Спиральные компрессоры принцип работы: Спиральный компрессор: принцип работы, преимущества, выбор

alexxlab | 21.07.2020 | 0 | Разное

Спиральный компрессор: принцип работы, преимущества, выбор

Спиральные компрессоры стоят недешево, так как выполняются с обязательным требованием минимальных допусков и высокой точностью обработки элементов. Однако эти устройства имеют массу достоинств, которых не могут предложить нагнетатели другого типа. Спиральные компрессоры крайне тихие, и в выходном тракте воздух абсолютно не содержит масла. Если добавить к этому низкую стоимость обслуживания, становится понятно, почему все больше частных лиц и компаний тщательно исследуют рынок предложений агрегатов именно такого класса.

Устройство и принцип работы

Основной рабочий орган, как следует из названия класса агрегатов — архимедова спираль. В компрессоре их две. Одна статическая и неподвижна, может выполняться на элементах корпуса, если речь идет об устройстве с внешним приводом. Вторая спираль вращается на валу. Принцип работы агрегата следующий:

• во время вращения рабочей спирали между ее концом и стенками стационарного элемента отсутствует зазор;
• в процессе оборачивания образуется зона сжатия, по мере поступления к центру спирали воздух сжимается;
• сжатое рабочее тело выбрасывается в выходной тракт.

Такой процесс работы считается одним циклом спирального компрессора. Он повторяется многократно, так как число оборотов на валу привода может достигать тысяч в минуту. Процесс сжатия стабилен, у него нет резких бросков давления в пределах одного цикла, как это происходит в поршневых компрессорах.

Данная схема функционирования реализуется путем смещения осей спиралей, рабочей и неподвижной. Это называется эксцентриковым расстоянием.

На заметку! В некоторых компрессорах предусматривается регулировка, изменение показателя смещения, как для настройки предельного выходного давления, так и для обеспечения нулевого цикла без нагнетания.

Преимущества спиральных компрессоров

Одно из преимуществ спирального компрессора, а именно стабильность подачи, уже упомянуто выше. На практике это означает, что в выходном воздушном потоке нет биений, что улучшает режимы работы потребителя, например, пневматического инструмента, действующего со значительными усилиями.

Пользователь получает дополнительный плюс. Минимальные показатели биения потока и стабильная подача воздуха означают, что спиральный компрессор работает очень тихо. На практике, показатель звукового давления может находиться на уровне 5-10 Дб, что весьма ценно в медицинском оборудовании, системах кондиционирования. Кроме этого, у компрессоров спирального класса есть и другие преимущества.

Минимальные потери

Спиральный компрессор при близком к нулевому износу антифрикционных уплотнителей, нейтрализующих зазор между рабочими элементами, показывает отсутствие потерь массы газа в пределах одного цикла. Это открывает устройству широкие возможности применения в разнообразных дозаторах. Они используются в оборудовании для приготовления газовых смесей с контролируемым составом.

Нулевой мертвый объем

Характеристика мертвого объема есть у поршневых компрессоров. У спиральных этот показатель равен нулю. Весь объем рабочего блока выполняет свои функции с максимальными показателями эффективности.

Нулевые гидравлические потери

Спиральные компрессоры (классического конструкционного решения) безмасляные, у них нет редукторов и преобразователей момента. В результате вся энергия, переданная системой привода, идет на сжатие газа, без гидравлических потерь в любых режимах эксплуатации.

Минимальный теплообмен

При сжатии газ нагревается. Если это тепло будет уходить в окружающую среду или связанные части механизмов, это может повлиять на количество вариантов использования компрессора. У спиральных установок не происходит теплообмен с окружающей средой.

Минимальные потери на трение

Единственные потери на трение, которые существуют в компрессорах рассматриваемого типа, наблюдаются в точках прохода конца рабочей спирали, ее контакта с антифрикционным уплотнителем. Их уровень ничтожен. Поэтому можно считать, что общие потери на трение в рамках всего устройства равны нулю.

Одновременный забор и выпуск

Конструкция спиралей компрессора такова, что при рабочем цикле (одном обороте движущегося элемента) момент забора воздуха и его выброс в нагнетательный тракт происходит одновременно. Это значит, что двигатель привода может работать в стабильном режиме, без бросков отбора мощности.

Коэффициент подачи

У спирального компрессора нет перетечек, неполного выброса газа или газообмена по зазорам (как пример, основные потери в поршневых установках происходят на уплотнительных кольцах в цилиндре). В идеальном случае, при нулевом износе уплотнителей, он показывает коэффициент передачи, равный 1.

Важно! На практике, по результатам опытных исследований, был установлен несколько меньший коэффициент. Так, спиральные установки показывают 0,92 при отрицательных температурах в -10 градусов Цельсия, 0,94 при нуле градусов, 0,95-0,98 при положительных температурах. При этом коэффициент передачи тем выше, чем значительнее производительность установки.

Есть еще несколько технологических показателей, по которым спиральные нагнетатели обходят конкурентов. В обывательской формулировке можно описать их преимущества достаточно просто.

1. Спиральные компрессоры показывают коэффициент подачи на 20-30% выше, чем у поршневых установок.
2. При высоких температурах (более +10 градусов) у них на 10-15% выше КПД.
3. Спиральные компрессоры очень тихие, не вносят примеси в воздух, формируют стабильный поток без заметного биения пара.

Разновидности

Можно привести множество разновидностей и моделей спиральных компрессоров. Они отличаются конструкционными особенностями, типом рабочего элемента, уровнем герметизации, базовым назначением и другими характеристиками. Различают одно и двухступенчатые устройства, есть агрегаты горизонтального и вертикального размещения.

Компрессоры могут иметь классическую спираль Архимеда, эвольвентный элемент, кусочно-окружной и другие конфигурации рабочего органа. Есть полностью герметичные устройства, безсальниковые и негерметичные сальниковые. Различают агрегаты сухого сжатия и маслозаполненные. Устройства отличаются требованиями к приводу или мощностью, максимальным давлением на выходе, производительностью и рекомендациями к охлаждению.

Советы по выбору

Чтобы правильно выбрать спиральный компрессор, следует ознакомиться с ассортиментом, ценами, назначением и  характеристиками продукции. Последний критерий стоит рассмотреть более подробно.

Тип привода

Самая распространенная категория спиральных компрессоров оснащается электрическим двигателем. Это самодостаточные устройства. Сегодня можно приобрести нагнетатели с дизельными и бензиновыми двигателями. Для некоторых категорий пользователей будет интересен агрегат, к которому можно подключить внешний привод.

Метод передачи крутящего момента

Сегодня основной передачей в спиральных компрессорах является ременная (клиноременная). Но у нее есть один недостаток: со временем ремень растягивается и может проскальзывать в моменты, когда на потребителе резко растет нагрузка и обратное давление на компрессор.

Более надежна зубчато-ременная передача, но она требует точной настройки. Без этого ремень не отработает положенный срок службы. Передача данного типа показывает близкие к нулевым проскальзывания, стоит доступные деньги.

Коробки передач и другие шестеренчатые узлы максимально надежны и долговечны, но они не дают свободы в установке привода. Однако если хочется получить нулевые показатели проскальзывания при любой нагрузке, преобразования момента, предсказуемость поведения и простоту обслуживания — без шестеренчатой передачи не обойтись.

Входной фильтр

Износ антифрикционных уплотнителей зависит не только от характеристик спирального компрессора. Его резко увеличивает пыль и другие механические включения в поток забираемого воздуха. Поэтому, несмотря на факт, что фильтр очистки негативно влияет на производительность

, разумно рассмотреть компрессор с такой комплектацией. Он покажет срок службы до момента обслуживания, максимально соответствующий заявленному производителем.

Динамический клапан

Динамический клапан предотвращает обратное движение воздуха. Например, из-за высокого давления на стороне потребителя при отключенном приводе регулируемого компрессора. Этот узел не является обязательным, однако он резко повышает предсказуемость подсистемы нагнетания воздуха в целом.

Регулировка

Регулируемые компрессоры путем изменения эксцентрикового расстояния рабочей и стационарной спирали позволяют настраивать показатель максимума выходного давления. Кроме этого, нагнетатели данного типа способны работать в нулевом цикле (вентилирование) или без подачи. Подобная опция будет стоить немалых денег, однако в некоторых вариантах применения компрессора может быть весьма привлекательна.

Последнее, на что стоит обратить внимание покупателя — материал антифрикционных уплотнителей и их доступность в розничной продаже

. По сути, это практически единственная деталь компрессора, которую требуется периодически менять.

Совет! При выборе спирального нагнетателя стоит внимательно изучить данные производителя, показатель наработки уплотнителей на отказ. Не лишним будет ознакомиться с инструкциями по замене, чтобы понять, можно ли будет провести работы самостоятельно.

Собственно, идею спирального компрессора удалось реализовать только после появления стойких к трению материалов для антифрикционных уплотнителей. Поэтому при рассмотрении агрегатов средней и бюджетной ценовой категории, когда производитель не дает данных наработки на отказ или другой полезной информации — можно ориентироваться на год выхода модели на рынок. Чем она свежее, тем больше вероятность использования надежных и долговечных антифрикционных уплотнителей.

Спиральный компрессор устройство и принцип работы

Содержание

---

Спиральный компрессор — это техника для получения сжатого воздуха или хладагента. Уменьшение объема производится путем вращения двух спиралей, на чем основан принцип действия установки. Агрегаты данного типа успешно используются в кондиционировании, нагревании/охлаждении, холодильных контурах и изготовлении вакуумных насосов.

Прототип установки был запатентован во Франции еще в 1905 году, но практического применения не последовало из-за отсутствия производственной базы.

