Як працює компресор

 

Компресор – апарат для стиснення повітря або газу. Компресори використовуються у виробництві, там, де безпосередньо необхідний стиснене повітря (пневматичний інструмент, фарбопульти і т. д). Крім того, без компресора не обходяться і побутові прилади – холодильні установки, де експлуатується принцип охолодження холодоагента при його розширенні.

Основні характеристики компресора – ступінь компресії (стиснення) і об’єм повітря або газу, який він може нагнітати. Ступінь стиснення – це відношення максимального вихідного тиску парів холодоагенту до максимального вхідного.

Найбільш поширені компресори двох типів (за принципом дії):

• Поршневі – зі зворотно-поступальним рухом поршнів в циліндрах
• Ротаційні, гвинтові і спіральні з обертальним рухом робочих частин.

Поршневі компресори

Поршневі компресори використовуються найчастіше. Принцип їх роботи показана на схемі.

 

• При русі поршня (3) вгору по циліндрах компресора (4) робочий газ стискається. Поршень переміщається електродвигуном через колінчастий вал (6) і шатун (5).
• Під дією тиску газу відкриваються і закриваються всмоктувальні і випускні клапани компресора.
• На схемі 1 показано фаза всмоктування газу в компресор. Поршень починає опускатися вниз від верхньої точки, при цьому в камері компресора створюється розрідження і відкривається впускний клапан (12). Газ потрапляє в робочий простір компресора.
• На схемі 2 показано фаза стиснення газу та його виходу з компресора. Поршень піднімається вгору і стискає пар. При цьому відкривається випускний клапан компресора (1) і газ під високим тиском виходить з компресора.

Основні недоліки поршневих компресорів:

• Пульсації тиску газу на виході, що призводять до високого рівня шуму.
• Великі навантаження при пуску, що вимагають великого запасу потужності і призводять до зносу компресора.

Ротаційні компресори обертання

Принцип роботи ротаційних компресорів обертання заснований на всмоктуванні і стисненні газу при обертанні пластин. Їх перевага перед поршневими компресорами полягає в низьких пульсації тиску і зменшення струму при запуску.

Існує дві модифікації ротаційних компресорів:

• Зі стаціонарними пластинами
• З обертовими пластинами

Компресор зі стаціонарними пластинами

В компресорі зі стаціонарними пластинами робочий газ стискається за допомогою ексцентрика, встановленого на ротор двигуна. При обертанні ротора ексцентрик котиться по внутрішній поверхні циліндра компресора, що знаходиться перед ним повітря стискається, а потім виштовхується через випускний клапан компресора. Пластини поділяють області високого і низького тиску всередині циліндра компресора.

• Газ заповнює наявний простір
• Починається стиск газу всередині компресора і всмоктування нової порції хладагента
• Стиснення і всмоктування триває
• Стиснення завершено, пар остаточно заповнив простір усередині циліндра компресора.

Компресор з обертовими пластинами

У компресорі з обертовими пластинами газ стискається за допомогою пластин, закріплених на обертовому роторі. Вісь ротора зміщена щодо осі циліндра компресора. Краї пластин щільно прилягають до поверхні циліндра, розділяючи області високого і низького тиску. На схемі показаний цикл всмоктування і стиснення пари.

• Пар заповнює наявний простір
• Починається стиск пари всередині компресора і всмоктування нової порції хладагента
• Стиснення і всмоктування завершується.
• Починається новий цикл всмоктування і стиснення.

Спіральні компресори SCROLL

Такий компресор складається з двох сталевих спіралей. Вони вставлені одна в іншу і розширюються від центру до краю циліндра компресора. Внутрішня спіраль нерухомо закріплена, а зовнішня обертається навколо неї.

Спіралі мають особливий профіль (евольвенти), що дозволяє кататися без прослизання. Рухома спіраль компресора встановлена на ексцентрики і перекочується по внутрішній поверхні іншої спіралі. При цьому точка дотику спіралей поступово переміщується від краю до центру. Газ, що знаходиться перед лінією дотику, стискуються, і виштовхуються в центральний отвір у кришці компресора. Точки дотику розташовані на кожному витку внутрішньої спіралі, тому пари стискуються більш плавно, меншими порціями, ніж в інших типах компресорів. В результаті навантаження на електродвигун компресора знижується, особливо в момент пуску компресора.

Через вхідний отвір в циліндричної частини корпусу, вступник повітря охолоджує двигун, потім стискається між спіралей і виходить через випускний отвір у верхній частині корпусу компресора.

Недоліки спіральних компресорів:

• Складність виготовлення.
• Необхідно дуже точне прилягання спіралей та герметичність за їх торців

Гвинтові компресори

Існують дві модифікації цього типу:

• З одинарним гвинтом
• З подвійним гвинтом

Гвинтовий компресор з одинарним гвинтом

Моделі з одинарним гвинтом мають одну або дві шестерні-сателіти, приєднані до ротору з боків.

Стиск газу відбувається за допомогою обертаються в різні сторони роторів. Їх обертання забезпечує центральний ротор у вигляді гвинта.

Повітря надходить через вхідний отвір компресора, охолоджує двигун, потім потрапляє в зовнішній сектор обертаються шестерні роторів, стискається і виходить через ковзний клапан випускний отвір.

Гвинти компресора повинні прилягати герметично, тому використовується змазує масло. Згодом олія відділяється від газу в спеціальному сепараторі компресора.

Гвинтовий компресор з подвійним гвинтом

Моделі з подвійним гвинтом відрізняються використанням двох роторів – основного і приводного.

Гвинтові компресори не мають впускних і випускних клапанів. Всмоктування холодоагенту постійно відбувається з одного боку компресора, а його випускання – з іншого боку. При такому способі стиснення пари рівень шуму набагато нижче, ніж у поршневих компресорів.

Гвинтові компресори дозволяють плавно регулювати потужність холодильної машини з допомогою зміни частоти обертів двигуна.