empty basket
Ваша корзина пуста
Выберите в каталоге интересующий товар
и нажмите кнопку «В корзину».
Перейти в каталог
empty delayed
Отложенных товаров нет
Выберите в каталоге интересующий товар
и нажмите кнопку
Перейти в каталог
Заказать звонок
г. Челябинск, ул. Каслинская, д. 26/А, пом. 14
Войти
artkompressor.ru
ПРОДАЖА УСТАНОВКА ОБСЛУЖИВАНИЕ
+7 (351) 270-98-14
+7 (351) 270-98-14
г. Челябинск, ул. Каслинская, д. 26/А, пом. 14
Пн-Пт: 9:30-18:30 Cб-Вс: Выходной
+7-904-812-9814
г. Тюмень, ул. Линейная, д. 15, оф. 72
Пн-Пт: 9:30-18:30 Cб-Вс: Выходной
Заказать звонок
artkompressor.ru
artkompressor.ru

Объемные компрессоры: роторные компрессоры

Объемные компрессоры с вращательным движением рабочего органа, сжимающего газ, называются роторными. Наиболее распространены следующие конструктивные типы роторных компрессоров:

  • ротационно-пластинчатые (одновальные) (рис. 1.8);
  • с качающимся ротором (одно-вальные) (рис. 3.29);
  • жидкостно-кольцевые (одноваль-ные) (рис. 1.16);
  • двухроторные нагнетатели типа Руте (двухвальные) (рис. 1.14);
  • винтовые (двухвальные и трех-вальные) (рис. 1.17) и др.

По характеру процесса сжатия газа роторные компрессоры можно разделить на три группы:

  1. компрессоры, в которых сжатие газа происходит в результате непрерывного изменения геометрического объема полостей сжатия (ротационно-пластинчатые компрессоры) ;

  2. компрессоры, в которых сжатие происходит вследствие обратного течения газа из нагнетательного трубопровода в камеру сжатия компрессора в момент ее соединения с нагнетательным трубопроводом. В компрессорах этого типа при вращении роторов происходит только перенос газа (при постоянных объемах и давлениях) из всасывающего трубопровода в нагнетательный;

  3. в третьей группе роторных компрессоров используются одновременно оба принципа, т. е. частичное сжатие за счет изменения геометрического объема камеры сжатия и сжатие до заданного давления обратным потоком газа из нагнетательной полости.

По кинематической схеме роторные компрессоры делятся на однороторные (ротационно-пластинчатые, с качающимся ротором и жидкостно-кольцевые) и многороторныё (винтовые, типа Рутc и др.).

Компрессоры с качающимся ротором

Компрессор с качающимся ротором (рис. 3.29) состоит из цилиндрического корпуса I, в котором эксцентрйчно расположен цилиндрический ротор 2, жестко соединенный с шибером 12, размещенным в пазу цилиндра. Уплотнение шибера достигается полуцилиндрическими направляющими II, с помощью которых создается возможность поступательного движения шибера. В цилиндре ротора расположен вал 3 с эксцентриками, которые соприкасаются с внутренней поверхностью цилиндра ротора через шарикоподшипники. При вращении вала ротор 2 совершает планетарное движение относительно оси вала, проходя около стенки цилиндра с небольшим зазором. Шибер 12 совершает кача-тельно-поступательное движение в направляющих II, поворачивая их в гнездах. Для избежания перетечки газа из нагнетательной полости во всасывающую, когда шибер полностью входит в паз цилиндра, компрессор снабжен нагнетательным клапаном.

При вращении вала по часовой стрелке ротор сжимает газ, находящийся в цилиндре с левой стороны. В это время в свободное пространство, образовавшееся с правой стороны ротора, из всасывающего патрубка поступает газ. В полости с левой стороны ротора газ сжимается до открытия нагнетательного клапана, после чего выталкивается в нагнетательный трубопровод. Сжатие газа происходит так же, как в поршневом компрессоре с самодействующими клапанами, т. е. конечное давление сжатия зависит от противодавления в нагнетательном трубопроводе.

Компрессор с качающимся ротором
Рис. 3.29. Компрессор с качающимся ротором
1 — корпус; 2 — ротор; 3 — вал с эксцентриками; 4 — противовес; 5 и 6 — шарикоподшипники; 7 — крышка ротора; 8 и 9 — крышки; 10 — нагнетательный клапан; 11 — направляющие шибера; 12 - шибер

При вращении эксцентрика ротор касается почти непрерывно своей образующей внутренней поверхности цилиндра компрессора, отделяя всасывающее отверстие от нагнетательного (зазор между ротором и цилиндром 0,1—0,15 мм). При вращении по часовой стрелке происходит одновременно с правой стороны ротора всасывание газа, а с левой — сжатие и нагнетание, всасывающий клапан отсутствует, всасывающее отверстие перекрывается ротором. Сжатие газа с левой стороны ротора начинается тогда, когда его образующая перейдет через нижнюю кромку всасывающего отверстия. Нагнетание заканчивается, когда ротор достигнет кромки нагнетательного окна. При дальнейшем движении ротора по образующей цилиндра нагнетательный клапан закрывается и начинается расширение газа, заключенного в мертвом пространстве.

На рио. 3.30 представлена схема кинематики движения ротора при вращении вала против часовой стрелки. Определим зависимость изменения объема цилиндра от угла поворота вала. Площадь поперечного сечения всасывающей камеры для первого полуоборота вала (α = 0 — π) обозначена Fk (α = 0, когда О'А совпадает с ОХ); для второго полуоборота (α = π — 2π) площадь поперечного сечения Fk.

