Ротари-скромный компрессор
![]() |

Роторный компрессор -это тип газового компрессора , такого как воздушный компрессор , который использует механизм положительного расстояния вращения вращения. Эти компрессоры распространены в промышленных применениях и заменяют более традиционные поршневые компрессоры , где необходимы большие объемы сжатого газа, например, для больших охлаждений, таких как чиллеры или для систем сжатого воздуха для управления инструментами для воздуха, таких как оттычки , и ударные ключи . Для меньших размеров ротора неотъемлемая утечка в роторах становится гораздо более значительной, что приводит к тому, что этот тип механизма менее подходит для небольших компрессоров, чем поршневые компрессоры.
Винтовой компрессор идентичен винтовому насосу, за исключением того, что карманы захваченного материала постепенно уменьшаются вдоль винта, сжимая материал, удерживаемый в карманах. Таким образом, винт винтового компрессора асимметричен по его длине, в то время как винтовой насос симметричен.
Процесс сжатия газа вращающегося винта является непрерывным подметающим движением, поэтому очень мало пульсации или растущего потока, как это происходит с поршневыми компрессорами. Это также позволяет винтовым компрессорам быть значительно тише и производить гораздо меньше вибрации, чем поршневые компрессоры, даже в больших размерах, и приносит некоторые преимущества в эффективности.
Работающий
[ редактировать ]
Компрессоры вращаются с вращающимися видами, которые используют два очень близких спиральных спиральных роторов для сжатия газа. В компрессоре вращающегося вращающегося шарика, синхронизионные передачи гарантируют, что мужские и женские роторы сохраняют точное выравнивание без контакта, что приведет к быстрому износу. В роторном компрессоре с масляным маслом смазывание нефтяного масла соединяет пространство между роторами, обеспечивая гидравлическое уплотнение, так и переносит механическую энергию между роторами, позволяя одному ротору полностью управлять другим.
Газ попадает на сторону всасывания и перемещается через резьбы, когда винты вращаются. Роторы сетки заставляют газ через компрессор, а газ выходит в конце винтов. Рабочая зона представляет собой объем междолевой роторы между мужскими и женскими роторами. Он больше на конце впуска и уменьшается по длине роторов до выхлопного отверстия. Это изменение в объеме является сжатием.
Заряд впускного заряда вводится в конце роторов в большом клиренсе между долями мужского и женского пола. На конце впускного конца доля мужского пола намного меньше, чем у женского аналога, но относительные размеры обрабатывают пропорции по длине обоих роторов (самец становится больше, а самка меньше) до (тангенциально к порту разряда). Пространство зазора между каждым Пара лопастей намного меньше. Это уменьшение объема вызывает сжатие заряда, прежде чем представлено выходным коллектору. [ 1 ]

Эффективность этого механизма зависит от точно подходящих зазоров между спиральными роторами и между роторами и камерой для герметизации полостей сжатия. Однако некоторая утечка неизбежна, и высокие скорости вращения должны использоваться для минимизации соотношения скорости потока утечки по сравнению с эффективной скоростью потока.
В отличие от взрывов корней , современные винтовые компрессоры изготавливаются с различными профилями на двух роторах: мужской ротор имеет выпуклые доли, которые сочетаются с вогнутыми полостями женского ротора. Обычно мужской ротор имеет меньше дол, чем у женского ротора, так что он вращается быстрее. Первоначально винтовые компрессоры были изготовлены с симметричными профилями полости ротора, но современные версии используют асимметричные роторы, причем точные конструкции ротора являются предметом патентов. [ 2 ]
Размер
[ редактировать ]Возможности вращающихся компрессоров обычно оцениваются в лошадиных силах (HP), стандартных кубических футов в минуту ( SCFM )* и фунты на квадратный дюйм (PSIG) для единиц в диапазоне 5-30 л.с. сравнимы с типичным двухэтапным компрессором. По мере увеличения мощности существует значительная экономия масштаба в пользу роторных компрессоров. Например, компрессор составного компрессора на 250 л.с. представляет собой большой кусок оборудования, который обычно требует специальной основы, строительства жилья и высококвалифицированных жесткости для размещения оборудования. С другой стороны, вращающийся компрессор 250 л.с. может быть помещен на обычный цех, используя стандартный вилочный погрузчик . Внутри промышленности роторный компрессор с 250 л.с., как правило, считается компактным элементом оборудования.