---

Конструкция и устройство

На практике применяются различные принципы действия, основанные на спиральном движении. Промышленность выпускает следующие типы аппаратов:

 с двумя спиральными элементами, один из которых стационарный, другой является подвижным контуром. При вращении одной из спиралей возникают карманы, объем которых уменьшается при повышении скорости оборотов. Газ, находящийся в отсеках, сжимается и на выход подается нужного давления;  с двумя вращающимися по различным осям спиралями. Принцип остается прежним: при работе образуются карманы, повышение скорости приводит к сжатию газа внутри системы;

 наличие в системе жесткой спирали Архимеда и гибкой трубки. Подобное инженерное решение называют шланговым экземпляром, требующим дополнительной смазки и отвода тепла.

Важным отличием спиральных моделей является отсутствие всасывающего клапана. Подвижный ходовой элемент автоматически отсекает канал поступления воздуха/газа от рабочей камеры при вращении. В системе нагнетания может присутствовать обратный клапан, не позволяющий возникать потоку при остаточном вращении.

Принцип работы основан на перемещении спирали, укрепленной на валу двигателя, с постепенным перемещением к центру установки. При этом захваченный газ попадает из больших отсеков в малые, и так до полного сжатия. Из центра системы сжатый газ поступает в конденсатор непрерывно, поскольку во время вращения вала образуется несколько зон сжатия. Двигатели охлаждаются за счет всасываемых при вращении паров хладагента, что значительно повышает ресурс эксплуатации.

Появление регулируемых моделей значительно расширило сферу применения и позволило снизить энергопотребление компрессорных станций. Скорость вращения регулируется с помощью комплектации преобразователями. Появилась возможность корректировать зазор между осями вплоть до нулевых показателей. Меняя холостой ход и рабочую нагрузку с помощью дополнительного регулятора, можно добиться нужной производительности агрегата.

Для повышения технических характеристик особое внимание уделяется герметичности контактов. Боковые и торцевые части конструкции тщательно подгоняются, чтобы сжимаемая субстанция не могла переходить из одного отсека в другой. При остановке движения спирали размыкаются по всем направлениям. При новом запуске оборудование не испытывает повышенной нагрузки, поскольку происходит плавное повышение давления.

---

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом спиральной техники является высокий КПД (80-85%), что позволяет получить значительную экономию в процессе длительного применения. Спиральный компрессор, в отличие от поршневого, работает намного тише. Движение не дает сильной вибрации, оборудование является уравновешенным и работает практически без шума.

К очевидным плюсам подобных моделей можно отнести:

 количество трущихся поверхностей гораздо меньше, чем при ином принципе, что говорит о надежности аппарата;

 отсутствие не используемого объема в зоне сжатия, что повышает эффективность эксплуатации;

 нагрузка на двигатель уменьшена, поскольку нагнетание осуществляется равномерно и умеренными дозами;

 благодаря плавной работе, техника не требует повышенного внимания к расположению.

 не требуется пружинной подвески и укрепленного основания, благодаря плавному ходу;

 возможность применения на любом холодильном агенте, воздухе или включении капельной жидкости;

 количество движущихся деталей снижено на 80% по сравнению с поршневыми аналогами.

По сравнению с поршневыми типами, вес изделий меньше на 15%, размеры снижены на 30%. Это компактное и современное оборудование легко монтируется и обслуживается, первичная наладка и пуск не представляют затруднений. Следует учесть высокую быстроходность агрегатов, скорость действия возможна в рамках 1000-13000 об/мин., эти параметры постоянно расширяются.

 Недостатком моделей является то, что требуется следить за чистотой подаваемого газа, поскольку частицы попадают на спирали и приводят к дополнительному трению, разгерметизации камеры и быстрому износу техники.

---

Кроме того, необходимо учитывать следующие моменты:

работа вала допускается только в одном направлении, обратное поступательное движение не предусмотрено конструкцией;

при движении подвижная часть машины испытывает различные системы силового воздействия, поэтому необходима тщательная балансировка, расчет и уравновешивание моментов;

данному типу требуются детали, производимые на новейших фрезерных станках с ЧПУ, что является более сложным технологическим решением.

Приобретая компрессоры данного вида, потребитель может рассчитывать на длительную и бесперебойную эксплуатацию в быту или на производстве.

Теги: спиральный компрессор устройство и принцип работы, устройство спирального компрессора

Спиральный холодильный компрессор. Принцип работы и устройство. —

Главным элементом любого холодильного оборудования является компрессор. Он служит для обеспечения движения хладагента в системе и создания разности давлений.

Относительно недавно стали применяться в холодильной технике компрессоры спирального типа. В основном они работают в составе систем кондиционирования, чиллеров, тепловых насосов, средне и высокотемпературных холодильных установок.

 

Рабочим элементом спирального компрессора является спираль. Принцип работы холодильного спирального компрессора основан на согласованном вращении одной спирали относительно другой.

 

Принцип работы спирального холодильного компрессора.

В спиральном компрессоре сжатие паров хладагента происходит между двумя спиралями. 

Одна спираль неподвижная, вторая – совершает вращение вокруг неё. Причем это движение имеет непростую траекторию. Электродвигатель, находящийся в одном герметичном корпусе компрессора, совершает работу – вращает вал, на конце которого находится эксцентрично установленная спираль. Вращаясь, подвижная спираль перекатывается по стенкам неподвижной спирали, скользя по масленой плёнке.  Точки контакта спиралей постепенно перемещаются от края к центру, причем они расположены на каждом витке рабочего элемента. Захватывая всасываемые пары хладагента в зоне большего объема сжимаемого газа, спирали постепенно сжимают их по мере приближения рабочей зоны к центру, так как объем её уменьшается. Соответственно, в центре спиралей достигается максимальное давление газа, который через линию нагнетания компрессора затем поступает в конденсатор. В спиральном компрессоре, в процессе работы, сжатие паров происходит непрерывно, так как точка касания спиралей не одна и рабочих зон сжатия образуется несколько. Электродвигатели герметичных спиральных компрессоров охлаждаются за счет всасывающих паров хладагента.

 

Устройство спирального холодильного компрессора.

Рассмотрим устройство спирального холодильного компрессора на примере продукции фирмы Danfoss Performer. Устройство компрессоров других производителей аналогично. Основные узлы спирального компрессора показаны на рисунке 2.

clip_image001.jpg” o:title=”Спиральный компрессор”/>

Рисунок 2. Устройство спирального холодильного компрессора.

 

Благодаря своей конструкции, количество взаимно трущихся деталей в спиральном компрессоре значительно меньше, чем в поршневом, что теоретически говорит о его надежности.

Также к достоинствам конструкции можно отнести отсутствие мертвого вредного пространства в зоне сжатия, что увеличивает эффективность работы.

Благодаря тому, что в процессе сжатия газа образуются одновременно несколько рабочих зон, пары хладагента нагнетаются равномерней, чем в поршневых компрессорах и меньшими рабочими объемами, что снижает нагрузку на электродвигатель.

Для повышения эффективности работы, большое внимание в спиральных компрессорах уделяется герметизации боковых и торцевых поверхностей контактов спиралей, для уменьшения перетечек газа между соседними зонами сжатия.

Спиральные компрессоры изначально проектировались и нашли своё наибольшее применение в области  высоко- и средне-температурных холодильных систем – это кондиционирование воздуха, чиллеры, тепловые насосы. Но и в низкотемпературных холодильных установках они также используются, благодаря технологии впрыска малого количества хладагента в центр спиралей в процессе работы.

 

Регулирование производительности спиральных компрессоров возможно с помощью частотных преобразователей, изменяя скорость вращения вала. Кроме этого, производитель спиральных компрессоров Copeland, разработал технологию регулировки производительности за счет изменения расстояния между спиралями во время вращения. Эта технология позволяет работать спиральному компрессору в холостую, вообще не образуя рабочих зон сжатия.

 

На сегодняшний день спиральные холодильные компрессоры производят и поставляют в Россию и соответственно в Челябинск такие всемирно известные фирмы, как Emerson Copeland, Danfoss Performer, Bitzer.

Принцип работы спирального компрессора

Спиральный компрессор

Спиральный компрессор – устройство для сжатия газа (воздуха или хладагента), за счет уменьшения его объема в камерах, образованных поверхностями спиралей.

Спиральные компрессоры используются в системах кондиционирования, охлаждения, нагрева, в автомобилях, в криогенных и холодильных системах, в качестве вакуумных насосов.

Устройство и принцип работы спирального компрессора

Существует несколько типовых конструкции спиральных компрессоров.

Наиболее распространенный вариант – использование двух спиральных элементов, установленных с эксцентриситетом. Один из этих элементов подвижный, другой нет.

Конструкция компрессора с одной подвижной спиралью

Спиральный компрессор показан на рисунке.

В герметичном корпусе размещен электродвигатель, который приводит во вращение вал. В верхней части корпуса установлена неподвижная спираль. На валу установлена подвижная спираль, которая может перемещаться по направляющим совершая сложное движение относительно неподвижной спирали.

В результате перемещения между спиралями образуются камеры (карманы), объем которых при дальнейшем движении уменьшается, и как следствие газ находящийся в этих карманах сжимается.

Принцип работы такого компрессора показан в ролике:

//www.youtube.com/embed/wcIz6nd5UVA

Также встречаются компрессоры с двумя подвижными спиралями, совершающими вращательное движение относительно разных осей. В результате вращения спиральных элементов также образуются камеры, объем которых при вращении уменьшается.

В большей степени от представленных выше вариантов отличается компрессор, в котором жесткий элемент выполненный в форме архимедовой спирали воздействует на гибкую упругую трубку. По принципу работы такой компрессор схож с перистальтическим насосом. Такие спиральные компрессоры обычно заполнены жидкой смазкой для снижения износа гибкой трубки и отвода тепла. Такие компрессоры часто называют шланговыми.

Динамические клапаны

В спиральных компрессорах клапан на всасывании не нужен, т.к. подвижная спираль сама отсекает рабочую камеру от канала всасывания. В линии нагнетания спирального компрессора может устанавливаться динамический клапан, который не допускает обратного потока и, как следствие, вращения спирали под действием сжатого газа при выключенном двигателе. При этом следует учитывать, что динамический клапан создает дополнительное сопротивление в линии нагнетания.

