По конструктивному исполнению различают два типа ВК:

1) компрессоры сухого сжатия, которые сжимают и подают газ, не загрязненный маслом. Аналогичную конструкцию имеют легкоиспаряющейся жидкостью, например, водой или хладагентами;

2) маслозаполненные ("мокрые") компрессоры, в полость сжатия которых подается в больших количествах масло. Масло охлаждает сжимаемый газ и уплотняет зазоры между рабочими органами компрессора, а также смазывает контактные поверхности.

Конструкция ВК сухого сжатия показана на рис. 2. Рис.2.3. Винтовой компрессор сухого сжатия 1 – корпус; 2 – водяная рубашка охлаждения; 3,4 – шестерни связи; 5,17 – опорные подшипники скольжения; 6,8 – концевые уплотнения; 7 – ротор ведущий; 9,11 – опорно упорные подшипники скольжения; 10 – крышка; 12 – упорный диск (пята); 15 – нерабочий (предохранительный) упорный Ведущий ротор 7 и ведомый 16 расположены в корпусе 1, который имеет водяную рубашку охлаждения 2. Роторы компрессора вращаются в опорных 5, 17 и опорно - упорных 9,11 подшипниках скольжения и имеют шестерни связи 3,4, благодаря которым исключается взаимное касание роторов во время работы. Для предотвращения внешних утечек применяются концевые уплотнения 6 и 8. Роторы компрессора являются его основными рабочими органами, в винтовой части выпуклые зубья, а ведомый – вогнутые. Привод компрессора осуществляется как правило через ведущий ротор. На торцах винтовой части роторов, а также на наружном диаметре предусмотрены уплотнительные усики, профрезерованные узкие канавки. Роторы компрессоров сухого сжатия обычно выполняются полыми, в них подается охлаждающее масло.

Корпуса сухих машин имеют водяную рубашку. Корпуса неохлаждаемых машин имеют оребренную поверхность. Ребра служат не только для придания корпусу необходимой жесткости, но и улучшают теплоотвод в окружающую среду.

Важное значение имеет выбор зазоров как между роторами компрессора, так и между роторами и корпусом. Зазор между рабочими органами компрессора сухого сжатия обычно составляет примерно 0,1% наружного диаметра роторов.

В винтовых компрессорах сухого сжатия, работающих на высоких окружных скоростях, применяются опорные и упорные подшипники скольжения гидродинамического трения.

Концевые уплотнения валов предназначены для предотвращения утечек газа из компрессора или подсоса воздуха и масла в камеру всасывания. В компрессорах сухого сжатия применяют уплотнения следующих типов: бесконтактные щелевые, с неразрезными или разрезными графитовыми кольцами, лабиринтные и комбинированные графито-лабиринтные. Чаще всего применяют уплотнения с сухими неразрезными графитовыми кольцами плавающего типа, которые пригодны как при сжатии воздуха в компрессоре, так и практически для любых газов. С целью надежности герметизации компрессора, в корпусе машины в местах уплотнения предусматриваются несколько камер, что позволяет осуществить работу уплотнений по нескольким различным схемам, в том числе и с подачей затворного газа.

зазора между зубьями роторов компрессора, т.к. не допускаются контакты рабочих поверхностей. Поэтому зазор в зацеплении шестерен должен быть примерно в два раза меньше зазора между зубьями роторов.

2.2. Маслозаполненный винтовой компрессор Конструкция маслозаполненного ВК общего назначения показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Маслозаполненный винтовой компрессор 1 – корпус; 2 – роликовый подшипник; 3 – радиально – упорный шариковый подшипник; 4 – уплотняющая втулка Винтовые компрессоры маслозаполненного типа являются наиболее простыми по конструкции. Наличие масла в рабочей полости компрессора позволяет выполнить его без шестерен охлаждению газа в процессе сжатия, получать в одной ступени степень повышения давления =8...12. Зазор между рабочими органами компрессора принимают обычно в два раза меньшим, чем в компрессорах сухого сжатия, и составляет 0,05% наружного диаметра роторов.

Корпуса 1 маслозаполненных машин не имеют водяную рубашку. Их часто выполняют с двумя вертикальными разъемами - на стороне нагнетания и на стороне всасывания.

Наличие двух вертикальных разъемов упрощает технологию изготовления корпуса, что важно при серийном производстве.

В маслозаполненных компрессорах, для которых характерны сравнительно невысокие окружные скорости (u =30...50 м/с), обычно применяют подшипники качения.

Радиальные нагрузки воспринимаются роликовыми подшипниками 2, установленными в камерах всасывания и нагнетания, а осевые нагрузки - радиально-упорными шариковыми подшипниками 3. Конструкции концевых уплотнений также значительно упрощаются. В воздушных компрессорах они представляют собой бронзовые втулки 4, закрепленные в корпусе, в которых с малым зазором вращаются роторы. В этот зазор под давлением подается масло, которое и предотвращает утечки воздуха. Обычно такое уплотнение устанавливается только на стороне нагнетания. Однако в газовых компрессорах, в которых требуется повышенная герметичность, например, при сжатии гелия, применяются более сложные по конструкции уплотнения торцового типа.

2.3. Маслозаполненный холодильный винтовой компрессор Конструкция маслозаполненного холодильного ВК представлена на рис. 2.5.

что перепады давлений между нагнетанием и всасыванием в одной ступени достигают ~ 1,7 -1,8 мПа.

Рис. 2.5. Маслозаполненный холодильный винтовой компрессор Поэтому для разгрузки упорных шариковых подшипников применяются специальные устройства, которые представляют собой поршни 3 (думмисы), вращающиеся с небольшим зазором в корпусе компрессора. В полость перед поршнем подается масло под давлением. Возникающая при этом сила направлена в сторону, противоположную действующим на роторы осевым силам.

Радиальные нагрузки воспринимаются опорными подшипниками скольжения гидродинамического трения.

Холодильные компрессоры должны быть абсолютно герметичны. В отечественных холодильных маслоозаполненных компрессорах с целью унификации корпусов, торцевую часть окна нагнетания выполняют в проставках 1, которые к корпусу крепятся болтами (рис.2.5). При этом цилиндрическая часть окна нагнетания выполняется в золотниковом регуляторе производительности 2. Золотниковый регулятор позволяет изменять производительность компрессора в пределах от 100 до 20%.

2.4. Винтовой однороторный компрессор Конструкция винтового однороторного компрессора (ВКО), который используется в холодильных машинах и в передвижных компрессорных станциях для сжатия воздуха, представлена на рис. 2.6.