Роторные компрессоры обычно доступны в диапазоне от 5 до 500 л.с. и могут производить воздушные потоки, превышающие 2500 SCFM. В то время как давление, полученное одностадийным винтовым компрессором, ограничено 250 фунтов на кв. Дюйм, двухступенчатый винтовой компрессор может обеспечивать давление до 600 фунтов на кв. Дюйм.
Роторные компрессоры, как правило, работают плавным с ограниченной вибрацией, что не требует специализированной основы или монтажной системы. Обычно вращающиеся компрессоры монтируются с использованием стандартных резиновых монтирующих монтирующих монтиров, предназначенных для поглощения высокочастотных вибраций. Это особенно верно в роторных компрессорах, которые работают на высоких скоростях вращения.
*В меньшей степени некоторые компрессоры оценены по фактическим кубическим футам в минуту ( ACFM ). Третьи оцениваются в кубических футах в минуту (CFM). Используя CFM [ 3 ] Оценить компрессор неверен, поскольку он представляет собой скорость потока, которая не зависит от ссылки на давление. т.е. 20 кубиков в 60 фунтов на квадратный дюйм.
История
[ редактировать ]Винт -компрессор был впервые запатентован в 1878 году Генрихом Кригаром в Германии , однако патент истек без строительства рабочей машины. [ 4 ] [ 5 ]
Современный компрессор винтового винтового спирала был разработан в Швеции Альфом Лишолмом, который был главным инженером в Ljungstroms Angturbin . Lysholm разработал винтовой компрессор, и в поисках способа преодоления всплеска компрессора в газовых турбинах . Лишолм сначала рассматривал воздуходувку типа корней , но обнаружил, что это не могло создать достаточно высокий коэффициент давления. В 1935 году Ljungstroms запатентовал спиральный винтовой компрессор, который затем был широко лицензирован для других производителей. Ljungstroms Angturbin AB был переименован в Svenska Rotor Maskiner (SRM) в 1951 году. [ 4 ] [ 6 ]
использовалась первая режущая машина Holroyd В 1952 году шотландская инженерная компания Howden для производства спиральных роторов компрессоров доли значительно сокращения как стоимости, так и времени производства. [ 4 ] [ 5 ]
В 1954 году Howden и SRM совместно разработали первый винтовой компрессор, затопленный маслом. Наводнение обеспечивало как охлаждение, что позволяло более высоким коэффициентам давления, так и устранение синхронизионных передач. Первый коммерчески доступный затопленный винтовой компрессор был введен в 1957 году Атласом Копко . [ 4 ] [ 5 ]
Шлот -клапаны были разработаны SRM в 1950 -х годах, что позволило улучшить контроль емкости, что было ограничивающим фактором для применения винтового компрессора. [ 4 ] [ 5 ]
Асимметричные роторы были сначала запатентованы SRM и впоследствии впоследствии были введены коммерчески. в 1969 году [ 4 ]
Приложения
[ редактировать ]Роторные компрессоры обычно используются для подачи сжатого воздуха для более крупных промышленных применений. Они лучше всего применяются в приложениях, которые имеют непрерывный спрос на воздух, такой как заводы для упаковки пищевых продуктов и автоматизированные системы производства, хотя достаточно большое количество прерывистых требований, наряду с некоторым хранилищем, также представляет собой подходящую непрерывную нагрузку. В дополнение к фиксированным блокам, роторные компрессоры обычно устанавливаются на прицепах буксировки и питаются небольшими дизельными двигателями. Эти портативные системы сжатия обычно называются строительными компрессорами. Строительные компрессоры используются для обеспечения сжатого воздуха для молотков, захватывающих инструментов, пневматических насосов, операций с песком и промышленных красок. Их обычно можно увидеть на строительных площадках и дежурные с экипажами по ремонту дорог по всему миру.
Винт воздушные компрессоры также обычно используются на буровых установках с роторными, DTH и RC, используемыми при применении добычи добычи и разведки, а также в службах нефтяных и газопроводов, таких как пневматические испытания или воздуховоды.