Динамические клапаны устанавливают в линии нагнетания средне- и низкотемпературных компрессоров Copeland, предназначенных для холодильной техники.

Достоинства спиральных компрессоров

Спиральный компрессор работает более плавно, и надежно, чем большинство других объемных машин. В отличие поршней, подвижная спираль может быть идеально уравновешена, что сводит к минимуму вибрацию.

Отсутствие мертвого объема в спиральных компрессорах обуславливает повышенную объемную эффективность.

Спиральные компрессоры обычно обладают меньшей пульсацией чем поршневые компрессоры с одним поршнем, но большей чем много поршневые машины.

Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей, по сравнению с поршневыми, что, теоретически, обеспечивает их большую надежность.

Спиральные компрессоры, как правило, очень компактны и не требуют пружиной подвески, вследствие плавной работы.

Недостатки спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры чувствительны к загрязнению перекачиваемого газа, т.к. мелкие частицы могут оседать на поверхности спирали, что не позволит обеспечить достаточную герметичность рабочей камеры.

Вал спирального компрессора должен вращаться только в одном направлении.

Регулируемые спиральные компрессоры

Долгое время спиральные компрессоры выпускались без возможности регулировки производительности. При необходимости уменьшить подачу использовалось частотное регулирование приводного электродвигателя, либо перепуск части газа из линии нагнетания в линию всасывания.

В настоящее время регулируемые спиральные компрессоры производятся компанией Emerson. В этих компрессорах может изменяться расстояние между осями вращения спиралей, при необходимости это расстояние можно выбрать таким, что между спиральным элементами не будут образоваться камеры, а значит подача компрессора будет рана 0. Чередуя два различных рабочих состояния (холостой и рабочий ход) с помощью электронного управления, можно добиться требуемой производительности.

Во время процесса сжатия одна спираль остается неподвижной (зафиксированной), а вторая совершает орбитальные (но не вращательные) движения (орбитальная спираль) вокруг неподвижной спирали. По мере развития такого движения, области между двумя спиралями постепенно проталкиваются к их центру, одновременно сокращаясь в объеме. Когда область достигает центра спирали, газ, который теперь находится под высоким давлением, выталкивается из порта, расположенного в центре. Во время сжатия несколько областей подвергаются сжатию одновременно, что позволяет осуществлять процесс сжатия плавно. 

И процесс всасывания (внешняя часть спиралей), и процесс нагнетания (внутренняя часть спиралей) осуществляются непрерывно.

1. Процесс сжатия осуществляется путем взаимодействия орбитальной и неподвижной спиралей. Газ попадает во внешние области, образованные во время одного из орбитальных движений спирали.

2. В процессе прохождения газа в полость спиралей всасывающие области закрываются.

3. Т. к. подвижная спираль продолжает орбитальное движение, газ сжимается в двух постоянно уменьшающихся областях.

4. К тому времени, как газ достигнет центра, создается давление нагнетания.

5. Обычно во время работы все шесть областей, наполненных газом, находятся в различных стадиях сжатия, что позволяет осуществлять процессы всасывания и нагнетания непрерывно.

 

Преимущества

1. Отсутствие всасывающих и нагнетательных клапанов.

2. Практически отсутствует мертвый объем.

3. Процесс нагнетания практически непрерывный.

4. Низкий уровень вибрации и шума.

5. Высокая эффективность и простота в обслуживании.

6. Стабильность работы при попадании в зону сжатия механических примесей, продуктов износа или жидкого хладагента.

7. Малая масса и габариты.

Недостатки:

Сложное технологическое изготовление.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Конструкция и принцип действия спиральных компрессоров

Конструктивная схема спирального компрессора включает две спирали, ведущий вал с эксцентриком, корпус и другие узлы, обеспечивающие заданное движение и правильное взаимодействие деталей компрессора.

Рис. 1. Взаимное положение спиралей в момент начала сжатия газа во внешних парных полостях (на нижней проекции подвижная спираль заштрихована)

Каждая спираль (обе спирали одинаковы) одним своим торцом соединена с плитой (или платформой) или изготовлена с ней за единое целое. Свободными торцами спирали вставлены одна в другую (рис. 1) с разворотом 180° между собой. Одна из спиралей неподвижна. Она соединена с корпусом компрессора.

Вблизи ее оси имеется отверстие А для выхода сжатого газа и два отверстия для его входа. Другая спираль – подвижная, имеет хвостовик В, которым шарнирно соединяется с эксцентриком ведущего вала. Оси спиралей смещены на величину ε0, равную эксцентриситету вала, оставаясь параллельными между собой. Между спиралями две (или больше) всегда парные замкнутые полости, объем которых при относительном движении спиралей изменяется.

В положении, показанном на рис.1, две внешние парные полости заполненные газом, две внутренние – соединены с окном нагнетания А.

Подвижная спираль не может вращаться вокруг своей оси. Она должна совершать только орбитальное движение по окружности радиусом ε0, вокруг оси неподвижной спирали (может быть и иная траектория).

Принцип действия спирального компрессора иллюстрирует рис. 2, на котором показаны взаимные положения спиралей при перемещении подвижной спирали по круговой орбите через 90º.

Рис. 2. Последовательное положение спиралей через 90° перемещения подвижной спирали по орбите в процессах всасывания, сжатия и выталкивания газа

Цикл всасывания (раскрытие и закрытие внешних ячеек) совершается за один оборот вала компрессора с эксцентриком. Затем он повторяется.

Цикл сжатия и выталкивания газа длится дольше, примерно от 2 до 2,5 и более оборотов в зависимости от угла закрутки спирали и размера окна нагнетания, расположенного рядом с «носиком» неподвижной спирали.

Рабочий цикл спирального компрессора совершается за один оборот (проход) подвижной спирали по своей орбите.

Следует обратить внимание на то, что одновременно с процессом сжатия и последующим вытеснением газа в одной паре полостей проходит образование новой пары полостей, их постепенное заполнение свежим газом в течение всего цикла, затем процесс повторяется.

Важны узлы компрессора, обеспечивающие орбитальное движение подвижной спирали и предотвращающие ее поворот вокруг собственной оси. Эти устройства имеют различное конструктивное оформление. В качестве противоповоротного устройства применяются: муфта Ольдгейма, поводковое, шестеренчатое и другие устройства.

Орбитальное движение подвижной спирали предъявляет специфические требования к конструкции упорного подшипника, который, помимо его прямого назначения, в ряде случаев может выполнять функции устройства, удерживающего спираль от вращения вокруг своей оси.

Классификация спиральных компрессоров проводится по конструктивным признакам и подразделяются на:
– вертикальные и горизонтальные по расположению вала. В горизонтально расположенных спиральных компрессорах, например, у транспортного кондиционера с параллельным расположением вала спирального компрессора и продольной оси транспортного средства, труднее обеспечить надежную работу системы смазывания компрессора;
– герметичные, бессальниковые и сальниковые. Применение того или иного типа зависит от назначения и условий эксплуатации, а также от рода сжимаемого рабочего вещества;
– одинарные и сдвоенные. Одинарные имеют по одной подвижной и неподвижной спирали, а у сдвоенных имеются две неподвижные спирали, между которыми установлены две подвижные, имеющие общий эксцентриковый вал;
– одно, двух-, и многоступенчатые с различным расположением ступеней по отношению к двигателю;
– с клапаном на нагнетании и без него;
– маслозаполненные, сухого сжатия и с впрыском охлаждающей, в том числе быстро испаряемой жидкости (например, холодильного агента).

По типу профиля и числу заходов спиралей различают:
– спираль Архимеда;
– эвольвентную спираль;
– одно, двух-, и многозаходные спирали;
– с кусочно-окружными элементами.

Основное требование к геометрии спиралей – обеспечение образования замкнутой полости во всем диапазоне изменения угла поворота ротора от начала до конца процесса сжатия.

По функциональному назначению спирали подразделяются на спиральные компрессоры общего назначения, холодильный, вакуумный насос, детандер (расширительная машина – спиральная турбина).

Область применения спиральных компрессоров по давлению нагнетания ориентировочно лежит в пределах 0,7…1,2 МПа, а по производительности 6…100 м³/ч. Наиболее широко они используются в системах кондиционирования воздуха на автомобильном и железнодорожном транспорте и в жилых помещениях, в торговом холодильном оборудовании, в тепловых насосах и водоохлаждающих холодильных машинах. Наиболее распространенная область применения спиральных компрессоров находится в диапазоне холодопроизводительностей от 1 до 20 кВт.

Спиральные компрессоры | Библиотека БИ-ТЕХ

Если говорят «поршневой компрессор» ─ ищи поршень и точно найдешь его. Если «винтовой компрессор» ─ значит, в нем есть винт и, скорее всего, не один. Ну, а когда речь заходит о спиральных компрессорах, очевидно, что важнейшей их деталью является спираль, а, точнее, две спирали.

Что такое спираль, большинству понятно без дополнительных объяснений. Первыми на ум приходят раскаленные докрасна спирали нагревательных элементов тепловых электроприборов или имеющие форму спирали заводные пружинки детских игрушек и взрослых часов. Хотя в Природе есть примеры куда более масштабных спиралей. Млечный Путь ─ спиральная галактика с перемычкой, диаметром 100 тыс. световых лет, ближе к окраине которой расположена Солнечная система с планетой Земля. Млечный Путь ─ не единственная спиральная галактика. Такими же являются ее спутники ─ Большое и Малое Магеллановы Облака, а также Галактика Андромеды, Галактика Треугольника и другие.

Спиралью называют кривую, обходящую точку, и в зависимости от того, скручивается она или раскручивается, ─ приближающуюся к этой точке или удаляющуюся от нее.