Конструктивно ВКО представляет собой машину объемного сжатия (рис.2.6), состоящую из центрального винтаротора 1 и отсекающих устройств 2, помещенных в единый корпус 5. Ротор имеет выходной конец 8, служащий для привода и конический скос 3 для всасывания газа. В цилиндрической части корпуса выполнены прорези 9 для ввода в рабочую часть компрессора отсекателей 2 и нагнетательные окна 7.

отсекатели, подобраны таким образом, что образуют антифрикционную пару. При работе компрессора компримируемая среда из всасывающей камеры 4 поступает через конический скос 3 в винтовые полости, которые при вращении винта поочередно изолируются от камеры всасывания зубьями отсекателей.

Рис. 2.6. Винтовой компрессор однороторный (ВКО):

1 – винт – ротор; 2 – отсекатели; 3 – конический скос; 4 – всасывающая камера; 5 – корпус; 6, 7 – окна нагнетания; 8 – приводной конец вала; 9 – прорези для ввода отсекателей всасывания заканчивается и начинается процесс объемного сжатия. К моменту окончания сжатия газ поступает к окну нагнетания 7, а затем в нагнетательный патрубок.

Сжатие газа в компрессоре происходит параллельно в двух противоположных винтовых полостях, что позволяет разгрузить винт- ротор от действия радиальных и части осевых сил. Однако оказываются нагруженными валы отсекателей.

Все серийно выпускаемые в настоящее время ВКО имеют глобоидный винт-ротор, два отсекателя с прямоугольной формой зуба. Сочетание чисел зубьев: шесть на винте и одиннадцать на отсекателе соответственно.

Зацепление рабочих элементов ВКО по взаимному расположению их осей и другим характеристикам аналогично зацеплению элементов глобоидной червячной передачи, хотя имеются и отличия, касающиеся силового взаимодействия зубьев, их формы, особенностей нарезания и ряда других факторов.

Можно отметить следующие преимущества ВКО по сравнению с двухроторными ВК:

более низкая температура нагнетания;

пониженный уровень шума (на 10…15 дб);

меньшая металлоемкость;

лучшие объемные характеристики;

производительности.

В настоящее время ВКО производят фирмы «Gragso»

(Голландия), «Hall Termotank» (Англия), «Chicago Pneumatic»

(США) и ряд других фирм различных стран мира.

Все компрессоры относятся к машинам маслозаполненного типа. С появлением новых антифрикционных материалов и технологий на фирме «Mc. Quay» были проведены исследования вместо масла подается жидкая фаза сжимаемой среды.

В Санкт – Петербургской государственной академии холода и пищевых технологий спроектированы, изготовлены и испытаны опытные образцы ВКО с окружным профилем зуба рабочих органов. Готовится серийное производство этих компрессоров.

Схема установки с воздушным ВК сухого сжатия, размещенной под шумозаглушающим капотом, для примера приведена на рис. 2.7.

Компрессорные установки с машинами сухого сжатия состоят из следующих основных агрегатов: винтового компрессора, мультипликатора, привода компрессора, газоохладителей, запорной и регулирующей арматуры, а также систем: водяной, масляной, шумоглушения, уплотнений, автоматики и защиты.

Компрессорные установки могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Приводом компрессора обычно служит электродвигатель. В зависимости от числа оборотов ведущего ротора привод осуществляется либо непосредственно, либо через мультипликатор.

Атмосферный воздух через воздушный фильтр Ф1, глушитель шума ГШ1 и заслонку 3P1 поступает на всасывание компрессора КМ1, где осуществляется сжатие. Сжатый до заданных параметров воздух через компенсатор КС1, глушитель шума ГШ2 поступает в газоохладитель АТ2, где охлаждается до нужной температуры и далее через обратный клапан К поступает к потребителю.

Масло, идущее на смазку подшипников, шестерен компрессора и зубчатого колеса мультипликатора, циркулирует через приемный фильтр Ф2, обратный клапан К02 маслонасосом Н1 подается в маслоохладитель АТ1.

Рис. 2.7. Схема установки с воздушным винтовым Охлажденное масло через фильтр масляный ФЗ поступает на смазку подшипников и шестерен. Из корпуса компрессора КМ1 и мультипликатора МП1 горячее масло свободно сливается в бак масляный МО1. При снижении потребления сжатого воздуха (давление нагнетания повышается), срабатывает регулятор производительности РП1 и регулирующая заслонка воздух через клапан К1 сбрасывается в атмосферу (в данном случае под кожух). После 10 минут работы на холостом ходу установка останавливается. Если в течение 10 минут потребление сжатого воздуха повышается, а давление нагнетания понижается, установка переходит в режим нормальной работы. Концевой газоохладитель АТ2 и маслоохладитель АТ1 — теплообменники воздушного охлаждения. Охлаждающий атмосферный воздух всасывается вентилятором ВТ1, размещенным на валу электродвигателя ЭД1. Воздух, проходя через маслоохладитель, попадает внутрь капота шумоглушащего КШ1 и выбрасывается через газоохладитель АТ2.

На нагнетательном трубопроводе компрессора установлен предохранительный клапан КП1, защищающий установку от повышения давления воздуха выше допустимого.

2.6 Установка с маслозаполненным винтовым компрессором Схема компрессорной установки с воздушным маслозаполненным ВК для примера приведена на рис. 2.8.

Воздух через воздушный фильтр Ф1, клапан впускной К поступает в компрессор КМ1, где сжимается до заданных параметров и одновременно смешивается с маслом, впрыскиваемым через сверления в корпусе. Масло подается в рабочую полость для смазки, снижения температуры и уменьшения внутренних перетечек сжимаемого воздуха. Из компрессора маслогазовая смесь через обратный клапан КО поступает в раму – маслобак РМ1.

маслозаполненными винтовыми компрессорами является развитая масляная система, обеспечивающая подачу масла на стороне нагнетания.

Рис.2.8. Схема компрессорной установки с воздушным смесь В раме – маслобаке происходит отделение капельного масла из масловоздушной смеси. Воздух, отделившийся от капельного масла, проходит через маслоотделитель, вмонтированный в раму – маслобак. Здесь происходит более тщательное отделение масла из масловоздушной смеси. Масло, очищенный воздух через клапан поддержания давления КД поступает к потребителю. Масло из рамы – маслобака через сетчатый фильтр Ф3, блок охлаждения масла БО М1, отсечной клапан К2 подается на впрыск в компрессор. Другая часть масла через фильтр очистки Ф2 направляется в компрессор на смазку подшипников и на уплотнительные втулки компрессора.

