8-900-374-94-44
Ротационные компрессоры работают по тому же принципу, что и поршневые машины, т.е. по принципу вытеснения. Основная часть энергии, передаваемой газу, сообщается при непосредственном сжатии.
Сущность действия ротационного компрессора заключается в том, что независимо от его конструктивных особенностей, всасывание газа или воздуха производится той полостью компрессора, объем которой увеличивается при вращении ротора.
Содержание статьи
Принцип работы ротационного компрессора состоит в том, что засасываемый газ попадает в замкнутую камеру, объем которой, перемещаясь при вращении ротора, уменьшается. Сжатие за чет уменьшения объема приводит к увеличению давления и выталкиванию газа в нагнетательный патрубок.
Ротационные нагнетатели, развивающие избыточное давление до 0,28 – 0,3 МПа (при атмосферном давлении на входе), называют воздуходувками, а создающие более высокое давление — компрессорами.
Ротационный компрессор и воздуходувки имеют ряд преимуществ перед поршневыми:
уравновешенный ход из-за отсутствия возвратно-поступательного движения;
возможность непосредственного соединения с электродвигателем;
равномерная подача газа;
меньший вес конструкции;
отсутствие клапанов.
Вместе с тем, по сравнению с поршневыми, ротационные компрессоры имеют более низкий механический КПД, развивают более низкое давление, требуют более высокой точности изготовления.
Наибольшее распространение в различных отраслях пищевой промышленности получили два типа ротационных машин:
Ротационно пластинчатые компрессоры – применяются для создания относительно высокого давления (0,3 – 0,4 МПа). Если установить последовательно два ротационных пластинчатых компрессора с промежуточным охлаждением воздуха, то можно обеспечить давление до 0,7 МПа и более. Одноступенчатый пластинчатый компрессор работая как вакуум-насос, может создавать вакуум до 90%, а при особой тщательности изготовления и монтажа – до 95%.
Ротационный винтовой компрессор в настоящее время в основном используется в холодильной технике. Принцип его работы схож с работой винтового насоса и состоит в следующем. Когда вращаются винты, то на стороне выхода зубьев из зацепления освобождаются так называемые впадины – полости между зубьями. Из-за создаваемого компрессором разрежения эти полости заполняются паром, поступающим из всасывающего патрубка В момент, когда на противоположном торце роторов полости полностью освобождаются от заполняющих их зубьев, объем полости всасывания достигает максимальной величины. Пройдя всасывающее окно, полости разъединяются с камерой всасывания.
По мере входа зуба ведомого ротора во впадину ведущего занимаемый газом объем уменьшается и газ сжимается. Процесс сжатия паров в парной полости продолжается до тех пор, пока уменьшающийся объем со сжатым паром не подойдет к кромке окна нагнетания.
Ротационный компрессор с двумя вращающимися поршнями используется как низконапорные воздуходувки с избыточным давлением 0,06 – 0,08 МПа.
Такой компрессор, работая как вакуум насос, создает вакуум до 70%.
Ротор компрессора 2 расположен эксцентрично в цилиндре. В роторе сделаны радиальные прорези, в которых свободно перемещаются пластины 5. Вокруг цилиндра расположена водяная рубашка 4 для охлаждения компрессора. При вращении ротора по часовой стрелке через патрубок 1 происходит всасывание, а через патрубок 6 – нагнетание газа.
Благодаря эксцентричному расположению ротора при его вращении образуется серповидное пространство, разделенное пластинами на отдельные камеры. Пластины выходят из пазов ротора вследствие действия центробежной силы и прижимаются к стенкам цилиндра.
Так как крышки компрессора примыкают к торцевым поверхностям ротора с малым зазором, отдельные камеры, на которые делится серповидное пространство, оказываются изолированными, увеличивающимися до некоторого объема 3, а затем уменьшающимися.
Вследствие того, что объем газа в камерах левой части серповидного пространства увеличивается, всасывание происходит через патрубок 1, а нагнетание через патрубок 6, так как при дальнейшем перемещении ротора происходит уменьшение объема газа в камерах и его выталкивание.
