§ 117. Водокольцевые воздуходувки

Водокольцевые воздуходувки — разновидность ротационных пластинчатых компрессоров. Так как воздуходувки этого типа используются в основном для получения вакуума, они большей частью известны под названием вакуум-насосов. Такое название неточно определяет их назначение и характер процессов, протекающих в них.

Водокольцевые воздуходувки аналогичны по принципу действия и конструкции водокольцевым насосам.

Подача Q [м³/мин] водокольцевых воздуходувок

,

где λ=0,96 – коэффициент подачи; D₁ и D₂ – диаметр ротора соответственно у оснований и концов лопаток, м; а – минимальное погружение лопаток в водяное кольцо, м; l и δ – соответственно длина и толщина лопатки, м; z – число лопаток; L — длина лопатки по оси ротора, м; n – частота вращения ротора, мин^-1.

Одноступенчатые водокольцевые воздуходувки могут создавать давление до 0,5 МПа и обеспечивать подачу до 200 м³/мин. Высокий коэффициент подачи, обусловленный надежным уплотнением зазоров жидкостью, обусловил широкое применение водокольцевых воздуходувок для создания разрежения. Лучшие образцы этих воздуходувок обеспечивают вакуум до 98%. Существенный недостаток водокольцевых воздуходувок — их низкий общий кпд, составляющий около 0,25.

§ 118. Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры относятся, как и поршневые, к компрессорам объемного типа.

Работа винтового компрессора осуществляется следующим образом (рис. 81). В корпусе 4 компрессора вращаются два винтовых ротора: ведущий 1 и ведомый 2. Вращение ведущего ротора осуществляется через повышающий редуктор от приводного электродвигателя. При встречном вращении винтовых роторов выступы на их поверхности поочередно входят во впадины, сжимая и вытесняя из них воздух. Впадины ведущего ротора выполняют роль цилиндров, а роль поршней — выступы ведомого вала, которые, заполняя последовательно всю длину канала, образованного впадинами, постепенно сжимают воздух. При встречном вращении винтовых роторов помимо вытеснения воздуха вдоль винтовой линии наблюдается радиальное сжатие воздуха во впадинах ведущего ротора. Необходимая степень сжатия воздуха в винтовом канале достигается выбором шага винтовой линии и местоположения отводящего канала 3. Винтовые компрессоры, как и пластинчатые, имеют постоянную внутреннюю степень сжатия, не зависящую от давления в нагнетательном патрубке.

Для охлаждения сжимаемого воздуха и уплотнения зазоров в рабочие полости роторов подают масло с помощью двухсекционного шестеренного насоса. Масло отделяется от воздуха в воздухосборнике, из которого оно поступает в трубчатый холодильник и далее к фильтру. В винтовых компрессорах с сухим сжатием воздух охлаждается с помощью водяных рубашек в корпусе компрессора, а также промежуточного и концевого холодильников. Компрессоры этого типа изготавливают двухступенчатыми.

Подача Q [м³/мин] винтового компрессора

,

где λ=0,85÷0,92 – коэффициент подачи; F₁ и F₂ – площадь поперечного сечения винтовых впадин соответственно ведущего и ведомого роторов, м²; L — длина роторов, м; z — число впадин; n — частота вращения ведущего ротора, мин^-1.

Винтовые компрессоры могут обеспечивать подачу 3-250 м³/мин при конечном давлении 0,3 МПа (для одноступенчатых) и до 1,1 МПа (для двухступенчатых). Частота вращения роторов колеблется в пределах 3-30 тыс. мин^-1.

Основные преимущества винтовых компрессоров: небольшие массы и размеры; отсутствие клапанов; высокая динамическая уравновешенность; равномерная подача воздуха.

Основные недостатки винтовых компрессоров: сложность изготовления и ремонта, большой уровень шума при неблагоприятном спектре его частоты.

За последние годы винтовые компрессоры находят все более широкое применение в народном хозяйстве, в том числе и на обогатительных фабриках. Так, широко распространенная передвижная пневматическая установка ЗИФ-ШВ-5 оборудована винтовым компрессором (см. рис. 81).

Рис. 81. Винтовой компрессор