49 Объемные компрессоры

Для объемных компрессоров характерно создание определенного замкнутого объема газа или воздуха и последующее повышение давления, которое достигается за счет уменьшения этого замкнутого объема. Поршневые компрессоры Поршневые компрессоры были изобретены первыми и являются самыми распространенными из всех компрессоров. Поршневые компрессоры очень разнообразны; одинарного или двойного действия, со смазкой или бессмазочные, с разным числом цилиндров и самых различных конфигураций. За исключением самых малых компрессоров с вертикальными цилиндрами, для небольших компрессоров наиболее часто применяется V-образное расположение цилиндров. В крупных компрессорах двойного действия наибольшими преимуществами обладает L-образная конфигурация с вертикальным цилиндром низкого давления и горизонтальным цилиндром высокого давления. Поэтому такая конструкция наиболее распространена. В маслосмазываемых компрессорах обычно применяют систему естественной подачи масла или систему подачи масла под давлением. В большинстве компрессоров используются самодействующие клапаны, которые открываются и закрываются в результате разности давлений по обе стороны пластины клапана. Безмасляные поршневые компрессоры Безмасляные поршневые компрессоры могут оснащаться поршневыми кольцами, изготовленными из политетрафторэтелена (ПТФЭ) или графита. В другом варианте исполнения в поршне и стенке цилиндра могут быть пазы, как в лабиринтных компрессорах. Более крупные машины оснащаются крейцкопфом и уплотнениями на штоке поршня, а также вентилируемым "фонарем" (промежуточным отсеком), предотвращающим перенос масла из картера коленчатого вала в камеру сжатия. Небольшие компрессоры зачастую оснащаются картером коленчатого вала с подшипниками, смазка которых рассчитана на весь срок службы. Мембранные компрессоры Мембранные компрессоры образуют другую группу компрессоров. Мембрана приводится в движение механическим или гидравлическим способом. Механические мембранные компрессоры используются при малых производительностях и низких давлениях или в качестве вакуумных насосов. Гидравлические мембранные компрессоры используются для получения высоких давлений. Винтовые компрессоры Принцип действия ротационных компрессоров объемного действия с поршнем в форме винта был разработан в 30-е годы, когда потребовались высокопроизводительные компрессоры, способные стабильно работать в различных условиях. Основными частями винтового компрессора являются ведущий и ведомый роторы, которые вращаются навстречу друг другу, в то время как пространство между ними и корпусом уменьшается. Каждый из винтовых элементов имеет постоянную, присущую ему степень повышения давления, которая зависит от их длины, шага пинта и формы выпускного отверстия. Для получения наибольшего кпд степень повышения давления должна соответствовать требуемому рабочему давлению. Винтовой компрессор не оснащен клапанами, и в нем отсутствуют механические силы, вызывающие разбалансировку. Это значит, что он может работать при высокой скорости вращения вала, и его конструкция позволяет получить высокую величину потока при малых габаритных размерах. Осевое усилие, зависящее от разности давлений между входом и выходом компрессора, должно приниматься подшипниками. Винт, который первоначально был симметричным, в дальнейшем видоизменился и приобрел различные асимметричные геликоидальные (спиральные) профили. Безмасляные винтовые компрессоры В первых винтовых компрессорах, так называемых безмасляных компрессорах, или компрессорах с сухим сжатием, винт имел симметричный профиль и в камере сжатия не использовалась жидкость. В конце 1960-х годов были внедрены высокоскоростные безмасляные винтовые компрессоры с асимметричным профилем винта. Новый профиль винта, благодаря уменьшению внутренних утечек, позволил значительно повысить кпд. В компрессорах с сухим сжатием для синхронизации вращающихся навстречу друг другу роторов используется внешняя зубчатая передача. Так как роторы не соприкасаются ни друг с другом, ни с корпусом компрессора, в камере сжатия отдельной смазки не требуется. Поэтому в сжатом воздухе совершенно отсутствует масло. Роторы и корпус изготавливаются с высокой точностью, чтобы уменьшить утечку воздуха со стороны нагнетания в сторону всасывания. Полная степень повышения давления ограничивается разностью температур на впуске и выпуске. Поэтому безмасляные винтовые компрессоры зачастую изготавливаются с несколькими ступенями. Безмасляные винтовые компрессоры с нагнетанием жидкости Винтовые компрессоры с нагнетанием жидкости охлаждаются и смазываются жидкостью, которая нагнетается в камеру сжатия, а также зачастую и в подшипники компрессора. Жидкость предназначена для охлаждения и смазки компрессорного элемента, а также для уменьшения обратной утечки воздуха в сторону воздухозабора. В настоящее время для этих целей чаще всего используется масло из-за его хороших смазочных свойств, но могут применяться и другие жидкости, например вода. Винтовые компрессорные элементы с нагнетанием жидкости могут изготавливаться с большой степенью повышения давления, и поэтому для давлений до 13 бар обычно достаточно одной ступени сжатия. Малые обратные утечки в элементе означает также, что эффективно работают даже относительно небольшие компрессоры. Зубчатый компрессор Компрессорный элемент зубчатого компрессора состоит из двух роторов, которые вращаются в камере сжатия навстречу друг другу. Процесс сжатия состоит из этапов впуска, сжатия и выпуска.