Для уменьшения трения центробежная сила пластин воспринимается двумя разгрузочными кольцами 2, которые охватывают пластины и свободно вращаются в цилиндре. В зазор между внешней поверхностью разгрузочных колец и внутренней поверхностью выточек в цилиндре через отверстия подается масло. Число пластин в таких компрессорах обычно бывает не менее двадцати, чтобы уменьшить перепад давления между камерами и этим ослабить перетекание газа и увеличить объемный КПД.
Для предотвращения чрезмерного износа цилиндра и пластин, окружная скорость на внешней кромке пластин должна быть не больше 10 – 12 м/с. Для обеспечения плотного прилегания пластин к внутренней поверхности цилиндра необходимо, чтобы минимальная окружная скорость была в пределах 7-7,5 м/с. Поэтому изменение частоты вращения ротационных компрессоров допустимо только в определенных пределах.
В качестве воздуходувок чаще всего применяется ротационный компрессор с двумя вращающимися поршнями.
Такие компрессоры могут применяться и как вакуум насосы, например во всасывающих системах пневмотранспорта зерна и солода на пивоваренных и спиртовых заводах.
Конструкция такого компрессора состоит из корпуса 3, в котором вращаются в противоположных направлениях два поршня 4, профилированных в виде восьмерок с циклоидальным зацеплением. Привод осуществляется с помощью зубчатой передачи.
В процессе вращения поршни непрерывно соприкасаются, разделяя объем корпуса на отдельные камеры. Воздух всасывается через патрубок 5, а затем при повороте роторов он попадает в замкнутую камеру 1 (заштрихованную на рисунке) и, не меняя объема, перемещается к нагнетательному патрубку 2, через который выталкивается в нагнетательный трубопровод или наружу.
Следовательно, сжатие происходит только в самом конце цикла в момент сообщения замкнутой камеры с воздухом в нагнетательном патрубке воздуходувки.
Недостатками ротационных компрессоров с двумя вращающимися поршнями считают существенное уменьшение объемного КПД при малейшем увеличении зазоров, а так же сильный шум, который создают воздуходувки во время работы.
Ротационный компрессоры бывают нескольких типов – это ротационной винтовой тип компрессора, ротационный пластинчатый тип компрессора и воздуходувки.
Оборудования этого вида относится к объемному типу компрессоров и осуществляет работу по нагнетанию воздуха за счет сжатия вещества с помощью вращающегося ротора.
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.
В одних винтовых компрессорах используется масло, а в других нет, но все компрессоры должны фильтровать масло, присутствующее в окружающем воздухе. В компрессорах, использующих масло, двигатель приводит в движение охватываемый ротор, который, в свою очередь, приводит в движение охватывающий ротор. Масло образует пленку между двумя роторами, а также служит герметиком и охлаждающей жидкостью для камеры сжатия.
В безмасляном компрессоре масло не используется для управления процессом сжатия. Два ротора в безмасляной модели управляются шестернями. Без масла, которое служит герметиком камеры, компрессоры этого типа не способны достигать высоких уровней давления. Эти безмасляные компрессоры менее эффективны, поскольку они также могут нагреваться сильнее из-за отсутствия охлаждающего масла. Из-за этих ограничений безмасляные винтовые компрессоры в основном используются только в особых случаях.
Хотя это редкость, существуют определенные безмасляные модели, в которых вместо масла в качестве охлаждающей жидкости используется вода.
Воздушная часть выполняет еще одну функцию помимо сжатия воздуха, так как именно здесь масло сжимается в воздухе. После завершения воздушной конечной ступени вновь сжатый воздух проходит в отстойник, также известный как бак сепаратора, где масло извлекается из воздуха. Вращательное движение эффективно вытряхивает частицы масла из сжатого воздуха, так что последний может быть чистым, когда он достигает своей конечной точки.