Без масла
[ редактировать ]В нефтяном компрессоре воздух полностью сжимается через действие винтов без помощи масляного уплотнения. В результате они обычно обладают более низкой максимальной способностью давления нагнетателя. Тем не менее, многоэтапные без масла компрессоров, где воздух сжимается несколькими наборами винтов, может достигать давления более 150 фунтов на кв. 3 /мин).
Без масляные компрессоры используются в приложениях, где увлеченные нефтяные переносы недопустимы, такие как медицинские исследования и производство полупроводников. Тем не менее, это не исключает необходимости фильтрации, поскольку углеводороды и другие загрязняющие вещества, проглощенные из окружающего воздуха, также должны быть удалены до точки использования. Следовательно, обработка воздуха, идентичная той, которая используется для винтового компрессора, используемого маслом, часто требуется для обеспечения качественного сжатого воздуха.
В небольших поршневых компрессорах домовладельцы -плотники иногда используют «без масляных» компрессоров, в которых нефть является ссылкой на не использование масла, а тефлоновые покрытия, постоянно прилипшие к ношению поверхностей.
Впрыскивается нефть
[ редактировать ]
В компрессоре вращающегося впрыскиваемого нефти нефти нефти впрыскивают в полости сжатия, чтобы помочь уплотнению и обеспечить охлаждение для заряда газа. Масло отделяется от потока разряда, охлаждается, отфильтрован и переработана. Масло захватывает неполярные частицы из входящего воздуха, эффективно уменьшая нагрузку частиц фильтрации частиц сжатого воздуха. Это обычно для некоторого увлекательного масла компрессора для переноса в потоку сжатого газа вниз по течению от компрессора. Во многих приложениях это исправляется сосудами коалесцира /фильтра. [ 7 ] Охлаждаемые охлажденные сжатые воздуховоды с внутренними холодными коалесцирующими фильтрами оцениваются для удаления большего количества нефти и воды, чем коалесцирующие фильтры, которые находятся вниз по течению от сушилок воздуха, потому что после охлаждения воздуха и влаги удаляется, холодный воздух используется для предварительного охлаждения горячих Входя в воздух, который согревает выходящий воздух. В других приложениях это исправляется с использованием приемных резервуаров, которые уменьшают локальную скорость сжатого воздуха, позволяя нефти конденсироваться, выпадать из воздушного потока и быть удаленным из системы сжатого воздуха с помощью конденсатного управления оборудованием.
Нефтяные затопленные винтовые компрессоры используются в самых разных применениях, включая сжатие воздуха, газовое охлаждение , обработку углеводородов и использование мощности из низких источников тепла. [ 8 ] Размеры варьируются от небольших воздушных компрессоров мастерской до 8400 кВт (11 300 л.с.) тяжелых промышленных компрессоров с выходными давлениями до 60 бар (870 фунтов на квадратный дюйм). [ 9 ] Новое масло затопленное винтовое воздушное компрессоры высвобождают <5 мг/м3 переноса масла. [ 10 ]
Смазочные материалы, полиалкиленгликоль (PAG), полиалфаолефин (PAO), минеральные масла
[ редактировать ]Масло PAG - это полиалкиленгликоль, который также называется полигликолем . PAG масло сжигает чисто, не оставляя остатка, и использовалось в качестве масла -носителя для твердых смазочных материалов для смазки с высокой температурной цепью. [ 11 ] Некоторые версии являются пищевыми и биоразлагаемыми. PAG -смазки используются двумя крупнейшими OEM -производителями воздушного компрессора США в роторных винтовых компрессорах. [ 12 ] PAG-инъецированные масляными компрессорами не используются для распыления краски, потому что PAG масло растворяет краски. Окрашивание реакции двухкомпонентных эпоксидных смол краски устойчивы к PAG масла.
