).
Рисунок 40 – Схематичные разрезы компрессора с катящимся ротором
1-внутренняя поверхность цилиндра, 2-эксцентриковый вал; 3-ротор; 4-нагнетательный клапан; 5-пластина; 6-пружина; 7-всасывающее окно.
К ротору прижимается одна разделительная пластина с помощью пружины. Пластина перемещается в пазу корпуса. С одной стороны пластины расположено всасывающее окно без клапана, а с другой стороны нагнетательное окно с клапаном.
studfiles.net
Компрессоры, в которых поршень (ротор) вращается относительно цилиндра, называют ротационными. Они обычно имеют малую холодопроизводительность и принципиально отличаются от поршневых компрессоров с возвратно-поступательным движением поршня. Существуют компрессоры с катящимся (рис. 1, а) и вращающимся (рис. 1, б) ротором.
Рис. 1 – Схемы ротационных компрессоров: а – с катящимся ротором; б – с вращающимся пластинчатым ротором; 1 – цилиндр; 2 – ротор; 3 – пластинка; 4 – нагнетательный патрубок; 5 – нагнетательный клапан; 6 – пружина; 7 – всасывающий патрубок; 8 – вал; А–А – ось ротора; Б–Б – ось цилиндра
У компрессора с катящимся ротором (поршнем) ось вала совпадает с осью цилиндра, но эксцентрична оси самого ротора, который при вращении соприкасается со стенками цилиндра. Такой компрессор имеет прижимную пластинку с пружиной, разделяющую камеры всасывания и нагнетания. При вращении эксцентрика поршень не вращается и, находясь все время в соприкосновении с внутренней поверхностью цилиндра, катится по ней, образуя пространство серповидного сечения. Это пространство разделяется прижимной пластинкой. По мере приближения ротора к верхнему положению камера всасывания увеличивается, и пары из испарителя постепенно заполняют ее через отверстие в цилиндре, которое расположено около прижимной пластинки. В это же время ротор сжимает пары в нагнетательной камере и вытесняет их в конденсатор через нагнетательный клапан. Полный цикл работы компрессора совершается за один оборот эксцентрикового вала (всасывание, сжатие и нагнетание паров в конденсатор).
Сальниковый ротационный компрессор РФ1,1 с катящимся поршнем (рис. 2) смонтирован в чугунном корпусе (1). К цилиндру (2) болтами прикреплена крышка (14). Поршень-ротор (3), размещенный внутри цилиндра, посажен на эксцентриковый вал (10) на шариковом подшипнике (4). Сам вал опирается на две бронзовые втулки (7) и (9) в цилиндре и корпусе. В верхней части под головкой (17) расположены всасывающая трубка (18) и лопасть (16) с пружиной (8). Лопасть плотно прилегает к поверхности ротора и разделяет полость цилиндра на полости всасывания и нагнетания.
Рис. 2 – Сальниковый ротационный фреоновый компрессор РФ1,1
Нагнетательный клапан (15) помещен в специальном гнезде цилиндра и состоит из стальной пластинки и пластинчатой пружины. Всасывающего клапана в компрессоре нет. На головке установлен всасывающий запорный вентиль (12), а на торце цилиндра – нагнетательный вентиль (6). Маховик (13) укреплен на конце вала, который уплотнен сальником (11).
Полость корпуса компрессора заполнена маслом. В головке за счет изменения направления и уменьшения скорости движения паров хладагента масло от них отделяется и стекает в корпус, обеспечивая смазку трущихся частей. Для наблюдения за уровнем масла в торцовой крышке (5) цилиндра имеется смотровое стекло.
Компрессоры с катящимся поршнем по энергетическим показателям близки к современным поршневым компрессорам. Они имеют небольшие габариты, хорошо уравновешены и удобны для размещения в транспортных установках при отсутствии фундаментов. Для натяжения ремней имеется болт. Эти компрессоры надежны в эксплуатации даже при работе с влажным паром и просты в обслуживании, но при их изготовлении и сборке требуется большая точность.
Ротационные компрессоры выполняются также герметичными – компрессор с электродвигателем вмонтированы внутрь герметичного кожуха на трех амортизирующих пружинных подвесках.
Компрессор с вращающимся пластинчатым ротором (рис. 1, б) имеет эксцентрично расположенный в цилиндре ротор-поршень, который вращается вокруг своей оси. Ротор имеет радиальные или наклонные прорези, в которых размещены скользящие пластинки, прижимаемые при вращении к поверхности цилиндра действием центробежной силы. Эти пластинки-лопатки занимают рабочее положение лишь после достижения ротором определенной частоты вращения, что облегчает пуск компрессора. При одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения объемная холодопроизводительность этого компрессора в два раза больше, чем компрессора с катящимся ротором.