Рабочие органы спиральных компрессоров, как правило, выполнены в виде архимедовых или эвольвентных спиралей. Возможны и другие варианты, например, кривые, образованные дугами окружностей.

Архимедову спираль можно уподобить следу, оставляемому точкой, равномерно движущейся по лучу, начинающемуся из центра О, который сам при этом равномерно вокруг него вращается. Эвольвента окружности в отличие от классической алгебраической спирали, каковой является архимедова спираль, относится к т. н. псевдоспиралям или спиралевидным кривым. Ее можно представить как след от точки, расположенной на конце прямой нити, сворачиваемой с цилиндрической катушки или закручиваемой вокруг нее; при этом нить всегда расположена по касательной к окружности ─ поперечному сечению цилиндра катушки.

Что-то даже на интуитивном уровне объединяет винтовые и спиральные компрессоры. И не случайно. «Родство» их проявляется даже в лексике. Ведь согласно Большому энциклопедическому словарю винтовая линия ─ это «пространственная спиральная кривая». А винт ─ не что иное, как «стержень со спиральной нарезкой».

Из истории спиральных компрессоров

Винтовой и спиральный компрессоры объединяет не только лексика, но и закономерности биографий. Изобретения, содержавшие принципы работы этих машин, появились намного раньше, чем их удалось реализовать не то чтобы в промышленных масштабах, но даже изготовить экспериментальные образцы. Оба были открыты, как принято говорить, «на кончике пера». И эти открытия на многие десятилетия опередили свое время, а точнее, существовавший тогда уровень металлообработки. Станки, способные изготавливать детали с точностью, требуемой для рабочих элементов спиральных компрессоров, появились совсем недавно.

Идеи, развивавшие устройство спирального компрессора, появились еще в XIX веке. А свое стройное оформление нашли в самом начале века двадцатого, в 1905 году. Во французском и американском патентах, полученных французским инженером и писателем, автором научно-фантастических романов «Путешествие Изабеллы к центру Земли» и «Секрет Доурады» Леоном Круа (Léon Creux). В этих патентах речь шла о роторном паровом двигателе, но одновременно с этим они содержали основные принципы устройства машины, которая сегодня носит название спиральный компрессор или компрессор спирального типа. Потребовалось почти целое столетие, прежде чем в 80-х годах XX века удалось организовать промышленное производство спиральных компрессоров. За это время «от нуля» до сверхзвуковых скоростей разогналась авиация, человечество полетело в космос и сумело раскрыть тайны получения атомной энергии. А наладить промышленное производство спиральных компрессоров никак не получалось. Одним из первых, кому это удалось, стала японская компания Hitachi Ltd, с 1983 г. начавшая устанавливать спиральные компрессоры в системах кондиционирования воздуха. У истоков нового сегмента компрессорной техники стояла также американская компания Copeland Corp. Спиральные компрессоры Copeland начали разрабатывать в 1979 году, а в 1987-м приступили к их серийному выпуску. Сначала на шести производственных линиях завода в Сиднее (шт. Огайо). Затем был построен завод в шт. Миссури, и организовано производство на европейских предприятиях компании в Бельгии и Северной Ирландии. Сегодня Copeland Corp изготавливает ежегодно примерно 5 млн спиральных компрессоров холодопроизводительностью от 5 до 170 кВт. Всего же в мире установлено свыше ста миллионов компрессоров Copeland Scroll (компрессор спиральный на английском звучит как scroll compressor). Одна из знаковых разработок компании ─ компрессор спиральный ZR ─ серия машин, применяемых в оборудовании для климат-контроля, а также в промышленных, в т. ч. прецизионных, системах охлаждения.

А ведь еще в середине 90-х во всем мире насчитывалось всего несколько миллионов спиральных компрессоров…

Косвенным подтверждением молодости спиральных компрессоров является тот факт, что в отечественном нормативном документе «ГОСТ 28567-90 Компрессоры. Термины и определения» о них не сказано ни слова. Хотя это вовсе не означает, что российские инженеры не работали в этом направлении. Исследования велись в Москве, Санкт-Петербурге, Казани.

В столице ─ во Всесоюзном научно-исследовательском проектно-конструкторском и технологическом институте холодильного машиностроения (ВНИИхолодмаш). Там был изготовлен образец спирального компрессора СК-16 для морской холодильной машины МХМ25.

В Санкт-Петербурге, начиная с 80-х, исследования проводились в Ленинградском институте холодильной промышленности. Затем его название менялось: Санкт-Петербургская Государственная Академия холода и пищевых технологий,  Государственный Университет низкотемпературных и пищевых технологий, а ныне ─ мегафакультет биотехнологий и низкотемпературных систем Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.

В Казани спиральные компрессоры разрабатывали в «НИИ турбокомпрессор им. В. Б. Шнеппа» ─ стратегическом партнере Казанского завода компрессорного машиностроения (ОАО «Казанькомпрессормаш»).

Спиральный компрессор ─ сложный в производстве, простой в эксплуатации

Спиральные компрессоры ─ машины объемного сжатия, как правило, имеющие среднюю и малую производительность (0,05-1,5 м³/мин), ─ продукт высокотехнологичный. Производство, а также разработка и проектирование спиральных компрессоров и сегодня остаются сложными задачами, а потому представлены преимущественно в странах с высоким технологическим уровнем машиностроения. (Что совсем не отменяет простоту их конструкции и удобство в эксплуатации и обслуживании). Спиральные компрессоры можно уподобить «лакмусовой бумажке», позволяющей судить об уровне развития научно-технического потенциала страны происхождения фирмы-производителя.

Основная сложность заключается в организации экономически конкурентоспособного производства качественных спиралей с точными размерами. Экономический аспект чрезвычайно важен. Компрессор спиральный, цена которого намного выше стоимости, скажем, винтового компрессора, не сумеет победить его в технологической конкурентной борьбе.

Необходимо уметь изготовить спиральный компрессор, купить который сможет широкий круг потребителей, а не единицы избранных.

В процессе проектирования спиральных компрессоров ─ разработки конфигураций и размеров, а также моделировании рабочих процессов ─ широко используют аналитические методы. В поисках наилучшего решения инженерам приходится сталкиваться с задачами, включающими множество неизвестных и переменных, принимать во внимание большое число взаимосвязанных между собой механических и термодинамических факторов. Например, зависимость объемов рабочих полостей, температуры и давления рабочей среды от геометрии спиралей. Очень важно найти оптимальные размеры зазоров, определяющих объемы рабочей среды, перетекающей между полостями. С одной стороны, обеспечивающие наилучшие энергетические параметры, а с другой, исключающие заклинивание спиралей в результате механических и тепловых деформаций.

Рабочая среда в спиральном компрессоре не только испытывает сжатие, но и находится в постоянном движении, перетекая из полостей сжатия во всасывающую полость. Наблюдается движение рабочей среды из областей сжатия с более высоким давлением в области сжатия с более низким давлением и т. д. Все эти перемещения не могут не оказывать влияния на потребляемую мощность, коэффициент полезного действия и производительность спирального компрессора. Вследствие газодинамических потерь процесс сжатия практически перестает быть адиабатическим.

Нельзя упускать из виду вопросы прочности, отчетливо понимая, какие величины сил и моментов способны выдержать рабочие элементы компрессора.     Серьезную технологическую задачу представляют сборка и наладка спирального компрессора.

Спиральный компрессор: устройство и принцип работы

Работа спирального компрессора возможна благодаря рабочему блоку, установленному внутри корпуса и состоящему из двух спиралей, ─ одной неподвижной и другой, совершающей циклические движения. Оси спиралей, будучи параллельными между собой, смещены на величину, равную эксцентриситету вала, обеспечивающего перемещения подвижной спирали. Его вращение происходит за счет контакта с валом электродвигателя ─ напрямую через муфту или через ременную передачу. Неподвижная спираль, имеющая в центральной части отверстие для выхода сжатого воздуха, жестко прикреплена к корпусу.

Благодаря наличию противоповоротного устройства (его функции может выполнять специальная муфта или шестеренчатый механизм) подвижная спираль не вращается, а совершает движения, больше похожие на колебания. Поскольку она словно перемещается по некоей орбите, эти движения иногда называют орбитальными. В результате такой траектории между спиралями образуются замкнутые полости серповидной формы. При перемещении к центру их объем уменьшается, а давление воздуха (воздушный спиральный компрессор) или газа возрастает. В каждый момент времени существует несколько полостей: всасывающая, промежуточная полость, из которой сжатая рабочая среда уходит в нагнетательное отверстие. Работа спирального компрессора представляет совокупность нескольких циклов: всасывания, сжатия, рабочего. Приуроченный к внешним частям спиралей процесс всасывания, и к внутренним ─ процесс сжатия, происходят одновременно. Наполненные газом серповидные области находятся на различных этапах сжатия, что предопределяет плавность работы спирального компрессора.

Две спирали ─ одна стационарная, другая подвижная ─ не аксиома. Возможны конструктивные решения с двумя подвижными спиралями. Используют спиральные компрессоры, принцип работы которых предполагает наличие четырех спиралей: двух неподвижных и двух подвижных, расположенных на одном эксцентриковом валу.

Эффективный способ управления производительностью спирального компрессора ─ изменяющий скорость вала частотный преобразователь. Возможно регулирование с помощью изменения взаимного положения спиралей, вплоть до холостого хода, когда замкнутые серповидные зоны сжатия не образуются.

Единый принцип работы объединяет все спиральные компрессоры; особенности конструкции служат поводом для их классификации. По расположению вала различают вертикальные и горизонтальные спиральные компрессоры. По числу ступеней ─ одно-, двух- и многоступенчатые. Герметичный спиральный компрессор (в отличие от открытого или полугерметичного) исключает попадание газа из окружающей среды в компрессор и утечки сжимаемого газа из него.

Особенности конструкции рабочего блока спиральных компрессоров позволяют отказаться от всасывающего и нагнетательного клапанов. И это не единственное их преимущество.