Полигликолы не совместимы с смазками на основе минерального масла. Смесь полигликолей с минеральными маслами - это желатиновый, липкий беспорядок. [ 13 ] Силиконовая смазка переносит полигликолы. Один из производителей управления пневматическим управлением надевает кремниевую смазку на уплотнения и прокладки. [ 14 ] [ 15 ]
Минеральное масло (но не полиалкиленгликольное масло) смазываемые компрессоры рекомендуются для смазров минеральных масляных смазок, таких как пневматические высокоскоростные 4-направленные клапаны и воздушные цилиндры, которые работают без смазок минерального масла. Один из производителей оценил свои пневматические высокоскоростные 4-направленные клапаны с сроком службы 50 миллионов циклов, если не подвергается воздействию полигликольных масел. [ 16 ] [ 17 ]
Полиалфаолефиновое масло PAO совместимо с минеральными масляными смазками. [ 18 ]
Конический винтовой компрессор
[ редактировать ]Относительно недавно развитый конический винтовой компрессор фактически является удлинением конической спиральной спирали геротора . У него нет присущей утечки «продуха», который в хорошо спроектированных винтовых компрессорах отвечает за значительную утечку через сборку. Это позволяет гораздо меньшим роторам иметь практическую эффективность, поскольку при меньших размерах площадь утечки не станет такой большой частью площади накачки, как в прямых винтовых компрессорах. В сочетании с уменьшением диаметра ротора в форме конуса это также обеспечивает гораздо более высокие коэффициенты сжатия на одной стадии с более низкой выходной пульсацией. [ 19 ]
Схемы управления
[ редактировать ]Среди роторных компрессоров существует множество схем управления, каждая с различными преимуществами и недостатками.
Начать/остановка
[ редактировать ]В схеме управления запуска/остановки элементы управления компрессором применяют реле для применения и удаления питания на двигатель в соответствии с потребностями сжатого воздуха. Значительное хранилище требуется в большинстве случаев использования, если нагрузка прерывистой или плохо соответствует компрессору, требуемое хранилище часто будет больше, чем сам компрессор.
Загрузка/разгрузка
[ редактировать ]В схеме управления нагрузкой/выгрузкой компрессор остается непрерывно включенным в действие. Однако, когда спрос на сжатый воздух удовлетворен или уменьшается, вместо того, чтобы отключать питание с компрессором, активируется устройство, известное как слайд -клапан. Это устройство раскрывает часть ротора и пропорционально снижает емкость машины до 25% от возможностей компрессора, тем самым разгружая компрессор. Это уменьшает количество циклов запуска/остановки для электродвигателей по схеме управления запуска/остановки в компрессорах с электрическим управлением, улучшая срок службы оборудования с минимальными изменениями в эксплуатационных затратах. Когда схема управления нагрузкой/выгрузкой объединяется с таймером, чтобы остановить компрессор после заранее определенного периода непрерывно разгруженной операции, она известна как двойной контроль или автоматическая схема. Эта схема управления по -прежнему требует хранилища, поскольку существует только две ставки производства, доступные для соответствия потреблению, хотя значительно меньше, чем схема начала/остановки.
Модуляция
[ редактировать ]Вместо того, чтобы запускать и останавливая компрессор, скользящий клапан, как описано выше, непрерывно модулирует способность к требованию, а не контролируется шагами. Несмотря на то, что это дает последовательное давление на разгрузке в широком диапазоне спроса, общее энергопотребление может быть выше, чем с схемой нагрузки/разгрузки, что приводит к примерно 70% от энергопотребления полной нагрузки, когда компрессор находится в условиях нулевой нагрузки.
Из-за ограниченной регулировки энергопотребления компрессора относительно выходной емкости сжатого воздуха модуляция, как правило, является неэффективным методом управления по сравнению с дисками с переменной скоростью. Однако для приложений, где невозможно часто прекращать работу и резюме работы компрессора (например, когда компрессор управляется двигателем внутреннего комплекта и работает без присутствия приемника сжатого воздуха), подходит модуляция. Непрерывно переменная производственная скорость также устраняет необходимость значительного хранения, если нагрузка никогда не превышает емкость компрессора.