Ротационный многопластинчатый компрессор используют в качестве бустера-компрессора (ступени низкого давления) в установках двухступенчатого сжатия.
vse-lekcii.ru
Компрессор — устройство для сжатия и подачи воздуха или другого газа под давлением. Степень повышения давления в компрессоре более 3. Для подачи воздуха с повышением его давления менее чем в 2-3 раза применяют воздуходувки, а при напорах до 10 кн/м2 (1000 мм вод. cm.) вентиляторы. Компрессор впервые стали применяться в России с начала 20 в.
Если взять компрессор, привод и дополнительное оборудование, то получится компрессорная установка.
Компрессорная установка в свою очередь — это совокупность компрессора, привода и вспомогательного оборудования, например: газоохладителя или осушителя сжатого воздуха.
В промышленности компрессоры начали применять в середине 19 века, произошло это в Европе, в России же, компрессоры начали применять позже — в начале 20 века.
Область применения компрессорной техники — технологические процессы химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пищевой промышленности и ряде других отраслей.
Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных или передвижных машин или установок. Соответственно этому различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные, самоходные, транспортные (авиационные, автомобильные, судовые, железнодорожные) компрессоры.
Виды компрессоров
По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разделяют на:
Компрессоры также подразделяют по создаваемому давлению рн (низкого давления-от 0,3 до 1 Мн/м2, среднего — до 10 Мн/м2 и высокого — выше 10 Мн/м2), по производительности, то есть объёму всасываемого Vвс (или сжатого) газа в единицу времени (обычно в м3/мин) и другим признакам. Компрессоры также характеризуются частотой оборотов n и потребляемой мощностью N. В настоящее время компрессоры выпускаются двух типов: мембранные и поршневые. Различаются они по принципу действия. Чтобы не вдаваться в подробности механики и инженерной мысли, остановимся на следующем. Поршневые практически бесшумны, но достаточно дороги. Мембранные при работе гудят, многие довольно сильно. Зато значительно дешевле. |
По принципу действия и основным конструктивным особенностям различают компрессоры:
Поршневые
Ротационные
Центробежные
Осевые
Струйные
Мембранные
Поршневой компрессор в основном состоит из рабочего цилиндра и поршня; имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные обычно в крышке цилиндра. Для сообщения поршню возвратно-поступательного движения в большинстве поршневых компрессоров имеется кривошипно-шатунный механизм с коленчатым валом. Поршневые компрессоры бывают одно- и многоцилиндровые, с вертикальным, горизонтальным, V- или W-oбразным и другим расположением цилиндров, одинарного и двойного действия (когда поршень работает обеими сторонами), а также одноступенчатого или многоступенчатого сжатия.
Ротационные компрессоры имеют один или несколько роторов, которые бывают различных конструкций. Значительное распространение получили ротационные пластинчатые компрессоры, имеющие ротор с пазами, в которые свободно входят пластины.
Принципы действия ротационного и поршневого компрессоров в основном аналогичны и отличаются лишь тем, что в поршневом все процессы происходят в одном и том же месте (рабочем цилиндре), но в разное время (из-за чего и потребовалось предусмотреть клапаны), а в ротационном компрессоре всасывание и нагнетание осуществляются одновременно, но в различных местах, разделенных пластинами ротора.
Центробежный компрессор в основном состоит из корпуса и ротора, имеющего вал с симметрично расположенными рабочими колёсами. Центробежный 6-ступенчатый компрессор разделён на три секции и оборудован двумя промежуточными холодильниками, из которых газ поступает в каналы. Во время работы центробежного компрессора частицам газа, находящимся между лопатками рабочего колеса, сообщается вращательное движение, благодаря чему на них действуют центробежные силы. Под действием этих сил газ перемещается от оси компрессора к периферии рабочего колеса, претерпевает сжатие и приобретает скорость.
Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Осевые компрессоры применяют в составе азотурбинных установок.
Техническое совершенство осевых, а также ротационных, центробежных и поршневых компрессоров оценивают по их механическому кпд и некоторым относительным параметрам, показывающим, в какой мере действительный процесс сжатия газа приближается к теоретически наивыгоднейшему в данных условиях.
Струйные компрессоры по устройству и принципу действия аналогичны струйным насосам. К ним относят струйные аппараты для отсасывания или нагнетания газа или парогазовой смеси. Струйные компрессор обеспечивают более высокую степень сжатия, чем струйные насосы. В качестве рабочей среды часто используют водяной пар.
Основным узлом мембранного компрессора является мембранный блок, в котором происходит сжатие газа. Мембранный блок выполняет роль цилиндра в компрессоре. При работе компрессора мембраны блоков полностью изолируют сжимаемый газ от рабочей жидкости, чем обеспечивается сохранение высокого качества газа, что является большим преимуществом мембранных компрессоров над поршневыми. Агрегаты предназначены для сжатия различных сухих газов, кроме кислорода, без загрязнения их маслом и продуктами износа трущихся частей. Могут использоваться в производствах и научных исследованиях, где к чистоте перекачиваемого газа и герметичности компрессора предъявляются жесткие требования. В случае прорыва мембран срабатывает автоматическая защита.