Преимущества и область применения спиральных компрессоров

Возможность обойтись без всасывающего и нагнетательного клапанов, как и целого ряда деталей и узлов, обязательных для других типов компрессоров, означает повышенную надежность. Минимизация числа движущихся деталей способствует упрощению сервиса и повышению сроков эксплуатации.

По сравнению с поршневым компрессором аналогичной производительности у спирального суммарное число деталей меньше в два раза. А масса и габаритные размеры ─ на 20-50%.

Еще одно достоинство спиральных компрессоров ─ более высокие энергетические показатели по сравнению с компрессорами других типов, в т. ч. объемный и эффективный коэффициент полезного действия. Спиральный компрессор даже в одной ступени способен достигнуть отношения давления нагнетания к давлению сжатия выше 10.

К числу достоинств спиральных компрессоров относятся невысокая нагрузка на электродвигатель, не исключая момент пуска, и низкие уровни шума и вибрации.

Благодаря многочисленным преимуществам спрос на спиральные компрессоры на мировом рынке постоянно растет, и их производство каждый год увеличивается на несколько процентов. Поскольку изготовление спиральных компрессоров является технологически сложным, изначально основная часть производственных мощностей была сосредоточена в США, Японии, Германии, Франции. Сегодня можно говорить о диверсификации производства. Выпуск спиральных компрессоров налажен в Южной Корее (с 2004 г. их изготавливает компания Kyungwon Machinery под брендом COAIRE) и Таиланде. Важным игроком на рынке ─ и не только в качестве потребителя, но и производителя ─ стал Китай.

Первой и до сих пор остающейся одной из важнейших областей применения спиральных компрессоров является кондиционирование воздуха: коммерческое, промышленное, в жилых помещениях. Спиральные компрессоры используют в чиллерах, крышных кондиционерах, моноблоках.

Еще одна знаковая для этого вида компрессоров сфера использования ─ охлаждение ─ холодильная и криогенная техника. Спиральные холодильные компрессоры, обеспечивающие движения хладагента, устанавливают в холодильниках, морозильниках, охлаждаемых прилавках и витринах для замороженных продуктов.

Спиральные компрессоры нашли широкое применение в тепловых насосах. Учитывая их компактность, а для безмасляных моделей не принципиальность расположения в пространстве, они ─ привлекательное решение для установки в системах кондиционирования транспортных средств. Спиральные компрессоры небольшой мощности применяют в исследовательских лабораториях.

Их можно встретить в таких традиционных отраслях, в т. ч. тяжелой промышленности, как сталелитейное производство или автомобилестроение. Например, в пневматических системах, обслуживающих производственные линии металлургических заводов.

Еще в конце 80-х фирма Volkswagen использовала спиральный компрессор для наддува двигателей внутреннего сгорания.

При разговоре о спиральных компрессорах было бы неправильным обойти тему безмасляных компрессоров.

Безмасляные спиральные компрессоры

Значение масла для компрессорной техники хорошо известно. Во-первых, его впрыск в рабочие полости компрессора позволяет улучшить его энергетические показатели за счет уплотнения зазоров и уменьшения работы сжатия. Во-вторых, так удается снизить износ деталей в результате трения, а, значит, увеличить ресурс компрессора. В третьих, масло помогает регулировать температурный режим. Но сколь бы качественной не была очистка сжатого воздуха, полностью избавиться от масляных паров невозможно.

Не редкость ситуации, когда качество воздуха является критически важным, и над ответом на вопросы, какой ─ масляный или безмасляный ─ компрессор предпочесть, или какой компрессор лучше: масляный или безмасляный ─ думать не приходится. Правильный ответ один ─ компрессор воздушный безмасляный.

Известны безмасляный винтовой компрессор и безмасляный поршневой компрессор. Широкое распространение получил безмасляный спиральный компрессор.

Полностью исключить попадание даже следов масла в сжатый воздух принципиально необходимо при производстве лекарств, в медицине (компрессор стоматологический безмасляный обеспечивает подачу воздуха в стоматологический инструмент), пищевой промышленности, при переработке технологических газов, покрасочных работах, в научно-исследовательских лабораториях, когда выражение «чистота эксперимента» понимается буквально.

В большинстве случаев решая, какой компрессор ─ масляный или безмасляный ─ лучше, исходят из анализа суммы факторов, сугубо индивидуальной в каждой конкретной ситуации. Так, для промышленных компрессоров очень важен такой фактор как ресурс, который у маслозаполненных компрессоров выше. Но для периодического использования в бытовых целях электрический безмасляный компрессор купить может оказаться целесообразнее.

Безмасляные спиральные компрессоры предъявляют более жесткие требования к профильной и торцевой герметичности, чем компрессоры с впрыском жидкости, т. н. жидкостнозаполненные. Первую можно увеличить за счет высокой точности изготовления; вторую ─ использованием уплотнительных элементов. Учитывая, что рабочий процесс в безмасляном спиральном компрессоре сопровождается интенсивным теплообменом между рабочей средой и стенками спиральных элементов, необходимо организовать эффективный отвод тепла.

В какой-то степени все связанные с вышесказанным издержки позволяет уменьшить снижение затрат на эксплуатацию, обусловленное отказом от фильтров, а также сокращением расходов на техническое обслуживание и обработку масляного конденсата.

Производить спиральные компрессоры в промышленных масштабах научились сравнительно недавно. И до сих пор высокие требования к точности изготовления деталей и качеству сборки сдерживают рост их производительности и повышение давления. Но время играет на их стороне. Технологии производства постоянно совершенствуются, в ход идут новые конструкционные материалы. А это значит, что перспективы у спиральных компрессоров самые благоприятные.

 

Спиральный компрессор: принцип работы

   Эксцентричными называют поступки, выходящие за рамки принятого. В техническом обиходе под определением«эксцентрического» понимается вращение, не совпадающее с геометрическойосью. А если соединить «норму» и «отклонение» в одном технологическом процессе, получится… спиральный компрессор . Суть работы этой разновидности насоса объёмного типа – в сжатиивоздуха или другой среды взаимодействием пары спиралей, одна из которых неподвижна, а другая словно пытается сорваться с привязи, «гуляя» вокруг «колышка». Эти эксцентрические движенияи способствуют переносу рабочей среды из одной полости в другую – из области всасывания в область нагнетания.

Суть – в деталях

   Спиральным компрессор называется потому, что его рабочим элементом является спираль. Основу конструкции составляют две вставленные друг в друга с полукружным разворотом спиральные пластины. Их оси параллельны, но смещены по отношению друг к другу на 180 градусов – величину эксцентриситета вала. Спирали не касаются друг друга, между ними есть незначительный зазор. Это обуславливает долговечность службы, но ужесточает требования к точности исполнения.

   Спирали одинаковы по размеру и внешнему виду, но одна обычно– неподвижная (соединяется с корпусом спирального блока), а другая – подвижная (вставляется в неподвижнуюи крепится с эксцентриком компрессорного вала).Принцип работы компрессора – в согласованном вращении подвижной спирали относительно неподвижной.

   Каждая точка подвижной спирали описывает в ходе работы окружность, совершая орбитальное движение. В результате этого вращения образуются камеры (карманы) с непостоянным объемом. При вращении карманы уменьшаются, и находящийся в них воздухсжимается.Добравшись до центра спирали, сжатый до нужного давлениягазвыталкивается в выходное отверстие у основания неподвижной спирали. Рабочий цикл осуществляется за каждый оборот подвижной спирали, а за минуту она успевает обернуться несколько десятков тысяч раз.Таким образом, нагнетание и всасывание обеспечивается непрерывно. И поскольку сжатие среды происходит одновременнов разных полостях, процесс протекает плавно. Это и является залогом долгого срока службы компрессора без существенных потерь эффективности.

Хорошо придумано

   Но бывают спиральные компрессоры и с двумя подвижными спиралями. В отличие от описанного механизма, в подвижной паре вращательные движения осуществляют обе спирали относительно разных осей. В итоге точно так же образуются карманы-камеры с уменьшающимся при вращении объемом.

   Более отличается т. н. шланговый спиральный компрессор, где жесткая спираль воздействует на упругую трубку. Принцип его работы напоминает функциональные особенности перистальтического насоса. Для отвода тепла и предохранения от износа гибкой трубки спиральный компрессор такого типа, как правило, заполненжидкой смазкой – в отличие от «классических» спиральных компрессоров, работающих «всухую».

   Большинство спиральных компрессоров обходятся не только без масла, но и без клапана на всасывании. Необходимости в лишней детали нет, поскольку от канала всасывания рабочую камеру отсекает самаподвижная спираль. Динамические клапаны в линии нагнетания устанавливаются лишь для предотвращения обратного потока на средне- и низкотемпературных компрессорах для холодильной техники. Производители подобным образом исключают вращение спирали при выключенном двигателе под воздействием сжатого газа.

Совершенству нет предела

   А принадлежит идея конструкции спирального компрессора французскому инженеру ЛеонуКруа, запатентовавшему собственную разработку в далеком 1905 году. Правда, время для ее реализации сто с лишним лет назад еще не наступило: инженерная мысль опередила развитие производственной базына полстолетия. Создать первую работоспособную модель с малым конструктивным зазором между деталями удалось лишь во второй половине XX века – после освоения технологии точной металлообработки.

   С конца1980-х годов спиральные компрессоры стали использоваться в системах управления климатом и холодильной технике, поскольку при высокой надёжности продемонстрировали наибольшее давление и наивысший КПД.Сегодня эта техника безотказно работает в кондиционерах и чиллерах, холодильниках и тепловых насосах.

   Спиральные холодильные компрессоры от мировых брэндов – примеры постоянной инновационной работы и развития технологий.Современные возможности позволяют регулировать производительность спиральных компрессоров изменением скорости вращения вала с помощью частотных преобразователей.