Для подогрева масла в холодное время года в раме – маслобаке предусмотрен электронагреватель ЭН1 с масляным насосом Н1, который служит для перемешивания масла в маслоотделителе перед запуском компрессора.

После запуска компрессора масляный насос и электронагреватель отключаются.

При увеличении давления нагнетания установки из-за изменения нагрузки внешней сети, система регулирования производительности через регулятор КД1 подает пневматический импульс к впускному клапану К1, прикрывая его, и путем дросселирования регулирует производительность от 10% до 100% от номинальной. Особенностью конструкции установок с маслозаполненными винтовыми компрессорами является развитая масляная система, обеспечивающая подачу масла на впрыск в корпус компрессора и отделение его от сжатого газа на стороне нагнетания.

Клапан КЗ служит для выпуска воздуха из рамы маслобака при останове установки. Он управляется пневматическим импульсом давления нагнетания компрессора.

Отсечной клапан К2 служит для перекрытия потока масла к компрессору после останова установки. Клапан управляется пневматически разностью давления на нагнетании компрессора до обратного клапана КО1 и в раме-маслобаке РМ1.

Предохранительный клапан КП1 защищает установку от избыточного давления воздуха в случае его аварийного повышения.

предотвращения выброса масла из рамы - маслобака предусмотрен клапан поддержания давления КД2 "от себя", обеспечивающий давление нагнетания не ниже 0,349 МПа (3, кгс/см). Поэтому применение насоса на этой линии необязательно, так как масло находится под давлением нагнетания воздуха.

Масло, сливаемое из подшипников и уплотнений, отводится во всасывающую камеру компрессора. Оно составляет незначительную часть от общего количества масла, циркулирующего в системе.

2.7. Расчет винтовых компрессоров Последовательность расчета ВК включает этапы выбора основных геометрических соотношений винтовой части роторов, профиля зубьев окружных скоростей на наружном диаметре винтов, расчета геометрических размеров проточной части компрессора и его характеристик; мощности, потребляемой ВК.

2.7.1. Геометрические соотношения винтовой части роторов Геометрические соотношения роторов выбираются в следующих пределах:

1) относительная длина винтовой части роторов l/d=0,9…1,8, где d – наружный диаметр винтов;

2) величина угла закрутки на ведущем роторе 3) число зубьев ведущего Z1 и ведомого Z2 роторов Z1/ Z 4) относительная высота головки зубьев ведущего винта h1/r1=0,6…0,65, где r1 – радиус начальной профиль зубьев асимметричный с b/h1 = 1,2 и b’/h1 = 0,59, где b и b’ - ширина передней и тыльной стороны зуба ведущего ротора по касательной к начальной окружности ротора по ходу вращения стороны.

2.7.2. Оптимальные окружные скорости Для ВК сухого сжатия на наружном диаметре ведущего ротора при сжатии воздуха и = 3 … 3,5 оптимальная окружная скорость равна U1 = 90 … 100 м/с; при = 2 … 2, U1 = 70 … 80 м/с. Для маслозаполненных компрессоров U1 = …50 м/с. Для других газов оптимальная скорость пересчитывается по формуле 2.7.3. Геометрические размеры проточной части Расчет геометрических размеров проточной части ВК и его характеристик проводится в следующем порядке:

1) определяется теоретическая производительность компрессора:

где пр = Vпр.к. / Vд - относительная величина протечек газа через концевые уплотнения; Vпр.к. - абсолютная величина протечек газа через концевые уплотнения, определяются расчетом; Vд – действительная (заданная) производительность ВК; – равен = 0,75 … 0,84, для маслозаполненных = 0,82 … 0,9.

2) наружный диаметр ведущего ротора определяется по формуле где F – относительная площадь впадин роторов;

3) по выбранным геометрическим соотношениям винтовой части роторов определяются диаметры начальных окружностей и окружностей впадин, межцентровое расстояние, углы закрутки, осевые шаги, длина винтовой части роторов.

Находятся характеристические углы профилей зубьев роторов, которые зависят от типа профиля зубьев;

4) графо – аналитическим или численным способом рассчитывается изменение объема полости по углу поворота роторов и ее максимальный объем. Уточняется частота вращения ведущего ротора компрессора:

где V - максимальный объем парной полости;

5) по заданным температурам определяется средний показатель политропы сжатия:

6) геометрическая степень сжатия:

на практике Г 5. По значению Г находятся углы сжатия и строится окно нагнетания компрессора;

всасывания.

Мощность потребления ВК сухого сжатия:

где N ад = 1,634[k /( k 1 )] pвVT ( k 1 ) / k 1 ад = 0,7 … 0,8.

Мощность, потребляемая компрессорной установкой, равна:

где N ред. – мощность, потребляемая редуктором; Nагр. мощность, потребляемая вспомогательными агрегатами (маслонасосы, вентиляторы и т.п.).

компрессором:

где N из = 3,76 рвVT lg ; из =0,5…0,58 – мощность, затраченная на прокачку масла и трение роторов о газомасляную смесь.

-37СПИРАЛЬНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Спиральные компрессоры (СПК) относятся к одновальным машинам объемного принципа действия. Машины такого принципа действия обратимы, т.е. могут работать практически без изменения конструкции и как компрессоры, и как моторы (детандеры, или расширители).

Основными достоинствами СПК являются [6]:

эффективный КПД достигает 80-86%;

- высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;

- хорошая уравновешенность; незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора;

малые скорости движения газа в машине – все это обеспечивает спокойный ход машины с низким уровнем звукового давления (шума);

- быстроходность - число оборотов вала компрессора от 1000 до 13000 об/мин, и этот диапазон - отсутствие мертвого объема, малая доля протечек и, следовательно, более высокий индикаторный КПД;

всасываемый компрессором газ не соприкасается с горячими стенками деталей компрессора;

- процессы всасывания, сжатия и нагнетания «растянуты» по углу поворота вала, и потому даже при большой частоте вращения вала скорости газа - отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на работать по циклу с «дозарядкой»;

- спиральный компрессор, как и все компрессоры объемного принципа действия, может работать на любом холодильном агенте, на любом газе и даже с впрыском капельной жидкости.

К недостаткам СПК можно отнести следующее.

1. Спиральная машина, как винтовая, - это машина более высокого технологического уровня и организации производства.