Переменное смещение
[ редактировать ]Используемые компателями компрессоров Quincy Compressor, Kobelco , Gardner Denver , Kaishan USA и Sullair , переменное смещение изменяет процент роторов винтового компрессора, работающего для сжатия воздуха, позволяя потоку воздуха обходить порции винтов. Несмотря на то, что это снижает энергопотребление по сравнению со схемой управления модуляцией, система нагрузки/выгрузки может быть более эффективной с большим количеством хранения (10 галлонов на CFM). Если большое количество хранилища не является практичным, система с переменным смещением может быть очень эффективной, особенно при более чем 70% от полной нагрузки. [ 20 ]
Одним из способов, которым может быть достигнуто смещение переменной, является использование нескольких подъемных клапанов на стороне всасывания компрессора, каждый из которых складывается в соответствующее местоположение на разрядке. В автомобильных нагнетателях это аналогично работе обходного клапана.
Переменная скорость
[ редактировать ]В то время как воздушный компрессор, приводимый в действие с помощью привода с переменной скоростью, может предложить самую низкую стоимость рабочей энергии без какого-либо значительного сокращения срока службы в течение надлежащего обслуживания компрессора нагрузки/разгрузки, инвертор с переменной частотой с переменной скоростью обычно добавляет значительный Стоимость проектирования такого компрессора, сокращение его экономических выгод по сравнению с компрессором нагрузки/разгрузки правильного размера, если спрос на воздух является постоянным. Тем не менее, привод с переменной скоростью обеспечивает почти линейную взаимосвязь между энергопотреблением компрессора и свободной доставкой воздуха, обеспечивающей наиболее эффективную работу в очень широком диапазоне спроса на воздух. Компрессору все еще придется ввести режим запуска/остановки для очень низкого спроса, так как эффективность все еще быстро снижается при низких уровнях производства из -за утечки ротора. В суровых условиях (горячих, влажных или пыльных) электроника дисководов с переменной скоростью, возможно, должна быть защищена, чтобы сохранить ожидаемый срок службы. [ 21 ]
Нагнетатели
[ редактировать ]
Нагнетатель типа с двумя скважинами является положительным устройством типа смещения, которое работает, проталкивая воздух через пару винтов с близлежащей толеранностью, похожими на набор червячных шестерни. Нагнетатели с двумя скважинами также известны как нагнетатели Lysholm (или компрессоры ) после их изобретателя Alf Lysholm . [ 22 ] Каждый ротор является радиально симметричным, но асимметричным. Для сравнения, обычные воздуходувки типа «корни» имеют либо идентичные роторы (с прямыми роторами), либо зеркальные роторы (с спиральными роторами). Мужественный ротор, производимый Whipple, имеет три доли, женские пять доли. Мужской ротор Кенн-Белл имеет четыре доли, женские шесть доли. У женщин в некоторых более ранних дизайнах было четыре. Для сравнения, у воздуходувок с корнями всегда есть одинаковое количество лепестков на обоих роторах, как правило, 2, 3 или 4.
Сравнительные преимущества
[ редактировать ]Роторный винтовой компрессор имеет низкие уровни утечки и низкие паразитические потери по сравнению с типом корней. Нагнетатель, как правило, управляется непосредственно из коленчатого вала двигателя через ремень или передачу. В отличие от нагнетателя типа Roots , двойник демонстрирует внутреннее сжатие, которое является способностью устройства сжимать воздух внутри корпуса, когда оно перемещается через устройство, а не полагаться на сопротивление потоку вниз по течению от разряда, чтобы установить увеличение давления Полем [ 23 ]
Требование высокопроизводительных методов производства , контролируемого компьютером, делает нагнетатель Supercharger типа винта более дорогой альтернативой другим формам доступной принудительной индукции. С помощью более поздних технологий стоимость производства была снижена, пока производительность увеличилась.
Все типы нагнетателя получают выгоду от использования промежуточного охладителя для уменьшения тепла, полученного во время перекачки и сжатия.
Четкий пример технологии, применяемой двуметражным в таких компаниях, как Ford , Mazda , Mercedes и Mercury Marine, также может продемонстрировать эффективность двойного винта. В то время как некоторые центробежные нагнетатели являются постоянными и надежными, они, как правило, не производят полного повышения до почти пикового оборота двигателя, в то время как нагнетатели с положительным смещением, такие как нагнетатели типа корней и типы двух свитантов, обеспечивают более непосредственное повышение. В дополнение к этому, нагнетатели с двумя скважинами могут сохранить разумный рост до более высокого оборота лучше, чем другие положительные нагрузки смещения.