   Врегулируемых спиральных компрессорах нового поколения с энергосберегающей целью предусматривается изменение зазора между осями вращения спиралей. При необходимости можно выставить такое расстояние, при котором между спиралями не будут образовываться карманы, и тяга компрессора окажется нулевой. Специальный соленоид позволяет регулировать желаемую производительность чередованием рабочего хода с холостым.Обеспечивая возможность работы компрессора без образования зоны сжатия, изменение расстояния между спиралями в процессе вращения выполняет задачу экономии энергоресурсов.

   Таким образом, спиральные компрессоры продолжают оставаться в авангарде технических решенийи на втором веку после своегоизобретения.

Спиральные компрессоры и принцип их работы

Спиральные компрессоры – это компрессоры с принудительным вытеснением с орбитальным движением, которые сжимают газ с помощью двух спиральных компрессоров, соединенных между собой.

Как работают спиральные компрессоры

Спиральный компрессор фактически состоит из двух спиралей или спиралей. Одна спираль движется, а вторая неподвижна (прикреплена к корпусу компрессора). Первая прокрутка движется по орбите (вращается) по пути, определяемому ее сопряженной фиксированной прокруткой. Орбитальная спираль соединена с коленчатым валом компрессора.

В результате движения свитка между двумя свитками образуются газовые карманы. Во внешней части спиралей карманы всасывают газ, а затем перемещаются к центру спирали, где сжатый газ выходит. По мере того, как газ перемещается во все меньшие внутренние карманы, его температура и давление повышаются. Таким образом, желаемое давление нагнетания достигается движением спиралей компрессора.

Рисунок 1 – Схема, показывающая, как работает спиральный компрессор

Конструкция компрессора спирального типа

Спиральные компрессоры полностью герметичны. (заключены в кожух компрессора, который обычно представляет собой цилиндрический сварной стальной кожух).Большинство спиральных компрессоров, используемых в холодильной технике и системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, имеют вертикальную ориентацию, при этом спиральные компрессоры обычно устанавливаются на верхней части вала двигателя.

Рисунок 2 – Типовая схема спирального компрессора

Использование клапанов в спиральном компрессоре

Обычно в этих компрессорах не используются всасывающий или нагнетательный клапаны. Но динамические выпускные клапаны предпочтительнее на выпуске компрессора, когда работают при высоких значениях перепада давления.В таких сценариях наличие динамического клапана на выходе увеличивает эффективность работы компрессора. Например, спиральные компрессоры работают при высоком перепаде давления в холодильных установках. В таких случаях предпочтительны динамические выпускные клапаны.

Но в других случаях, например, при кондиционировании воздуха, наличие нагнетательного клапана фактически приводит к потерям давления, что снижает эффективность. Следовательно, они обычно не являются предпочтительными.

Преимущества

Компрессоры

спирального типа по своей сути более эффективны по сравнению с другими типами компрессоров по многим причинам:

• Отсутствие поршней для сжатия газа позволяет спиральным компрессорам достигать 100% объемного КПД, что приводит к снижению затрат на энергию.
• Потери при повторном расширении, типичная особенность каждого хода поршня, встречающаяся в поршневых моделях, устранены. Кроме того, исключаются потери в клапанах (портах), поскольку всасывающие и нагнетательные клапаны (порты) отсутствуют.
• Кроме того, из-за отсутствия нескольких движущихся частей спиральные компрессоры работают значительно тише по сравнению с другими типами компрессоров, например, поршневыми. Спиральные компрессоры обычно производят на 5-15 дБА меньше шума, чем компрессоры других типов.
• Из-за более низкой вибрации и шума им не нужны пружинные подвески.
• Меньшее количество движущихся частей, меньшая вибрация и меньшее трение также означают, что эти компрессоры более долговечны.
• Их вес и занимаемая площадь значительно меньше по сравнению с другими более громоздкими типами компрессоров, которые используются в настоящее время.
• Пульсация газа также сведена к минимуму, если не устранена, и, следовательно, они могут работать с меньшей вибрацией.

Недостатки

• Поскольку спиральные компрессоры полностью герметичны, то, пожалуй, самым большим недостатком спиральных компрессоров является то, что их трудно ремонтировать.Их нельзя разбирать для обслуживания.
• Многие поршневые компрессоры допускают вращение в обоих направлениях. Обычно это не относится к спиральным компрессорам.
• Дополнительное регулирование производительности в системах с несколькими спиральными компрессорами также несколько раз оказывалось проблематичным.

Приложения

С момента своего появления спиральные компрессоры успешно использовались в системах охлаждения пищевых продуктов и фруктов, грузовых автомобилях, вакуумных насосах, морских контейнерах, а также в жилых и малых и средних коммерческих системах кондиционирования воздуха.

Выбор спирального компрессора

При выборе компрессора вы можете выбрать однофазный или трехфазный двигатель для компрессора. Это будет полностью зависеть от того, какое подключение к электричеству имеется. Обычно доступны однофазные соединения. Если доступно трехфазное соединение, трехфазный двигатель будет значительно более эффективным.

Далее следует учесть параметры перепада давления и расхода. На рынке доступны различные спиральные компрессоры с различными комбинациями значений перепада давления и расхода.Вы должны выбрать тот, который соответствует вашим требованиям к определенному минимальному перепаду давления при заданном расходе.

Затем вы можете посмотреть второстепенные параметры, такие как уровень шума и т. Д., В зависимости от того, где будет использоваться компрессор. Если он будет использоваться в жилом кондиционере, вы предпочтете использовать модель с более низким уровнем шума.

.

Спиральный компрессор: тихий и простой

Спиральный компрессор – еще один популярный тип компрессора. Он обычно используется в холодильниках и морозильниках для перекачивания фреона. Но его также можно использовать для сжатия воздуха в вашей мастерской или на заводе.

Как это работает?

Принцип работы спирального компрессора

Этот компрессор – замечательное изобретение, так как у него всего 1 движущаяся часть. T

Компрессор состоит из двух спиральных элементов.Один движется по эксцентрическим кругам, а другой неподвижен.

Что происходит?

Воздух попадает между двумя спиралями со стороны всасывания и переносится к центру спирали. Таким образом воздух сжимается. Воздуху требуется около 2,5 оборота, чтобы достичь центральной выхлопной трубы.

Большим преимуществом этого типа компрессора является бесшумная работа и безмасляный воздух, который он производит. Поскольку движущихся частей очень мало и нет масла, обслуживание очень простое.

На самом деле, достаточно время от времени менять воздухозаборные фильтры.

Конечно, в этом мире нет ничего бесплатного: спиральные компрессоры намного дороже поршневых компрессоров той же мощности.

Прокрутите элемент с вырезанными деталями, чтобы увидеть внутреннее устройство. Фото: Atlas Copco

Когда мне нужен спиральный компрессор?

Вам нужно относительно небольшое количество сжатого воздуха? А вам нужен тихий компрессор? Тогда спиральный компрессор для вас!

Этот тип компрессора чаще всего используется там, где требуется небольшое количество безмасляного воздуха.

Например, это небольшие специализированные мастерские, очистные сооружения питьевой воды и другие места, где, например, может возникать громкий шум.

Плюсы и минусы

Плюсы:

• Очень тихо. Действительно очень тихо!
• Компактный. Он очень маленький
• Простая конструкция, не так много деталей
• Низкие эксплуатационные расходы (почти нет)
• Безмасляная конструкция

Минусы:

• Низкая производительность (расход, литры / минуту или куб. Футов в минуту).
• Относительно дорого
• Когда элемент компрессора выходит из строя, очень высока вероятность, что вам просто нужно купить новый элемент.
• Сжатый воздух становится очень горячим! Намного горячее, чем по сравнению с другими типами компрессоров

Покупка спирального компрессора

При покупке компрессора этого типа убедитесь, что его мощность достаточна для ваших нужд.

В настоящее время также существуют агрегаты с двумя или четырьмя компрессорными элементами в одном корпусе.

Чувствительно ли ваше оборудование к воде? Тогда вам также понадобится осушитель сжатого воздуха.Сушилка часто также может быть установлена ​​внутри того же агрегата.

4 компрессорных элемента в одном агрегате.
Фото: Atlas Copco

Один компрессорный элемент на ресивере.
Фото: Atlas Copco

.

Спиральный компрессор – Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

Работа спирального компрессора

Спиральный компрессор (также называемый спиральным компрессором , спиральный насос и спиральный вакуумный насос ) представляет собой устройство для сжатия воздуха или хладагента. ^[1] Используется в оборудовании для кондиционирования воздуха, как автомобильный нагнетатель (где он известен как нагнетатель спирального типа) и как вакуумный насос.Во многих домашних центральных тепловых насосах и системах кондиционирования воздуха, а также в некоторых автомобильных системах кондиционирования воздуха используется спиральный компрессор вместо более традиционных ротационных, поршневых и пластинчатых компрессоров.

Спиральный компрессор, работающий в обратном направлении, представляет собой детандер спирального типа и может производить механическую работу.