Спиральным машинам требуются новые для машиностроения детали - спирали, для изготовления которых необходимы фрезерные станки с ЧПУ с пальцевой фрезой.

Разработаны и иные технологии изготовления спиралей – прессованием, точным литьем с последующей обкаткой и т.п.

2. На подвижную спираль действует сложная система сил:

осевых, тангенциальных, центробежных, требующих грамотного расчета и уравновешивания, а следовательно, и балансировки ротора.

3. Если отсутствует нагнетательный клапан, то теоретическая индикаторная диаграмма СПК будет по виду такой же как и у винтового компрессора, с возможными «недосжатиями» и пересжатиями газа, т.е. с дополнительными потерями.

Высокое значение адиабатного КПД объясняется малыми потерями давления газа на всасывании и длительностью этого процесса, практически равного всему периоду рабочего цикла компрессора. Следовательно, скорость всасываемого газа тоже мала. Так как нет мертвого пространства, то нет и обратного расширения газа, как в поршневых машинах. Подогрев газа в процессе всасывания небольшой; охлаждение газа происходит от корпусов спиралей, так как они контактируют с более холодными деталями и охлаждаются смазочным маслом компрессора. Газодинамические потери давления газа на процесс нагнетания длится почти в течение всего периода рабочего цикла. Относительная величина протечек (утечек и перетечек) газа мала, за счет высокой точности изготовления основных деталей СПК, прежде всего, спиралей, благодаря правильности их геометрических форм и размеров ребра, что обеспечивает качественную сборку и возможность в известных пределах регулировать величины зазоров между спиралями. Все это обуславливает высокие значения коэффициентов подачи и адиабатного КПД.

Низкий уровень звукового давления и малая амплитуда вибрации СПК объясняются малыми скоростями движения газа в рабочих объемах, следовательно, незначителен «газодинамический шум», а центробежные силы инерции уравновешиваются противовесами на балансировочных станках.

Высокая надежность СПК объясняется отсутствием клапанов, уплотнителей типа поршневых колец и достигается высококачественных комплектующих изделий (подшипников, уплотнителей) и применением технологий, обеспечивающих высокое качество деталей и сборки компрессора.

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

Особенности конструкции спиральных компрессоров, высокие требования к точности и чистоте поверхностей основных деталей и узлов требуют для изготовления СПК применения прецизионного станочного оборудования и соответствующей оснастки, а также высокой квалификации рабочих. Эти требования прежде всего относятся к спиралям.

Несмотря на это, имеется очень большое разнообразие разработанных конструкций СПК, большинство из которых представлены в патентах и заявках.

года ведет разработку и освоение серийного производства «НИИтурбокомпрессор» (г. Казань, Республика Татарстан, РФ).

С учетом преимуществ и недостатков СПК связана и их область применения. СПК применяются 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 СПК лежит в диапазоне холодопроизводительностей от 1 до 20 кВт. Однако имеются холодопроизводительности, а также до температуры кипения – 450 С на холодильном агрегате R22. Разрабатываются СПК для сжатия воздуха в системах наддува дизелей. В мире выпущено порядка нескольких миллионов СПК. Так, фирма Сopeland Corp (США) выпускает более миллиона компрессоров в год, фирма Trane (США) - 750000, фирма Matsushita (Япония) – 500000.

Причем, по информации представителей фирм, спрос на СПК исключительно велик и фирмы реализуют все выпускаемые компрессоры.

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

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. 3.1.) с разворотом 180° между собой. Одна из спиралей неподвижна. Она соединена с корпусом компрессора.

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, равную эксцентриситету вала, оставаясь параллельными между собой. Между спиралями Рис. 3.1. Взаимное положение спиралей в момент начала сжатия газа во внешних парных полостях (на нижней проекции подвижная спираль должна совершать только орбитальное движение по окружности радиусом, вокруг оси неподвижной спирали (может быть и иная траектория).

Принцип действия СПК иллюстрирует рис. 3.2, на котором показаны взаимные положения спиралей при перемещении подвижной спирали по круговой орбите через 90.

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 СПК совершается за один оборот (проход) подвижной спирали по своей орбите.

Рис.3.2. Последовательное положение спиралей через перемещения подвижной спирали по орбите в процессах всасывания, сжатия и выталкивания газа 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 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.

Скорость орбитального движения подвижной спирали СПК невелика, так как она зависит не только от частоты вращения ведущего вала nc, но и от радиуса орбиты – эксцентриситета 0. Переносная орбитальная скорость равна:

Расчеты орбитальной скорости при реальных значениях эксцентриситета и частоты вращения, приведенные в табл. 3.1, показывают, что относительная скорость спиралей находится в пределах средней скорости движения поршня в поршневых компрессорах.

Расчет орбитальной скорости СПК Классификация СПК проводится по конструктивным признакам и подразделяются на:

- вертикальные и горизонтальные по расположению вала. В горизонтально расположенных СПК, например, у транспортного кондиционера с параллельным расположением вала СПК и продольной оси транспортного средства, труднее обеспечить надежную работу системы смазывания компрессора;

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.

подразделяются на СПК общего назначения, холодильный, вакуумный насос, детандер (расширительная машина – спиральная турбина).

Область применения СПК по давлению нагнетания ориентировочно лежит в пределах 0,7 … 1,2 мПа, а по производительности 6 … 100 м/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.

находится в диапазоне холодопроизводительностей от 1 до кВт.

3.1. Маслозаполненый спиральный компрессор Конструкция маслозаполненого СПК приведена на рис. 3.3.

Маслозаполненный компрессор предназначен для подачи воздуха в пневмосеть, производительностью до 0,16 м3/мин с конечным давлением 0,9 МПа.

Рис.3.3. Компрессор спиральный маслозаполненный 1 – вал эксцентриковый; 2, 13 – болт; 3 – шкив; 4 – втулка; 5 – винт; 6 – противовес; 7 – подкладка; 8, 11 – кольцо; 9, 10 – обойма; 12, 23, 25 – подшипник; 14, 16, 21 – кольцо уплотнительное; 15 – корпус; 17 – спираль неподвижная; 18 – спираль подвижная; 19 – шарик; 20 – втулка; 22 – крышка; 24 – рабочими органами которого являются две спирали специального профиля, нарезанные на торцевых поверхностях чугунных дисков. Одна спираль неподвижная - 17, закреплена в корпусе компрессора, другая спираль подвижная - 18, насажена на эксцентриковый вращающийся вал, число оборотов которого 3000 об/мин.

