Роторный компрессор: устройство, типы и принцип работы.
Роторный компрессор относится к классу объемных машин – по способу действия он похож на роторный насос. В настоящее время этот тип оборудования приобрел большую популярность.
Воздушный роторный компрессор незаменим при решении не только производственных, но даже бытовых задач.
Наибольшее распространение получили роторные пластинчатые компрессоры, также большую популярность находят винтовые компрессоры.
Принцип работы роторного компрессора
Принцип работы роторного компрессора похож на действия насоса. Исходя из этого рассмотрим работу оборудования основанного на всасывании и вытеснении газа твердым телом – поршнем.
Роторно поршневой компрессор
Принцип работы роторно поршневого компрессора основан на вытеснении газа поршнем.
Цилиндр 1 соединен с клапанной коробкой 2, в гнездах которой расположены всасывающий и нагнетательный клапаны 3 и 4. Поршень 5 движущийся в цилиндре возвратно-поступательно, производит попеременно всасывание из трубы 6 и нагнетание в трубу 7.
Такое оборудование широко применяется в промышленности. Преимуществами являются:
простота конструкции; - высокой надежности;
- высокая производительность;
- долговечность.
Среди недостатков стоит упомянуть о неравномерности подачи, обусловленной периодичностью движения поршней.
Недостатки в работе роторно поршевого компрессора привели к появлению нового типа оборудования пластинчатого компрессора. Принцип его работы состоит в следующем.
Роторно пластинчатый компрессор
При вращении ротора 1, расположенного эксцентрично в корпусе 2, пластины 3 образуют замкнутые пространства 4, переносящие газ из полости всасывания в полость нагнетания. При этом происходит сжатие газа.
Такая схема компрессора, обладая хорошей уравновешенностью движущихся масс, позволяет сообщить ротору высокую частоту вращения и соединить машину непосредственно с электрическим двигателем.
При работе пластинчатого компрессора выделяется большое количество тепла вследствие механического трения. Поэтому при степенях повышения давления выше 1,5 корпус компрессора выполняют с водяным охлаждением.
Пластинчатые компрессоры могут исполняться для отсасывания газов и паров из пространств с давлением, меньшим атмосферного. В таких случаях компрессор является вакуум насосом. Вакуум, создаваемый пластинчатыми вакуум-насосами, достигает 95%.
Винтовой компрессор роторный
Способ действия компрессора с двумя винтами описан ниже.
Основными рабочими деталями компрессора являются червяки (винты) специального профиля. Взаимное расположение червяков строго фиксировано сцепляющимися зубчатыми колесами, посаженными на концы валов. Зазор в зацеплении у этих синхронизирующих зубчаток меньше, чем у винтов, и поэтому механическое трение у последних исключено.
Винт с впадинами является замыкающим распределительным органом, поэтому мощность, передаваемая синхронизирующим зубчаткам невелика, а следовательно, незначителен и их износ. Это очень важно ввиду необходимости сохранения достаточных зазоров у червячной пары.
При вращении червяков (винтов) вследствие периодического попадания головок зубьев червяков во впадины последовательно осуществляются процессы всасывания, сжатия и нагнетания.
Винтовые компрессоры выполняются с водяным охлаждением корпуса и внутренним охлаждением червяков.
Устройство роторного компрессора
Пластинчатые компрессоры выполняются для подач до 500 м3/мин и при двух ступенях сжатия с промежуточным охлаждением создают давление до 1,5 МПа.
Основные элементы конструкции: ротор 1, корпус 2, крышки 3, охладитель О и валы 4.
Корпус и крышки компрессора охлаждаются водой. У конструктивных элементов имеются некоторые особенности. Для уменьшения потерь энергии механического трения концов пластин о корпус в нем располагают два свободно вращающихся в корпусе разгрузочных кольца.
К их наружной поверхности подводится смазка. При вращении ротора концы пластин упираются в разгрузочные кольца и частично скользят по их внутренней поверхности – разгрузочные кольца вместе с тем вращаются в корпусе.
С целью уменьшения сил трения в пазах, пластины располагают не радиально, а отклоняя их вперед по направлению вращения. Угол наклона составляет 7-100. При этом направление силы, действующей на пластины со стороны корпуса и разгрузочных колец, приближается к направлению перемещения пластины в пазах и сила трения уменьшается.
Для уменьшения утечек газа через осевые зазоры в ступице ротора располагаются уплотнительные кольца, прижимаемые пружинами к поверхностям крышек.
Со стороны выхода вала через крышку установлено сальниковое уплотнение с пружинной натяжкой.
В конструкции применены роликовые подшипники. Смазка осуществляется машинными маслами средней вязкости через контрольные капельные указатели. Места смазки – разгрузочные кольца, торцовые уплотнительные кольца и сальниковое уплотнение.
Винтовые компрессоры стоят на подаче до 20 000 м3/ч.
Видео про роторный компрессор
Роторно лопастной компрессор чаще всего соединяют с электродвигателем напрямую, и частота его вращения составляет 1450, 960, 750 об/мин. Для регулирования подачи в этом случае требуется добавить между валами двигателя и компрессора вариатор скорости.
Частота вращения винтовых компрессоров очень высокая, достигающая в случае привода от газовых турбин 15 000 об/мин. Такой воздушный роторный компрессор обычного исполнения способен работать с частотой вращения 3000 оборотов в минуту.
Для обоих типов оборудования в составе компрессорной установки применяются способы регулирования подачи дросселированием на всасывании, перепуском сжатого газа во всасывающий трубопровод и периодическими остановками.
