разное

Спиральные компрессоры

В последние 20 лет в номенклатуре холодильных компрес­соров появился новый тип компрессоров объемного сжатия - спиральный компрессор.

Идея такого компрессора известна более 100 лет, но промыш­ленное производство этих компрессоров стало возможным только в условиях использования новых современных технологий обработки деталей. Первыми на рынок холодильного оборудования спиральные компрессоры поставили фирмы «Воск» (Германия) и «Copeland» (Бельгия), научным группам этих крупных производителей холо­дильного оборудования принадлежат и значительные научные разра­ботки в области исследования спиральных компрессоров. По мере совершенствования металообрабатывающих технологий, холодо - производительность этих компрессоров увеличивается.

В настоящее время в холодильной технике спиральные компрессоры входят в состав холодильных машин малой и средней производительности, работающих на рабочих веществах HFC - и HCFC-типа в торговой технике, бытовых и транспортных кондицио­нерах, тепловых насосах.

Спиральные компрессоры классифицируют: ® по методу уплотнения и охлаждения рабочей полости: масло - заполненные, сухого сжатия, со впрыском холодильного агента; « по количеству ступеней сжатия: одноступенчатые, двух­ступенчатые;

• по типу спирали: с эвольвентными спиралями, со спиралями Архимеда, с кусочно-окружными спиралями;

• по расположению спиралей в пространстве: вертикальные, горизонтальные.

Спиральные компрессоры могут быть сальниковыми, бессальниковыми и герметичными.

К преимуществам спиральных компрессоров относят: высо­кую энергетическую эффективность; высокую долговечность; высо­кую эксплуатационную надежность; хорошую уравновешенность; малую степень неравномерности вращения; малую скорость потока рабочего вещества в проточной части; малый уровень шума; быстроходность (от 16 до 200 сек1); отсутствие мертвого пространства; уменьшенный вредный подогрев пара от стенки; отсутствие клапанов; возможность работы на любом рабочем веществе; возможность работы по циклу Ворхиса (глава 13);

Сравнение с поршневыми компрессорами той же холодо­производительности демонстрирует дополнительные преимущества спиральных компрессоров, что широко используется в рекламной продукции заводов-изготовителей: более высокий индикаторный КПД - до 15%; более высокий коэффициент подачи - до 30%; меньшие габариты - до 40%; меньшая масса - до 20%; меньшие капитальные затраты.

Спиральные компрессоры не лишены и некоторых недостат­ков. К ним относятся: потребность в сложных металлообрабаты­вающих станках с программными обеспечениями; сложная баланси­ровка ротора двигателя из-за сложной системы действующих в механизме сил: осевых, тангенциальных, центробежных; дополни­тельные потери мощности при отсутствии нагнетательного клапана (по аналогии с винтовым компрессором).

Одна из возможных конструкций спирального компрессора представлена на рис.8.27. К основным элементам любого спирального компрессора относят: вал с эксцентриком, коренные подшипники, подвижную спираль, неподвижную спираль.

Расстояние между осями вала и эксцентрика называют эксцентриситетом е. Эта величина является важнейшим конструктив­ным параметром спирального компрессора.

Спирали (неподвижная и подвижная) имеют одинаковые размеры, но разные направления закрутки спирали (левая и правая). Неподвижная спираль стопорится в корпусе или крышке компрессора. Платформа неподвижной спирали имеет в центре отверстие для выхода сжатого рабочего вещества.

Для описания принципа действия спирального компрессора необходимо мысленно вставить одну спираль в другую и посмотреть на них с торца вала. Между стенками спирали образуются полости, некоторые из них замкнутые. Если осуществить вращение вала, то размеры (объемы) полостей будут изменятся. Изменение объемов полостей и их расположение относительно оси координат в плоскости рассматривают на примере упрощенного графического изображения компрессора (рис.8.28). Обозначим угол поворота вала <р.

Подвижная спираль совершает движение по определенной орбите (в данном случае - круговой - радиусом є вокруг оси неподвижной спирали).

Процесс всасывания - раскрытие и закрытие полостей, образованных внешними дугами спиралей, крышкой компрессора и платформой неподвижной спирали за один оборот вала ((рвс = 360°).

Процесс сжатия и нагнетания длится дольше, примерно, за (Рсж-наг-^20 ... 900°, в зависимости от угла закрутки спиралей и размеров нагнетательного отверстия.

Таким образом, теоретическая объемная производительность компрессора определяется объемом двух наружных полостей спиралей и частотой вращения вала

Vh=2-Vrn. (8.53)

Действительная объемная производительность спирального компрессора связана с теоретической коэффициентом подачи К =Vh 'Л - К сожалению, в современных публикациях еще не встре­чаются эмпирические зависимости для расчета коэффициента подачи спирального компрессора. Эта величина может быть определена только по усредненным экспериментальным данным заводов - изготовителей, часто присутствующим в рекламной продукции.