Эксцентриковый вал 1 с подвижной спиралью установлен в радиально-упорных подшипниках 23, которые воспринимают радиальные силы, возникающие в процессе сжатия воздуха. На выходной конец эксцентрикового вала устанавливается торцевое уплотнение 24. В компрессор для смазки подшипников и уплотнения заливается масло, которое в компрессоре циркулирует следующим образом: из нижней части корпуса 15 со стороны нагнетания по сверлениям в корпусе через жиклер подается к уплотнению и смазке подшипников.

Сливаясь, масло попадает на всасывание компрессора и вместе с воздухом участвует в сжатии.

Уплотнение выходного вала компрессора торцевого типа.

Уплотнительная втулка 24 поджимается пружиной к упорной втулке, чем и обеспечивает уплотнение.

3.2. Спиральный компрессор сухого сжатия Конструкция СПК, предназначенная для получения чистого незагрязненного маслом воздуха для привода зубоврачебного оборудования с возможностью его размещения в зубоврачебном кабинете в виде составного элемента, приведена на рис. 3.4. Режим работы компрессора прерывный в течение 10 часов в сутки, в помещении со средней температурой окружающей среды 200 ± 50 С.

Компрессор состоит из подвижной 4 и неподвижной спиралей; шарикового противоповоротного устройства 7, шарикоподшипниках 8 с защитными шайбами, удерживающими пластическую смазку в рабочей зоне тел качения.

Для предотвращения попадания паров смазки в зону всасывания предусмотрено уплотнение 10.

Рис 3.4. Спиральный компрессор сухого сжатия 1 – электродвигатель; 2 – корпус компрессора; 3 – крышка компрессора; 4 – спираль; 5 – спираль неподвижная; 6 – вал приводной эксцентриковый; 7 – устройство противоповоротное; 8 – подшипник шариковый радиально – упорный; 9 – подшипник роликовый; 10 – уплотнение; 11 – корпуса компрессора 2 и алюминиевой оребренной крышки 3.

Корпус на нагнетании снабжен обратным клапаном 12.

Электродвигатель 1 – однофазный имеет фланцевое соединение с корпусом компрессора. Привод эксцентрикового вала осуществляется через упругую муфту 11.

Для смазки подшипников используется пластическая смазка типа ВНИИ НП-210, рабочая область которой от –600 до +3500 С.

Испытания показали, что разработанный СПК по сравнению с одноступенчатыми поршневыми компрессорами без смазки, которые применяются в медицинской технике, имеет меньший уровень шума, вибрации, меньшие массогабаритные размеры.

3.3. Бессальниковый спиральный компрессор Дальнейшие разработки в направлении повышения энергетических характеристик холодильных машин привели к созданию спирального бессальникового компрессора, что позволило разместить компрессорскую часть и электродвигатель в единый корпус (рис. 3.5).

Компрессор состоит из подвижной 2 и неподвижной спиралей; шарикового и противоповоротного устройства 3, являющегося также упорным подшипником; приводного эксцентрикового вала 4, расположенного на двух опорах, со стороны подвижной спирали – роликовый подшипник качения, со стороны картера – подшипник скольжения. Компрессор имеет встроенный электродвигатель, который состоит из ротора и статора. Ротор электродвигателя напрессовывается на приводной эксцентриковый вал. Статор электродвигателя устанавливается в корпусе по посадке с натягом и штифтуется одним штифтом.

1 – спираль неподвижная; 2 – спираль подвижная; 3 – устройство противоповоротное;4 – вал приводной эксцентриковый; 5 – электродвигатель встроенный; 6 – устройство, раздвигающее спираль; 7 – корпус неподвижной спирали, являющейся верхней частью корпуса компрессора и нижней частью корпуса 7, представляющей собой трубу 218х7 с приварным днищем и фланцем. Нижняя часть корпуса является масляным картером. Разъем корпуса компрессора уплотняется резиновым уплотнительным кольцом.

Для повышения надежности компрессор снабжен устройством 6, раздвигающим спиральные элементы, которое сохраняет его работоспособным.

Компрессор имеет простую и безотказную систему смазки узлов трения. Масло из картера захватывается лопатками и поднимается по эксцентричному отверстию в приводном эксцентриковом валу к узлам трения под действием центробежных сил. Компрессор снабжен обратным и предохранительным клапанами.

Габариты компрессора во многом определялись габаритами встроенного электродвигателя. Поэтому в дальнейшем при разработке новых встроенных электродвигателей есть перспективы в области снижения массогабаритных характеристик бессальникового спирального компрессора.

3.4. Вертикальный одноступенчатый спиральный Вертикальный одноступенчатый СПК для стационарного воздушного кондиционера показан на рис.3.6 [7].

Неподвижная спираль 1 скреплена с плитой 4, опирающейся на нижнюю часть корпуса 9. Плита 4, кроме того, прижата частью корпуса 2 к его нижней части. Подвижная спираль 3 опирается на плиту 4, в пазах которой также размещен противоповоротный механизм 5, не допускающий поворота подвижной спирали вокруг своей оси. Хвостовик подвижной втулки 6, к фланцу которой прикреплен противовес, допускающий регулировку. Ведущий вал 10 также имеет фланец, центр тяжести которого не совпадает с осью вращения вала и, следовательно, выполняет роль дополнительного противовеса. Оси вала и хвостовика смещены на эксцентриситет Рис.3.6. Схема конструкции вертикального одноступенчатого спирального компрессора для стационарного контактировать с нижней плоскостью неподвижной плиты 4, что обеспечивает устойчивость против опрокидывания подвижной плиты 3. Поверхности возможного контакта деталей 4 и покрыты антифрикционным материалом и обильно смазываются. Масло подается по каналам вала 10 из емкости на дне корпуса 9, находящейся под повышенным давлением. По этим же каналам поступает масло на подшипники скольжения и под хвостовик подвижной спирали 3, чем (кроме смазывания) частично уравновешивает газовую осевую силу. На валу также закреплен ротор электродвигателя 8.

Спирали этого компрессора имеют сравнительно малую высоту пера h и значительный шаг спирали t, а следовательно, и эксцентриситет 0. Очевидно, частота вращения двигателя невелика.

3.5. Спиральный компрессор современной конструкции с большим углом закрутки спиралей Конструкция СПК с большим углом закрутки спиралей показана на рис.3.7.

