3.5. Винтовые объёмные компрессоры типа Элиот Лисхольм.

Разновидностью объёмных компрессоров являются винтовые компрессоры. Схема такого компрессора показана на рис. 3.20, а внешний вид его роторов – на рис. 3. 21.

Рис. 3.20. Продольное сечение компрессора типа Elliot.

Видно, что конструктивно винтовые компрессоры близки к роторно – лопастным с винтовыми роторами. Однако, у винтовых угол смещения осей роторов относительно оси вала более велик. Т. е. шаг винта значительно более существенен. Роторы винтового компрессора в процессе работы так же как и у роторно – лопастных компрессоров не соприкасаются друг с другом, а также с корпусом компрессора, располагаясь друг относительно друга с минимальными зазорами. Воздух, заполняющий винтовые впадины ведомого ротора, проталкивается зубьями ведущего ротора со стороны всасывания к стороне нагнетания и таким образом сжимается.

По сравнению с роторно – лопастными нагнетателями типа Рут винтовые компрессоры имеют более высокие к. п. д. и допускают более высокие степени повышения давления воздуха.

Рис. 3.21. Внешний вид роторов винтового компрессора типа Elliot Lysholm (Эллиот Лисхольм).

Р оторы и корпус не охлаждаются и поэтому процесс сжатия происходит с показателем политропы, большим, чем k. Конечно между ними имеются утечки заряда при нагнетании. Почти постоянный наклон линий n = Const к оси ординат независимо от частоты вращения обусловливается тем, что утечки в зазоры являются функцией только времени и разности давлений, но не частоты вращения. Как видно на рис. 3.22, к. п. д. компрессора достигает высокого значения 82 % (включая механические потери на трение), правда, для сравнительно низкой производительности ( 0,3 м³/с).

Рис. 3.22. Характеристика винтового компрессора типа Эллиот.

К преимуществам таких компрессоров относится их компактность, достигаемая высокой быстроходностью, а также отсутствие масла в нагнетаемом воздухе.

В целом, для объёмных компрессоров можно выделить следующие особенности.

1. Линии n = Const на характеристиках Р₂/Р₁ = f (V) расположены с крутым наклоном, благодаря чему с возрастанием степени повышения давления происходит лишь небольшое уменьшение производительности. (Аналогичный вывод даёт анализ характеристик вида Р₂/Р₁ = f (n)).

2. Степень повышения давления в широких пределах не зависит от частоты вращения, т. е. и при малой производительности может быть достигнута высокая степень повышения давления.

3. Отсутствует область неустойчивой работы компрессора. Он может работать во всём диапазоне характеристики, определяемой размером компрессора.

4. Производительность (объёмный расход) приблизительно линейно пропорциональна частоте вращения и практически не зависит от степени повышения давления.

3.6. Компрессор объёмного типа с кольцевым поршнем.

Стремление уменьшить габариты компрессоров и их массу приводит к созданию различных других типов компрессоров. На рис. 3.23. показана схема и принцип работы компрессора с кольцевым поршнем. Такой компрессор был реально создан и применялся на крупных двухтактных дизелях. В корпусе компрессора размещён вытеснитель, вокруг которого с сохранением минимального зазора с ним и с корпусом может вращаться кольцевой поршень. Ось поршня размещена эксцентрично оси корпуса и вытеснителя. Ось кольцевого поршня совпадает с осью кривошипа коленчатого вала, ось которого совпадает с осью корпуса компрессора и его вытеснителя. Направление вращения оси поршня – по часовой стрелке. На схемах 1 – 5 последовательно показано, как полость А заполняется воздухом, так как она увеличивается в объёме (позиции 1, 2, 3). Затем полость А (далее она обозначена А’) начинает уменьшаться в объёме и происходит нагнетание сжатого воздуха (позиции 4, 5). Начиная от позиции 1 полость Б уменьшается в объёме, так что воздух из неё нагнетается к выпускному каналу (далее позиции 2. 3. 4). От позиции 5 начинается заполнение воздухом полостей А и Б. и так далее.

Рис. 3.23. Схема и принцип работы компрессора с кольцевым поршнем фирмы Броун Бовери. 1, 2, 3, 4, 5 – последовательные положения кольцевого поршня при вращении вокруг вытеснителя.

Принципиально, характеристики такого компрессора аналогичны характеристикам других компрессоров объёмного типа.

Очевидно, что принципиально в качестве компрессора применима например схема двигателя Ванкеля. Ясно, что такой компрессор обладает способностью более высокого подъёма давления. По характеристике и получаемым параметрам он сравним с поршневым компрессором с возвратно – поступательным движением рабочего органа. Однако, сам имеет привод от вращающегося вала, что и определяет его достоинства в части повышения частоты вращения. Т. е. он как бы занимает промежуточное место между объёмными компрессорами, например, лопастными, и объёмными поршневыми компрессорами. Однако, сложность обеспечения надёжного уплотнения поршня с помощью линейных уплотнителей, большие потери энергии на трение, необходимость смазки уплотнений, а следовательно возможность попадания масла в воздушный заряд, а также нагревание элементов компрессора из – за трения не позволяют с высокой эффективностью использовать такую конструкцию для создания компрессоров.