Энциклопедия YouTube

• 1/5

  Просмотры:

  76560

  45182

  1270745

  5224

  16721

• ✪ Неисправный спиральный компрессор кондиционера автомобиля Sanden – полное вскрытие

• ✪ Спиральный компрессор – Как работает спиральный компрессор

• ✪ 3D анимация принципа работы винтового компрессора

• ✪ Приемная сушилка из Trashed Sanden Scroll Autopsy

• ✪ Автоматический компрессор переменного тока лопаточного типа

Содержание

История

Анимация вращающегося спирального компрессора

Леон Кре впервые запатентовал спиральный компрессор в 1905 году во Франции и США (номер патента 801182). ^[2] Creux изобрел компрессор как концепцию роторного парового двигателя, но технология литья металла того периода не была достаточно развитой, чтобы построить рабочий прототип, поскольку спиральный компрессор требует очень жестких допусков для эффективной работы. В патенте 1905 года Creux определяет вращающийся или вращающийся реверсивный паровой детандер, приводимый в движение кривошипом фиксированного радиуса на одном валу. ^[3] Однако двигатель спирального расширителя не мог преодолеть препятствия обработки радиальной податливости, присущие достижению эффективности при работе спирали, которая не была адекватно рассмотрена до работ Нильса Янга в 1975 году. ^[4] Первые практичные спиральные компрессоры появились на рынке только после Второй мировой войны, когда их построили более точные станки. В 1981 году Sanden начала производство первых коммерчески доступных спиральных компрессоров для автомобильных кондиционеров. ^{[5] [1]} Они не производились серийно для кондиционирования воздуха до 1983 года, когда Hitachi выпустила первый в мире кондиционер с герметичным спиральным компрессором. ^{[6] [7]}

Дизайн

Спиральный компрессор использует две чередующиеся спирали для перекачивания, сжатия или повышения давления таких жидкостей, как жидкости и газы.Геометрия лопатки может быть эвольвентной, спиральной Архимедовой или гибридной. ^{[8] [9] [10] [11] [12]}

Часто одна из спиралей зафиксирована, в то время как другая вращается эксцентрично без вращения, таким образом захватывая и накачивая или сжимая карманы жидкости между спиралями. Другой метод создания движения сжатия – это совместное вращение прокрутки в синхронном движении, но со смещенными центрами вращения. Относительное движение такое же, как если бы вы двигались по орбите.

Утечки из осевых зазоров предотвращаются за счет использования спиральных уплотнений наконечников, помещаемых в канавки на концах обеих спиралей. ^[13] Эти уплотнения наконечников также помогают снизить трение и могут быть заменены в случае износа. Некоторые компрессоры используют сжатый нагнетательный газ, чтобы сдвинуть обе спирали вместе, устраняя необходимость в уплотнениях наконечников и улучшая герметичность с течением времени. ^{[14] [15] [16] [17]}

Другой вариант – гибкая (плоская) трубка, в которой архимедова спираль действует как перистальтический насос, который работает по тому же принципу, что и тюбик зубной пасты.У них есть кожухи, заполненные смазкой для предотвращения истирания внешней части трубки насоса и для облегчения рассеивания тепла, а также используются усиленные трубки, часто называемые «шлангами». Насосы этого класса часто называют «шланговыми насосами». Поскольку движущиеся части, контактирующие с жидкостью, отсутствуют, перистальтические насосы недороги в производстве. Отсутствие клапанов, уплотнений и сальников делает их сравнительно недорогими в обслуживании, а шланг или трубка являются недорогим элементом обслуживания по сравнению с насосами других типов.

Приложения

Техническое сравнение с другими насосами

Спиральный компрессор с воздушным баком

Эти устройства известны тем, что в некоторых приложениях работают более плавно, тихо и надежно, чем обычные компрессоры. ^[18] В отличие от поршней, вращающуюся спираль можно уравновесить с помощью простых масс, чтобы минимизировать вибрацию. (Орбитальный свиток нельзя сбалансировать, если используется муфта Олдхема, также известная как кольцо Олдхема.) Газовые процессы спирали более непрерывны. Кроме того, отсутствие мертвого пространства увеличивает объемную эффективность.

Вращения и импульсный поток

Спиральный компрессор открытого типа

Процесс сжатия происходит приблизительно за 2–2½ оборота коленчатого вала по сравнению с одним оборотом для роторных компрессоров и половиной оборота для поршневых компрессоров. Процессы нагнетания и всасывания спирали происходят при полном вращении, по сравнению с менее чем половиной оборота для процесса возвратно-поступательного всасывания и менее чем на четверть оборота для возвратно-поступательного процесса нагнетания.Поршневые компрессоры имеют несколько цилиндров (обычно от двух до шести), в то время как спиральные компрессоры имеют только один элемент сжатия. Наличие нескольких цилиндров в поршневых компрессорах снижает пульсации всасывания и нагнетания. Следовательно, трудно сказать, имеют ли спиральные компрессоры более низкие уровни пульсации, чем поршневые компрессоры, как часто утверждают некоторые поставщики спиральных компрессоров. Более стабильный поток обеспечивает более низкие пульсации газа, более низкий уровень шума и меньшую вибрацию присоединенного трубопровода, при этом не влияя на эффективность работы компрессора.

Клапаны

Спиральные компрессоры

никогда не имеют всасывающего клапана, но в зависимости от области применения могут иметь или не иметь нагнетательный клапан. Использование динамического нагнетательного клапана более заметно в приложениях с высоким коэффициентом давления, типичных для охлаждения. Как правило, спиральный компрессор кондиционера не имеет динамического выпускного клапана. Использование динамического нагнетательного клапана повышает эффективность спирального компрессора в широком диапазоне рабочих условий, когда степень рабочего давления значительно превышает встроенную степень сжатия компрессора.Если компрессор спроектирован для работы около одной рабочей точки, то спиральный компрессор может фактически повысить эффективность около этой точки, если нет динамического нагнетательного клапана (поскольку есть дополнительные потери нагнетаемого потока, связанные с наличием нагнетательного клапана, а также поскольку выпускные отверстия имеют тенденцию быть меньше при наличии разряда). ^{[19] [20]}

Эффективность

Изэнтропический КПД спиральных компрессоров немного выше, чем у типичного поршневого компрессора, когда компрессор рассчитан на работу около одной выбранной номинальной точки. ^[21] Спиральные компрессоры в этом случае более эффективны, потому что они не имеют динамического нагнетательного клапана, который вносит дополнительные дроссельные потери. Однако эффективность спирального компрессора, не имеющего нагнетательного клапана, начинает снижаться по сравнению с поршневым компрессором при работе с более высокой степенью сжатия. Это результат потерь недостаточного сжатия, которые возникают при работе компрессоров прямого вытеснения с высокой степенью сжатия, не имеющих динамического нагнетательного клапана.

Процесс спирального сжатия почти на 100% эффективен с точки зрения объема при перекачивании захваченной жидкости. Процесс всасывания создает свой собственный объем, отдельный от процессов сжатия и нагнетания внутри. Для сравнения, поршневые компрессоры оставляют небольшое количество сжатого газа в цилиндре, потому что поршень не может касаться головки или пластины клапана. Этот остаточный газ из последнего цикла затем занимает пространство, предназначенное для всасываемого газа. Снижение емкости (т.е. объемный КПД) зависит от давления всасывания и нагнетания, причем большее снижение происходит при более высоком отношении давления нагнетания к давлению всасывания.

Надежность

Спиральные компрессоры

имеют меньше движущихся частей, чем поршневые компрессоры, что теоретически должно повысить надежность. По данным компании Emerson Climate Technologies, производителя спиральных компрессоров Copeland, спиральные компрессоры имеют на 70 процентов меньше движущихся частей, чем обычные поршневые компрессоры. ^[22]

В 2006 году крупный производитель оборудования для общественного питания, Stoelting, решил изменить конструкцию одной из своих машин для мороженого с поршневым двигателем на спиральный компрессор. В ходе испытаний они обнаружили, что конструкция спирального компрессора обеспечивает лучшую надежность и энергоэффективность в эксплуатации. ^[23]

Размер

Спиральные компрессоры

имеют тенденцию быть очень компактными и плавными и поэтому не требуют пружинной подвески. Это позволяет им иметь очень маленькие кожухи, что снижает общую стоимость, но также приводит к уменьшению свободного объема. ^[24] Это слабое место с точки зрения работы с жидкостями. Их соответствующая сила заключается в отсутствии всасывающих клапанов, которые перемещают наиболее вероятную точку отказа в систему привода, которую можно сделать несколько более прочной. Таким образом, спиральный механизм сам по себе более устойчив к попаданию жидкости, но в то же время более склонен к тому, чтобы испытать его в работе. Небольшой размер и бесшумная работа спирального компрессора позволяют встраивать его в компьютеры с высокой удельной мощностью, такие как мэйнфреймы IBM.Спиральные компрессоры также упрощают конструкцию трубопроводов, поскольку не требуют внешнего подключения для теплоносителя первого контура.

Расширитель прокрутки

Спиральный детандер – это устройство для производства работ, которое в основном используется в системах рекуперации тепла низкого давления. По сути, это спиральный компрессор, работающий в обратном направлении; рабочая жидкость или газ с высокой энтальпией поступает на сторону нагнетания компрессора и вращает эксцентриковую спираль перед выпуском из впускного отверстия компрессора. Основная модификация, необходимая для преобразования спирального компрессора в спиральный детандер, заключается в удалении обратного клапана из выпускного патрубка компрессора. Эмхардт, Саймон; Тиан, Гохун; Чу, Джон (август 2018). «Обзор геометрии расширителей спиралей и их характеристик» (PDF). Прикладная теплотехника . 141 : 1020–1034. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2018.06.045. ISSN 1359-4311.

Внешние ссылки

Основные концепции
Технология
Компоненты
Измерение и контроль
организаций
Здоровье и безопасность
См. Также

Эта страница была последней редакцией.

Понимание компрессоров – типы, области применения и критерии выбора

Компрессоры – это механические устройства, используемые для повышения давления в различных сжимаемых жидкостях или газах, наиболее распространенным из которых является воздух. Компрессоры используются в промышленности для подачи воздуха в цех или КИП; к электроинструменту, краскораспылителям и абразивно-струйному оборудованию; для фазового сдвига хладагентов для кондиционирования воздуха и охлаждения; для транспортировки газа по трубопроводам; и т. д. Как и насосы, компрессоры делятся на центробежные (динамические или кинетические) и поршневые; но там, где насосы преимущественно представлены центробежными разновидностями, компрессоры чаще бывают поршневого типа.Они могут быть по размеру от перчаточного ящика, который накачивает шины, до гигантских поршневых машин или турбокомпрессоров, используемых при обслуживании трубопроводов. Компрессоры прямого вытеснения можно разделить на возвратно-поступательные типы, в которых преобладает поршневой тип, и роторные типы, такие как винтовые и роторные.