В данном компрессоре нет подшипников скольжения, величина эксцентриситета относительно мала, что позволяет применить высокую частоту вращения при допустимой орбитальной скорости. Спирали имеют большие углы закрутки и, следовательно, не менее трех пар полостей, что указывает на малые перепады давления между полостями, а соответственно, и на малые перепады давления между соседними полостями при работе компрессора. Уменьшению перетечек способствует применение уплотнения между торцами перьев подвижной 1 и неподвижной 12 спиралей и днищами их платформ. Подвижная спираль 1 изготовлена из легкого сплава (с целью уменьшения сил инерции). Осевое усилие воспринимается специальным далее на опорную плиту 6. Одновременно упорный подшипник выполняет функции противоповоротного устройства. Кольцевая пластина 2 изготовлена из качественной стали высокой твердости.

Рис.3.7. Схема спирального компрессора с большим Эксцентрик 10 ведущего вала входит внутрь расточки хвостовика спирали, между которой установлен игольчатый или роликовый (с длинными роликами) подшипник 11. В сочетании с увеличенным диаметром эксцентрика такая конструкция повышает устойчивость спирали 1. Подшипник воспринимает значительные радиальные усилия. Несмотря на эти меры, необеспеченной, так как спирали компрессора имеют высокое значение отношения h / 6.

Ведущий вал опирается на шариковые радиальные подшипники 5 и 9, причем подшипник 5 максимально приближен к хвостовику подвижной спирали и также имеет большой диаметр для лучшего противодействия опрокидывающему моменту, а подшипник 9 отдален, что уменьшает его радиальную нагрузку. Рядом с подшипником установлено контактное уплотнение 7. Привод компрессора осуществляется через клиноременную передачу и магнитную муфту 8.

3.6. Спиральный компрессор с небольшим углом закрутки спиралей и умеренной степенью повышения давления Схема СПК с небольшим углом закрутки спиралей и умеренной степенью повышения давления представлена на рис.3.8.

Схема данного компрессора близка к предыдущей конструкции, однако имеются существенные отличия. Прежде всего, угол закрутки спиралей здесь меньше 0 = 4.

Следовательно, величина отношения давлений в данной конструкции должна быть ниже. На это же указывают более тонкое перо (размер ) спиралей, большие шаг t спиралей и эксцентриситет 0 компрессора. Опорная плита 1, конструкция узла упорного подшипника и противоповоротного устройства (кольцевая пластина 2, шарик 3, плита 4), на котором четко виден паз 6 для перемещения шарика при орбитальном движении подвижной спирали 5 с эксцентриковым валом посредством роликового (или игольчатого) подшипника 19, аналогичны предыдущей конструкции. Относительно меньшего размера, чем в конструкции, показанной на рис.3.7, однорядный грузоподъемности, который также полностью освобожден от осевой нагрузки, создаваемой газовыми силами. Рядом с ним находится уплотнение 15 и отдален второй радиальный подшипник 18. Магнитная муфта 17 вращается на автономных сдвоенных подшипниках 16. Трубка 12 служит для подачи масла. Противовес 13 в данной конструкции нерегулируемый.

Рис.3.8. Схема спирального компрессора с небольшим углом закрутки спиралей Существенное отличие рассматриваемого компрессора состоит в том, что он имеет клапан с ограничителем 11 на нагнетательном отверстии. Несмотря на дополнительные потери на нагнетании (депрессия в клапане), рабочий процесс компрессора термодинамический может дать положительный эффект ввиду отсутствия пересжатия газа, что случается при машины. На неподвижной спирали 8 впускной канал 7, соединяющий камеру всасывания компрессора с соответствующими полостями спиралей, частично может прикрываться пластинами обычно приподнятыми электромагнитами 10. Это устройство предназначено для регулирования производительности компрессора способом дросселирования газа на всасывании, как известно, энергетически неэкономичным.

3.7. Малогабаритный спиральный компрессор Схема малогабаритного спирального компрессора, предназначенного для холодильной машины, показана на рис.3.9.

Рис.3.9. Схема малогабаритного спирального компрессора Облегченная подвижная спираль 1 имеет хвостовик 2 с ребрами жесткости, которые одновременно способствуют ванну, образованную внутренней полостью корпуса 9. Это уменьшает температурную деформацию подвижной спирали 1.

Радиально-упорный подшипник качения 3, сидящий на ведущем валу 5, приближен к точке приложения к оси кривошипа 4. Это снижает уровень вибрации и звукового давления при работе компрессора.

Подшипниковый узел привода подвижной спирали состоит из облегченного роликового опорного подшипника 8 с длинными роликами и упорного шарикового подшипника 7, помещенного между торцом хвостовика 2 и буртом 6 вала 5.

Противовес имеет коническую форму, способствующую уменьшению габаритов корпуса компрессора. Для предотвращения протечек газа в неподвижной спирали размещено кольцевое контактное уплотнение 10.

Противоповоротное устройство аналогично рассмотренным раннее. Штуцер для подвода рабочего вещества в полость всасывания на рисунке не показан.

3.8. Спиральный компрессор с современной системой смазывания и охлаждения его основных узлов Большой удельный вес механического трения в СПК требует организации надежного смазывания трущихся узлов.

Помимо известных функций, выполняемых маслом в роторных компрессорных машинах, добавляется еще одна – охлаждение деталей компрессора, а точнее снижение градиента температуры в его основных деталях – спиралях.

Периферия спирали находится в среде поступающего на всасывание рабочего вещества и им охлаждается. Центральная часть спиралей нагревается от сжатого рабочего вещества и от трения торцевых уплотнений спиралей о днище платформ.

Особо нагревается центральная часть неподвижной спирали движущимся газом и металлом платформы. Не имея возможности свободно расширяться, центральная часть платформы, стянутая не менее нагретой периферией, словно обручем, выпучивается. Увеличиваются зазоры в этой наиболее важной зоне, ухудшаются показатели машины, но могут возникнуть и более неприятные явления. Во избежание этого центральная часть платформы нуждается в более интенсивном охлаждении. Актуальность этой задачи особенно велика для низкотемпературных холодильных СПК.

На рис.3.10 показана конструктивная схема спирального компрессора, где эти проблемы нашли разрешение.

Подвижная спираль имеет типовую конструкцию. В ее полый хвостовик вставлен эксцентрик ведущего вала 16 и роликовый подшипник 23. Противоповоротные устройства (каждое – всего их три) состоят из эксцентрикового валика 6 и подшипников 5 и 7, преобразуют движение ведущего вала в планетарное движение спирали. Подвижная спираль опирается на кольцо 8, состоящее из графита с наполнителями из тефлона, и скользит по нему.