Связанные термины
[ редактировать ]Термин «Вентилятор» обычно используется для определения устройства, размещенного на двигателях с функциональной необходимостью дополнительного воздушного потока, такого как 2-XT-дизельный двигатель , где необходимо положительное давление потребления, чтобы «поглощать» или четкие отработанные выхлопные газы из Цилиндр и поднимите свежий впускной заряд в цилиндр перед ходом сжатия. Термин «вентилятор» применяется к вращению, корням и центробежным компрессорам при использовании как часть автомобильной системы принудительной индукции . Термин «воздуходувка кабины» также используется для давления самолета для высокого полета, в котором использовались компрессоры типа корней, особенно в 1950 -х годах (см. Supercharger Marshall ).
Смотрите также
[ редактировать ]- Газовый компрессор
- Управляемый ротор компрессор
- Порессирующий компрессор
- Паровная сжатие охлаждения
- Воздушный компрессор с переменной скоростью
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Основы обработки природного газа .
- ^ Стосик, Никола; Смит, Ян К; Ковачевич, Ахмед; Муджич, Эльведин. «Геометрия винтовых роторов и их инструментов» (PDF) . Центр положительных компрессоров смещения, городской университет Лондон . Получено 9 июля 2016 года .
- ^ «0421004SX - компрессор SX» . 0421004sx .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон Браун, Ройс Н (март 1997 г.). Компрессор размер и выбор . Gulf Professional Publishing. С. 95–96. ISBN 0884151646 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Laing, Po (март 1968 г.). «Место винтового компрессора в охлаждении». Бумага, представленная в филиале Имех Гримсби . Институт инженеров -механиков (IMECHE).
- ^ Мехер-Хомджи, Сайрус Б. (1997). «Историческая эволюция турбомашины». Материалы 29 -го симпозиума турбомашины . Американское общество инженеров -механиков (ASME).
- ^ Технический центр обсуждает винтовые компрессоры с масляной, включая полную системную схему.
- ^ Абдан, с; Баша, н; Ковачевич, а; Стозик, n; Бирари, а; Асати, Н. (2019). «Разработка и конструкция энергоэффективных масляных винтовых компрессоров» . Серия конференций IOP: материаловая наука и инженерия . 604 (1): 012015. BIBCODE : 2019MS & E..604A2015A . doi : 10.1088/1757-899x/604/1/012015 . ISSN 1757-8981 . S2CID 202918803 .
- ^ «Компрессоры поставки добавки 2019 года». Компрессор Tech Two . Февраль 2019. ISSN 1085-2468 .
- ^ Bcas | Фильтрация и сушка сжатого воздуха, лучшие практики | Страница 3 (10 из 67)
- ^ «Синтетическое масло Polyalkylene Glycol, объяснено» .
- ^ Полиалкиленгликол Синтетическое масла PAG объяснено | Дэрил Битти, Dow Chemical Company и Martin Greaves, Dow Chemical Company
- ^ Полиалкиленгликол Синтетическое масла PAG объяснено | Дэрил Битти | Dow Chemical Company Martin Greaves, Dow Chemical Company | Смазка машины
- ^ http://cdn.norgren.com/pdf/en_8_900_935_lubricants.pdf imi norgren | Смазки сборки
- ^ https://www.dupont.com/products/molykote-44-light-high-temperaturation-grease.html molykote® 44 Light Hightemange Grease
- ^ Klüber Смазка | Переход от минерального масла / полиалфаолефина в полиалкиленгликоль
- ^ Пневматическая дивизия Parker
- ^ Пао масла | IKV Трибология
- ^ Дмитриев, Олли; Табота, Юджин; Эйрин, Ян Арбон; Fimeche, Ceng (2 февраля 2020 г.). «Миниатюрный вращающийся компрессор с коэффициентом сжатия 1:10» . Серия конференций IOP: материаловая наука и инженерия . 90 : 012055. DOI : 10.1088/1757-899X/90/1/012055 .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-04 . Получено 2010-07-22 .
{{cite web}}
: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ) - ^ http://www.plantservices.com/articles/2006/288.html
- ^ «Лишолмартичны» .
- ^ Двойной винт против корней нагрузки , Кенн Белл