Процессу отделения масла способствуют перегородки. Когда воздух проходит через бак сепаратора, редко остается более 3 частей на миллион масла. Далее воздух проходит через охладитель и далее к конечному пункту: либо к пневматическому инструменту, либо к пневматической машине.
В зависимости от температуры отделяемого масла термостатический клапан соответствующим образом обрабатывает масло. Цель здесь состоит в том, чтобы предотвратить перегрев или охлаждение масла.
Если масло станет слишком горячим, оно сгорит и изнашивает внутренние механизмы. Если масло слишком холодное, оно не будет иметь температуры, необходимой для отделения его от всей воды, извлеченной из воздуха во время стадии сжатия.
Воздух не попадает в систему до тех пор, пока в ней не будет достаточного давления для самосмазывания. Если масло содержит слишком много воды, компрессорная часть не будет работать должным образом.
В ротационном винтовом воздушном компрессоре со стационарными лопастями приводной вал имеет эксцентрично установленный ролик внутри насосной камеры. Внутри этой камеры лопасть разделяет впускной и выпускной клапаны. Сама лопасть зажата поверхностью ролика и внутренним корпусом воздушного компрессора.
При движении ролика лезвие поднимается и опускается в соответствии с вращательным движением. Таким образом, компрессор состоит из трех движущихся частей: лопасти, ролика и вала. Каждая из этих движущихся частей смазывается. Внутри цилиндра пары низкой температуры и давления сжимаются до высокой температуры и давления.
Все это стало возможным благодаря движению ролика.
Роторный компрессор относится к типу поршневых компрессоров. Как следует из названия, роторный компрессор производит сжатую жидкость/хладагент за счет вращательного движения лопастей или движения эксцентрикового ролика, соединенного с валом двигателя. Поскольку клиренс роторного компрессора незначителен, его объемный КПД выше, чем у 9-цилиндрового компрессора.0023 поршневой компрессор . Обычно первичный двигатель (двигатель) и компрессор запрессованы в один цилиндр без парового пространства между компрессором и кожухом. Поэтому они также маленькие и легкие. Одной из наиболее важных особенностей ротационного компрессора является отсутствие всасывающего и нагнетательного клапанов, используемых в поршневом компрессоре.
👉Компрессор динамического действия, такой как центробежный компрессор и осевой компрессор, в некоторых случаях также относятся к категории роторных компрессоров.
🔗Отличие поршневого компрессора от ротационного компрессора
Общая конструкция ротационного компрессора состоит из цилиндра с впускным и выпускным отверстиями, а также ролика внутри цилиндра. Ролик трется о внутреннюю стенку цилиндра при вращении. Жидкость (хладагент) попадает в пространство между ротором и цилиндром. Затем захваченная жидкость постепенно сжимается за счет уменьшения кольцевого пространства между ротором и цилиндром. Процесс можно описать четырьмя промежуточными этапами.
1. Введение жидкости в отсек между роликом и цилиндром.
2. Герметизация всасывающего отверстия и улавливание жидкости внутри камеры.
3. Сжатие жидкости за счет уменьшения объема камеры.
4. Выпуск жидкости под высоким давлением через нагнетательный патрубок.
В основном существует два типа ротационных компрессоров
1. Роторный компрессор стационарного лопастного типа
2. Роторный компрессор лопастного типа
Роторный компрессор обычно представляет собой единый блок, иногда он представляет собой серию компрессоров с компрессором или без него.
интеркулер.
🔗Преимущества и ограничения одноступенчатых и многоступенчатых компрессоров
🔗Разница между роторным компрессором со стационарными лопастями и роторным компрессором с вращающимися лопастями
Роторный компрессор обычно используется там, где требуется большой объем жидкости под высоким давлением. Для крупных промышленных применений, мощные пневматические инструменты, такие как отбойные молотки и ударные гайковерты, пневматические насосы, пескоструйные операции. Он используется там, где требуется непрерывный поток жидкости, например, в автоматизированном производстве, на предприятиях по упаковке пищевых продуктов.
Преимущества