Газ, поступая через отверстие 4 неподвижной платформы 2, после сжатия нагнетается через отверстие 3, нагревая при этом центральные части платформ спиралей. Для уменьшения нагрева через штуцер 13, а также через сверления в валу (осевое 26 и радиальное 25) подается масло в подшипник 23, а затем в полость 24, где охлаждает центральную часть подвижной спирали 1. Одновременно сила давления масла на дно ниши хвостовика снимает часть осевой газовой нагрузки, действующей на подвижную спираль.

Из полости 24 по сверлению 22 через штуцер отработанное масло направляется в теплообменник 17, где охлаждается, после чего насосом 15 вновь подается автономной подачей масла через штуцер 12, а отвод его через штуцер 18.

20 и 23, а также утечки его по валу из подшипника 19 служат уплотнительные кольца 9, 11 и 14.

Рис.3.10. Схема спирального компрессора с современной системой смазывания и охлаждения организации системы смазывания СПК – стремление к автономному подводу смазки к основным узлам трения в компрессоре.

3.9. Спиральный компрессор с двусторонними спиралями на подвижном спиральном элементе В спиральных компрессорах значительны осевые и суммарные газовые и центробежные силы, действующие на подвижную спираль. Осевые силы могут быть частично уравновешены созданием противодавления со стороны днища подвижной спирали подводом сжатого газа промежуточного давления или подводом смазочной жидкости (обычно масла).

Добиться полной разгрузки подвижной спирали от осевой газовой силы можно при двустороннем спиральном роторе, у которого спиральные перья находятся с двух сторон. Пример такой конструкции показан на рис.3.11.

Корпус 1 выполнен с разъемом. Внутри корпуса симметрично относительно разъема устанавливаются неподвижные спирали (иногда их изготавливают заодно с внешней оболочкой корпуса). Подвижная спираль 2 с двусторонними спиральными перьями после сборки образует две симметрично расположенные одинаковые части (половины) компрессора. Камера нагнетания как и всасывания у них общая.

Подвижная спираль вращается относительно вала 4 в подшипниках эксцентрика. Для уравновешивания центробежных сил на валу 4 закреплены два симметрично расположенных противовеса 3.

Для придания спирали 2 орбитального движения служат расположенные через 120 по внешнему периметру спирали три противоповоротные устройства. Устройство состоит из эксцентрично расположенного пальца 7, шарнирно с помощью ним изготовленного валика 5.

Рис.3.11. Схема спирального компрессора с двусторонними спиралями на подвижном спиральном элементе Эти валики синхронно вращаются, обеспечивая орбитальное движение спирали. Они же используются при сборке для достижения необходимого взаимного расположения спиралей.

При использовании симметричной сдвоенной подвижной спирали не возникает не только газовая осевая сила, но и уравновешены.

Особенностью такого конструктивного решения компрессора является достижение надежного уплотнения зазоров между поверхностями ротора, т.е. подвижной сдвоенной спиралью, в местах касания его с неподвижной спиралью. На поверхности спиралей наносится покрытие из легкого металла.

Поверхности покрытия имеют шероховатости, неровности, так что спираль 2 устанавливается в корпус 1 с некоторым усилием.

В процессе приработки эти микронеровности стираются или пластически деформируются, что обеспечивает минимальные зазоры.

Несмотря на сложность данной конструкции СПК, реализация компрессора подобной конструкции может дать хорошие результаты, так как разгружаются подшипники, уменьшаются потери на механическое трение, достигается стабильная работа компрессора.

3.10. Герметичный спиральный компрессор На рис. 3.12 показан герметичный спиральный холодильный компрессор.

Сжатый хладоагент поступает в нижнюю часть 1 корпуса 2 компрессора. Благодаря этому уравнивается давление в камере сжатия между подвижной 5 и неподвижной 6 спиралями.

Кольцевое скользящее уплотнение 3 предотвращает прорыв сжатого хладоагента на сторону всасывания. Уменьшение осевого газового усилия, действующего на подвижную спираль, снижает трение в уплотнениях торцов вертикальных спиральных ребер, удлиняет срок службы уплотнений, уменьшает потери, что и приводит к повышению КПД компрессора.

осаждаться в промежуточном выносном холодильнике 4.

Рис.3.11 Схема герметичного спирального холодильного компрессора с газовым уравновешиванием осевых сил, 3.11. Теплонасос в СПК Одноступенчатый СПК может работать по циклу с промежуточным отбором пара для дозарядки компрессора при одно- и двухкратном дросселировании. При этом достигается значительный технический и экономический эффект.

На рис.3.12 показана схема теплового насоса, работающего по теплонасосному и холодильному циклам, и конструктивная схема герметичного спирального компрессора.

При работе в холодильном цикле для кондиционирования воздуха сжатый пар холодильного агента заполняет четырехходовый вентиль 16 в конденсатор 18. Жидкий хладоагент в дроссельном вентиле 21 дросселируется, после чего, пройдя через промсосуд 20, вновь дросселируется в дроссельном вентиле 19 и поступает в испаритель 17. Из испарителя через четырехходовый вентиль 16 и патрубок 15 пар поступает на всасывание в СПК.

Из промсосуда 20 сухой насыщенный пар промежуточного давления отбирается для дозарядки СПК, куда поступает через трубку 12 по каналам 11 в парные полости компрессора, давление уже сжатого пара в которых несколько ниже подводимого.

В нижней части 1 кожуха 5 собирается масло, которое под давлением сжатого пара по каналам в валу 3 ротора электродвигателя 2 поступает в подшипники двигателя и компрессора, а также в рабочие полости для охлаждения и уплотнения зазоров.

Подвижная спираль 8 шарнирно соединена с эксцентриком 6 ведущего вала 3, опирается на корпусную деталь 7 и удерживается от поворота вокруг своей оси механизмом 13.

Неподвижная спираль 9 жестко скреплена с корпусной деталью 7. Окно нагнетания 10 компрессора имеет форму расширяющегося к выходу сопла, что способствует гашению скорости, так как на входе в отверстие не достигается скорость звука. Пар из камеры сжатия, расположенной над спиралью 9, через канал поступает в пространство 4.

Переход на теплонасосный режим осуществляется переключением четырехходового вентиля.

3.12. Двухступенчатый спиральный компрессор Поскольку СПК, работающие с подачей масла, допускают высокое отношение давлений в одной ступени, даже несколько более высокое, чем винтовые маслозаполненные одноступенчатым СПК.

