27 Спиральные компрессоры

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

Идея такой машины известна более ста лет, но реализовать ее и довести до промышленного производства и широкого применения удалось только в 80-е годы ХХ века. Причина та же, что и при разработке винтовых компрессоров не было достаточно точного оборудования для изготовления такой формы детали, как спирали.

В настоящее время в холодильной технике спиральные компрессоры используют в бытовых и транспортных кондиционерах, тепловых насосах, холодильных машинах малой и средней мощности до 50 кВт. Но расчеты показывают, что холодильную мощность спиральных компрессоров можно увеличить до 100 и более кВт по мере совершенствования их конструкции и технологии изготовления.

28 Классификация спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры классифицируются следующим образом: маслозаполненные; с впрыском капельной жидкости (например холодильного агента); сухого сжатия.

И, естественно, одно- и двухступенчатые с различным расположением ступеней по отношению к двигателю.

В зависимости от рода газа, мощности и других условий: герметичные, бессальниковые, сальниковые.

По типу применяемых спиралей: с эвольвентными спиралями, со спиралями Архимеда, с кусочно-окружными и т.д.

Существенно деление спиральных компрессоров на вертикальные и горизонтальные. В последних вал 1 расположен горизонтально (см. рисунок 65). В горизонтально расположенных спиральных компрессорах, например у транспортного кондиционера с параллельным расположением вала и продольной оси транспортного средства, труднее обеспечить надежную работу системы смазывания компрессора.

29 Достоинства и недостатки спиральных компрессоров

Основными достоинствами спиральных компрессоров являются:

1.Высокая энергетическая эффективность; их эффективный КПД достигает 80-86%;

2.Высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;

3.Хорошая уравновешенность; незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора; малые скорости движения газа в машине-все это обеспечивает ход машины с низким уровнем шума.

4.Быстроходность-число оборотов вала компрессора от 1000 до 13000 , и этот диапазон расширяется.

5.Отсутствие мертвого объема, малая доля протечек, и, следовательно, более высокий индикаторный КПД; всасываемый компрессором газ не соприкасается с горячими стенками деталей компрессора;

6.Процессы всасывания, сжатия и нагнетания “растянуты” по углу поворота вала и поэтому даже при большой частоте вала скорости газа невелики.

7.Отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на нагнетании;

8.Спиральный компрессор, как и винтовой, может работать по циклу с “дозарядкой”;

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

По сравнению с поршневыми компрессорами одинаковой мощности спиральный компрессор имеет следующие преимущества:

1. Более высокий КПД - на 10-15%;

2. Более высокий коэффициент подачи - на 20-30%;

3. Меньшие размеры - на 30-40%;

4. Меньшая масса - на15-18%;

5. Уровень шума ниже на 5-7 дБА;

6. Нет деталей, часто выходящих из строя - поршневых колец, клапанов.

7. Может работать с впрыском капельной жидкости, например, в маслозаполненном варианте, как и винтовой;

8. Меньшее число деталей, меньшая стоимость производства.

К недостаткам спиральных компрессоров надлежит отнести следующие:

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

2.На подвижную спираль действует сложная система сил: осевые, центробежные, тангенциальные, требующие грамотного расчета и уравновешивания, а, следовательно, и балансировки ротора.

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