Введем обозначения: R — ОА — внутренний радиус корпуса; r = О'В — радиус ротора; с = R — r — эксцентриситет.

При повороте вала на угол α (рис. 3.30) имеем соотношение
F = Fk + F'k = π (R2 - r2). (3.80)

Схема кинематики движения ротора при повороте вала
Рис. 3.30. Схема кинематики движения ротора при повороте вала
а — α ≤ π; б — γ — 2π — α

При α ≤ π, т. е. для первого полуоборота ротора, площадь поперечного сечения всасывающей камеры
Fk == пл. АОК — пл.ВО'К — пл.ВОО'.

Найдем угол β в зависимости от α. Из треугольников AOD и А00' имеем
AD = R sin α = АО' sin β.

Для второго полуоборота ротора, когда γ = 2π — α, Fk = F — F'k при условии, что F'k подсчитано при α≤π, а при α = π Fk — F'k.

Очевидно, что закономерность изменения площади поперечного сечения камеры со стороны нагнетания аналогична.

Зная расположение всасывающего и нагнетательного отверстий относительно оси шиберной коробки, можно с помощью вышеприведенного уравнения определить теоретический всасываемый объем газа (теоретический объем цилиндра зависит от его радиуса). Воспользуемся уравнением и выразим Fk через безразмерные величины:
Fk = π (R2 - r2) = π(R + R-c)(R-R + c) = π (2Rc — с2).

Следовательно, площадь поперечного сечения цилиндра компрессора при постоянном значении с зависит только от R2:
Fk ≈ R2.

Таким образом, теоретический объем всасываемого компрессором газа, м³/мин,
Vt = FkLn.

Соотношения основных размеров следующие: с =(0,11 ÷ 0,15)R, следовательно, r/R = 0,89 ÷ 0,85, L/R = 1,5 ÷ 3,0 (иногда цилиндр компрессора разделяют перегородкой). Ротор в этом случае состоит также из двух частей, эксцентрики которых смещены относительно друг друга под углом 180° для уравновешивания инерционных сил в механизме движения.

Частота вращения n = 500 ÷ 1000 об/мин.

Двухроторные компрессоры (компрессоры типа Рутc)

Двухроторные компрессоры (компрессоры типа Рутc) выполняются обычно двух- или трехлопастными. Равенство угловых скоростей вращения роторов обеспечивается синхронизирующими наружными шестернями. Между роторами при вращёнии сохраняется зазор 0,1— 0,2 мм, обеспечиваемый соответствующим профилем лопастей и отчасти синхронизацией. Достаточно малый зазор в любом положении роторов обеспечивается конфигурацией профиля роторов. Поэтому расчет и построение профиля роторов выполняются с особой тщательностью.

Назначение лопастных роторов компрессора этого типа состоит в переносе газа со стороны всасывания на нагнетание.

Различные положения роторов и схема движения газа показаны на рис. 3.31. Газ, заключенный в заштрихованных полостях при повороте роторов в указанном стрелками направлении, переносится в полость нагнетания. В момент соединения полостей VK и V'K с нагнетанием произойдет сжатие вследствие смешения с сжатым газом стороны нагнетания и затем выталкивание газа в полость нагнетания.

Схема двухроторного компрессора
Рис. 3.31. Схема двухроторного компрессора
а — двухлопастного; б — трехлопастного

За полный оборот роторов в нагнетательную полость теоретически переносится количество газа: в двухлопастном роторе — четыре порции (4V), при трехлопастных роторах компрессора — шесть порций (6V).

Следовательно, теоретическая производительность компрессора с двухлопастными роторами
Vt = 4 fkLn, где n — частота вращения, об/мин; fk — площадь поперечного сечения полости V; L — длина цилиндра.

Коэффициент k зависит от формы профиля ротора: для двухлопастных 0,53—0,59; для трехлопастных 0,49—0,53. Коэффициент производительности Хпр = 0,65 -г- 0,85 (по данным испытаний).

Двухлопастной компрессор имеет большие габариты, чем трехлопастно# при одинаковых производительностях.

С целью уменьшения виброакустической активности периферийная окружная скорость ротора компрессора не должна превышать 40 м/с.

Отношение длины цилиндра к радиусу принимается L/R = 1,6÷3,0 для обеспечения минимальных утечек через зазоры. Указанное соотношение сохраняется для каждой секции многосекционных машин, разделенных поперечными перегородками.

Теоретическая индикаторная диаграмма двухроторного лопастного компрессора отличается от диаграммы порщневого компрессора.

На рис. 1.14 линия аb — линия всасывания, bс — повышение давления в цилиндре компрессора в момент , соединения с нагнетательной полостью (считаем, что повышение давления происходит мгновенно); се — линия выталкивания газа в нагнетательный трубопровод.

На диаграмме пунктиром показана линия сжатия газа в поршневом компрессоре. Заштрихованная площадь bcd соответствует дополнительной работе, которую необходимо затратить в двухроторном компрессоре по сравнению с поршневым.

Действительная мощность на валу, кВт, где Vд — производительность компрессора, м³/ч; рnr и рbc — давление всасывания и нагнетания, МПа; ηm — механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках, торцевых частей ротора о крышки, в шестернях и т. д. (ηm = 0,87 ÷ 0,94).


Возврат к списку