Рис.3.12. Схема теплового насоса СПК, работающего по теплонасосному и холодильному циклам с СПК делает актуальной задачу создания двухступенчатых машин.

Кроме того, высокие значения отношения давлений и большие перепады давлений в ступени для СПК нежелательны, из-за больших величин радиальных и осевых газовых сил, а также опрокидывающих моментов. Кроме того, с повышением n и p ухудшаются и энергетические показатели машины.

двухступенчатого спирального компрессора, предназначенного для стационарной установки кондиционирования воздуха.

электродвигатель с двумя свободными хвостовиками вала, которые соединяются шарнирно эксцентриками с подвижными спиралями первой и второй ступеней компрессора со стороны каждого торца двигателя. Неподвижные спирали соединены с корпусом компрессора со стороны крышек. Размеры такого компрессора малы.

Рис.3.13. Схема двухступенчатого спирального компрессора силы были уравновешены.

3.13. Расчет спиральных компрессоров 3.13.1. Определение параметров спирали Спиральные рабочие органы компрессора – наиболее сложные и точные детали, от которых зависят энергетические параметры машины в целом. Кривая, которой описывается профиль спирали при работе, обеспечивает образование замкнутой полости F1 и F2 (рис. 3.14.) во всем диапазоне изменения объема от начала до конца процесса сжатия.

Таким свойством обладает обыкновенная эвольвента (рис.

3.15.), уравнение которой в полярных координатах выглядит следующим образом:

Рис. 3.14. К определению параметров спирали В прямоугольной системе координат эвольвента описывается уравнениями:

Радиус основной окружности r0 связан с шагом t спирали:

Орбитальное движение подвижной спирали происходит по окружности – расстояние между центром подвижной и неподвижной спирали, равное величине эксцентриситета (рис.

3.14.) где – толщина спирали.

Основная формула расчета геометрических параметров спирали получена из условия обеспечения замкнутой площади в любых положениях подвижной спирали по углу поворота:

визуального анализа движения спирали min = 90.

3.13.2. Теоретическая объемная производительность Теоретическая объемная производительность СПК определяется по формуле где F - площадь полости отсеченного объема на всасывании; Н - высота пера спирали; n1 – число оборотов приводного вала.

3.13.3. Действительная объемная производительность Действительная объемная производительность СПК определяется по формуле где VT - теоретическая объемная производительность СПК, коэффициент подачи или объемный КПД, определяемый из экспериментальных данных, в соответствии с рис.3.16 для различных значений - отношения давлений на нагнетании и всасывании.

Эффективная мощность, потребляемая компрессором, определяется по формуле где N из - изотермическая мощность, из - изотермический КПД, определяется из экспериментальных кривых, представленных на рис.3.17 для различных значений - отношения давлений на нагнетании и всасывании.

всасывании принимаем равной действительной объемной производительности СПК Vд, м/мин; = наг, рвс, рнаг рвс абсолютные значения давления на всасывании и нагнетании, кгс/см2, принимаем рвс =1 кгс/см2.

Для маслозаполненных СПК = 0,82 … 0,888, из = 0, …0,47.

В результате можно рассчитать зависимость эффективной мощности в зависимости от отношения давлений N e = f ( ) при постоянной скорости вращения приводного вала n1.

Полученные графики показаны на рис.3.18.

Рис.3.16. Зависимость коэффициента подачи от отношения давлений на нагнетании и всасывании :

+ - при n1 =1000 мин-1; - при n1 =2000 мин-1; - при n1 =3000 мин-1;

отношения давлений на нагнетании и всасывании :

+ - при n1 =1000 мин-1; - при n1 =2000 мин-1; - при n1 =3000 мин-1;

«НИИтурбокомпрессор» созданы методики и программы расчета на ЭВМ геометрических параметров спиралей, обеспечивающих требуемые производительность и степень повышения давления в компрессоре. Созданы также методики расчета газовых сил, возникающих вследствие действия различного давления на спиральные поверхности рабочих органов. При этом в качестве прототипа была выбрана математическая модель, используемая при расчете газовых сил, действующих на роторы винтовых и прямозубых компрессоров.

В табл. 3.2 приведены результаты сравнительных испытаний серийного холодильного спирального компрессора СХ 4-2-1 разработки ЗАО «НИИтурбокомпрессор», поршневого «Hitachi» (Япония).

Рис.3.18. Зависимость эффективной мощности N e от отношения давлений на нагнетании и всасывании :

+ - при n1 =1000 мин-1; - при n1 =2000 мин-1; - при n1 =3000 мин-1;

Параметры различных типов компрессоров на стандартном Потребляемая кВт/кВт Испытания проведены на холодильном агенте R22 на стандартном режиме (t0= -150 C, tk= +300 C). Как видно из табл.

3.2, характеристики СПК СХ 4-2-1 превосходят показатели поршневого компрессора и находятся на уровне лучших мировых образцов СПК.

Компрессорные установки со спиральными компрессорами аналогичны установкам с винтовыми компрессорами соответствующего назначения.

Таким образом, спиральные компрессора отечественного производства уже на начальной стадии своего развития имеют лучшие технико-экономические показатели по сравнению с другими типами компрессорных машин соответствующей производительности.

-74БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

2. Хлумский В. Ротационные компрессоры и вакуумнасосы. М.: Машиностроение, 1971. – 128 с.

3. Ротационные компрессоры/Под ред. А.Г. Головинцова.

–М.: Машиностроение. 1964. – 316 с.

4. Вакуумная техника: справочник/ Е.С. Фролов, В.Е.

Минайчев, А.Т. Александрова и др. /Под ред. Е.С.

Фролова, В.Е. Минайчева. – М.: Машиностроение.

1985. – 360 с.

5. Механические вакуумные насосы/ Е.С Фролов, И.В.

Автономова, В.И. Васильев и др. М.:Машиностроение, 1989. – 288 с.

6. Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур» / А.В. Бараненко, Н.Н. Бухарин, В.И. Пекарев, И.С.

Сакун, Л.С. Тимофеевского /Под ред. Л.С.

Тимофеевский. – СПб.:Политехника. – 1997. –992 с.

7. Сакун И.С. Состояние и направление развития спиральных компрессоров: Обзорная информация. – М.:ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988. – 55 с.

РОТОРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Издательство Казанского государственного технологического Офсетная лаборатория Казанского государственного технологического университета