Большой поршневой компрессор в газовой среде

Изображение предоставлено фотографом нефтегазовой отрасли / Shutterstock.com

В этом руководстве мы будем использовать термины «компрессоры» и «воздушные компрессоры» для обозначения в основном воздушных компрессоров, а в некоторых специализированных случаях будем говорить о более конкретных газах, для которых используются компрессоры.

Типы воздушных компрессоров

Компрессоры

можно охарактеризовать по-разному, но обычно их можно разделить на типы в зависимости от функционального метода, используемого для выработки сжатого воздуха или газа. В следующих разделах мы кратко описываем и представляем общие типы компрессоров. Охватываемые типы включают:

• Поршень
• Диафрагма
• Винт со спиральной головкой
• Лопатка выдвижная
• Свиток
• Лопасть вращения
• Центробежный
• Осевой

В связи с особенностями конструкции компрессоров, существует также рынок для восстановления воздушных компрессоров, и восстановленные воздушные компрессоры могут быть доступны в качестве опции вместо недавно приобретенного компрессора.

Поршневые компрессоры

Поршневые компрессоры

или поршневые компрессоры основаны на возвратно-поступательном движении одного или нескольких поршней для сжатия газа внутри цилиндра (или цилиндров) и выпуска его через клапаны в приемные резервуары высокого давления. Во многих случаях резервуар и компрессор монтируются на общей раме или салазке как так называемый комплектный блок. Хотя основным применением поршневых компрессоров является обеспечение сжатым воздухом в качестве источника энергии, поршневые компрессоры также используются операторами трубопроводов для транспортировки природного газа.Поршневые компрессоры обычно выбираются в зависимости от требуемого давления (фунт / кв. Дюйм) и расхода (ст. Куб. Футов в минуту). Типичная система заводского воздуха обеспечивает сжатый воздух в диапазоне от 90 до 110 фунтов на квадратный дюйм с объемами от 30 до 2500 кубических футов в минуту; эти диапазоны, как правило, достигаются с помощью коммерческих готовых устройств. Системы заводского воздуха могут быть рассчитаны на одну единицу или могут быть основаны на нескольких более мелких установках, которые расположены по всему предприятию.

Пример поршневого воздушного компрессора.

Изображение предоставлено: Energy Machinery, Inc.

Для достижения более высокого давления воздуха, чем может обеспечить одноступенчатый компрессор, доступны двухступенчатые агрегаты. Сжатый воздух, поступающий во вторую ступень, обычно заранее проходит через промежуточный охладитель, чтобы отвести часть тепла, выделяемого во время цикла первой ступени.

Говоря о тепле, многие поршневые компрессоры предназначены для работы в пределах рабочего цикла, а не непрерывно. Такие циклы позволяют теплу, выделяющемуся во время работы, рассеиваться, во многих случаях, через ребра с воздушным охлаждением.

Поршневые компрессоры

доступны как в масляной, так и в безмасляной конструкции. Для некоторых применений, где требуется безмасляный воздух высшего качества, лучше подходят другие конструкции.

Мембранные компрессоры

Мембранный компрессор представляет собой несколько специализированную возвратно-поступательную конструкцию, в которой установлен концентрический двигатель, приводящий в движение гибкий диск, который попеременно расширяется и сжимает объем камеры сжатия. Как и в случае с диафрагменным насосом, привод изолирован от технологической жидкости гибким диском, что исключает возможность контакта смазки с каким-либо газом.Мембранные воздушные компрессоры – это машины с относительно небольшой производительностью, которые используются там, где требуется очень чистый воздух, например, во многих лабораторных и медицинских учреждениях.

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры – это роторные компрессорные машины, известные своей способностью работать в 100% рабочем цикле, что делает их хорошим выбором для мобильных приложений, таких как строительство или дорожное строительство. Используя зубчатые, зацепляющиеся штыревые и охватывающие роторы, эти агрегаты втягивают газ на приводном конце, сжимают его, когда роторы образуют ячейку, и газ перемещается по их длине в осевом направлении, и выпускают сжатый газ через выпускное отверстие на неприводной стороне. корпуса компрессора.Работа винтового компрессора делает его тише, чем поршневой компрессор, за счет уменьшения вибрации. Еще одно преимущество винтового компрессора перед поршневым – отсутствие пульсаций нагнетаемого воздуха. Эти агрегаты могут смазываться маслом или водой, или они могут быть сконструированы так, чтобы воздух не содержал масла. Эти конструкции могут удовлетворить потребности в безмасляной эксплуатации.

Показанный винтовой компрессор в разрезе показывает один из двойных вращающихся в противоположных направлениях винтов.

Изображение предоставлено: Сергей Рыжов / Shutterstock.ком

Пластинчатые компрессоры

Шиберный компрессор основан на серии лопаток, установленных в роторе, которые перемещаются вдоль внутренней стенки эксцентриковой полости. Лопатки, вращаясь от стороны всасывания к стороне нагнетания эксцентриковой полости, уменьшают объем пространства, мимо которого они проносятся, сжимая газ, захваченный в этом пространстве. Лопатки скользят по масляной пленке, которая образуется на стенке эксцентриковой полости, обеспечивая уплотнение. Пластинчатые компрессоры нельзя использовать для подачи безмасляного воздуха, но они могут обеспечивать сжатый воздух без пульсаций.Они также не подвержены загрязнению окружающей среды благодаря использованию втулок, а не подшипников, и их относительно медленной работе по сравнению с винтовыми компрессорами. Они относительно тихие, надежные и способны работать со 100% -ным рабочим циклом. Некоторые источники утверждают, что роторно-пластинчатые компрессоры в основном вытеснили винтовые компрессоры в системах воздушных компрессоров. Они используются во многих безвоздушных применениях в нефтегазовой и других обрабатывающих отраслях.

Спиральные компрессоры

В спиральных воздушных компрессорах

используются стационарные и вращающиеся спирали, которые уменьшают объем пространства между ними, поскольку вращающиеся спирали повторяют путь неподвижных спиралей.Впуск газа происходит на внешнем крае спиралей, а выпуск сжатого газа – около центра. Поскольку спирали не контактируют, смазочное масло не требуется, что делает компрессор практически безмасляным. Однако, поскольку масло не используется для отвода тепла сжатия, как в других конструкциях, производительность спиральных компрессоров несколько ограничена. Они часто используются в компрессорах низкого уровня и компрессорах домашних систем кондиционирования воздуха.

Роторно-лопастные компрессоры

Роторные компрессоры – это крупногабаритные устройства низкого давления, которые более целесообразно классифицировать как нагнетатели.Чтобы узнать больше о воздуходувках, загрузите бесплатное руководство по покупке Thomas Blowers.

Центробежные компрессоры

В центробежных компрессорах

используются высокоскоростные лопастные колеса, похожие на насос, которые сообщают газам скорость, вызывая повышение давления. В основном они используются в больших объемах, таких как коммерческие холодильные агрегаты мощностью 100+ л.с. и на крупных перерабатывающих предприятиях, где они могут достигать 20 000 л.с. и обеспечивать объемы в диапазоне 200 000 куб. Футов в минуту. Почти идентичные по конструкции центробежным насосам, центробежные компрессоры увеличивают скорость газа, выбрасывая его наружу под действием вращающегося рабочего колеса.Газ расширяется в улитке корпуса, где его скорость замедляется, а давление повышается.

Центробежные компрессоры имеют более низкую степень сжатия, чем поршневые компрессоры, но они обрабатывают большие объемы газа. Многие центробежные компрессоры используют несколько ступеней для улучшения степени сжатия. В этих многоступенчатых компрессорах газ обычно между ступенями проходит через промежуточные охладители.

Типичный одноступенчатый центробежный компрессор подает большое количество сжатого воздуха.

Изображение предоставлено: wattana / Shutterstock.com

Осевые компрессоры

Осевой компрессор обеспечивает максимальные объемы подаваемого воздуха: от 8000 до 13 миллионов кубических футов в минуту в промышленных машинах. В реактивных двигателях используются компрессоры такого типа для производства объемов в еще более широком диапазоне. Осевые компрессоры в большей степени, чем центробежные компрессоры, имеют тенденцию к использованию многоступенчатой ​​конструкции из-за их относительно низкой степени сжатия. Как и в центробежных установках, осевые компрессоры увеличивают давление, сначала увеличивая скорость газа.Затем осевые компрессоры замедляют газ, пропуская его через изогнутые неподвижные лопасти, что увеличивает его давление.

Внутренний вид осевого компрессора с неподвижными и подвижными лопатками.

Изображение предоставлено: Vasyl S / Shutterstock.com

Варианты питания и топлива

Воздушные компрессоры могут иметь электрическое питание, обычно это воздушные компрессоры на 12 В постоянного тока или воздушные компрессоры на 24 В постоянного тока. Также доступны компрессоры, которые работают от стандартных уровней переменного напряжения, таких как 120 В, 220 В или 440 В.

Варианты альтернативного топлива включают воздушные компрессоры, которые работают от двигателя, работающего от источника горючего топлива, такого как бензин или дизельное топливо. Как правило, компрессоры с электрическим приводом желательны в случаях, когда важно исключить выхлопные газы или обеспечить работу в условиях, когда использование или присутствие горючего топлива нежелательно. Соображения по поводу шума также играют роль при выборе варианта топлива, поскольку воздушные компрессоры с электрическим приводом обычно демонстрируют более низкий уровень акустического шума по сравнению с их аналогами с приводом от двигателя.

Кроме того, некоторые воздушные компрессоры могут приводиться в действие гидравлически, что также позволяет избежать использования источников горючего топлива и связанных с этим проблем с выхлопными газами.

Выбор компрессорной машины в промышленных условиях

При выборе воздушных компрессоров для общего использования в цехах выбор обычно сводится к поршневому компрессору или винтовой компрессор. Поршневые компрессоры обычно дешевле, чем SCR

.