Основные типы компрессоров, их параметры и области применения показаны в таблице
Типы компрессоров и их характеристика
| |||||||||||||||||||||||
По применению можно выделить:
автомобильные компрессоры — да, ими накачивают шины или камеры;
бытовые компрессоры — аквариумные, для аэрографии или холодильника;
промышленные компрессоры;
и медицинские компрессоры.
Компрессоры. Типы
Самые простые — это безмасляные компрессоры. Такое название они получили вследствие того, что благодаря применению специальных материалов и узлов (в том числе и необслуживаемых подшипников) удалось упростить конструкцию за счет отсутствия системы смазки. Это решение позволяет не только удешевить само оборудование, но и свести к минимуму его обслуживание, снизить требования к правильному размещению (такой агрегат может работать в наклонном положении или даже на боку), а также получить на выходе воздух без малейшей примеси масла (этим грешат его «старшие братья»).
С другой стороны, при отсутствии смазки, естественно, снижается ресурс контактирующих деталей, к тому же не стоит надеяться на высокую производительность, поскольку большие нагрузки приведут к еще более быстрому выходу из строя компрессионной головки. Кроме того, такие устройства работают в интенсивном тепловом режиме, поскольку сжатие воздуха сопровождается солидным тепловыделением, поэтому они не приспособлены к продолжительной эксплуатации. Тем не менее за счет невысокой стоимости (от $150 до $350) и сравнительно малых размеров такие компрессоры широко используются на тех предприятиях, потребности которых в сжатом воздухе невелики, как, впрочем, и объемы работ. Самые производительные устройства этой серии способны «выдать» не более 240 л/мин.
Самые
маленькие и недорогие —
необслуживаемые безмасляные
компрессоры
Реальной альтернативой необслуживаемым стали масляные компрессоры с прямой передачей. В них предусмотрена полноценная система смазки, а вращение от привода к компрессионной головке передается напрямую, поскольку они связаны единым валом. Такая простота решения не позволяет в полной мере решить проблему теплоотвода, поскольку одной крыльчатке приходится охлаждать два агрегата. Отчасти решить проблему удается использованием алюминиевых ребристых корпусов. Такие компрессорыкомплектуются небольшими ресиверами объемом от 20 до 50 литров, их производительность редко превышает 200— 250 л/мин, а стоимость примерно та же, что у агрегатов предыдущей конструкции.
Компрессоры
с прямой передачей не
рассчитаны на продолжительную работу.
Если же мощности такого «малыша» не хватает, стоит присмотреться к компрессорам другой конструкции — с клиноременной передачей. Как следует из их названия, связь между двигателем и компрессионной головкой в этом случае осуществляется с помощью ременной передачи. Благодаря наличию двух валов (на каждый из них устанавливается крыльчатка) проще организовать охлаждение таких агрегатов, а следовательно, возможна более длительная непрерывная эксплуатация. В основном, с помощью таких компрессоров на «СТО» делают кузовной ремонт двери или капота, в общем красят)). Применение полноценной системы смазки на ременных компрессорах позволяет получить более высокие выходные характеристики компрессора и увеличить объем ресивера. Конечно, столь существенное усложнение конструкции не может не повлечь за собой ее удорожание.
Средний
компрессор с клиноременной передачей
обойдется в $450—1000. Однако, несмотря на
более высокую стоимость и возросшие по
сравнению с предыдущим вариантом
габариты, именно такие устройства
рекомендует владельцам небольших
сервисных станций большинство
профессиональных продавцов подобной
техники. Если наблюдается явный дефицит
производственных площадей на СТО,
возможно, следует отдать предпочтение
моделям с вертикально расположенным
ресивером, который при тех же выходных
параметрах занимает меньше места.
Ременной
компрессор —
оптимальный
вариант для большинства автосервисов.
Так устроены наиболее популярные у «сервисменов» компрессоры. Есть и другие, позволяющие получить еще более высокие характеристики.
Винтовые компрессоры отличаются надежностью и большим ресурсом работы при гораздо более низком уровне шума и вибрации, но их высокая стоимость часто делает подобное приобретение невыгодным. Тем не менее находятся покупатели и для такой техники: ее используют на крупных станциях техобслуживания с разветвленной сетью пневмомагистралей. Повышения производительности иногда добиваются и усовершенствованием обычных компрессоров с клиноременной передачей. В частности, это достигается за счет размещения двух компрессионных головок, нагнетающих воздух в один ресивер. Первая из них выполняет функцию основной, вторая подключается в том случае, если ее «коллега» не справляется со своими обязанностями.
Существуют специальные шумозащитные исполнения. Их применяют в тех случаях, когда компрессор размещается непосредственно в рабочем цеху (обычно он «живет» в специальном отдельном помещении). Правда, защитные кожухи создают дополнительные проблемы с теплоотводом, поэтому такие компрессоры не рекомендуется использовать при высокой температуре окружающей среды.
Винтовые
компрессоры обладают
хорошими характеристиками, но они по
карману только крупным предприятиям.
studfiles.net