Система смазки спирального компрессора

Большой удельный вес механического трения в спиральном компрессоре требует организации надежного смазывания трущихся узлов. Помимо известных функций, выполняемых маслом в роторных компрессорных машинах, добавляется еще одна – охлаждение деталей компрессора, а точнее снижение градиента температуры в его основных деталях – спиралях.

Периферия спирали находится в среде поступающего на всасывание рабочего вещества и им охлаждается. Центральная часть спиралей нагревается от сжатого рабочего вещества и от трения торцевых уплотнений спиралей о днище платформ. Особо нагревается центральная часть неподвижной спирали возле выпускного отверстия, где интенсивен теплообмен между движущимся газом и металлом платформы. Не имея возможности свободно расширяться, центральная часть платформы, стянутая не менее нагретой периферией, словно обручем, выпучивается. Увеличиваются зазоры в этой наиболее важной зоне, ухудшаются показатели машины, но могут возникнуть и более неприятные явления. Во избежание этого центральная часть платформы нуждается в более интенсивном охлаждении. Актуальность этой задачи особенно велика для низкотемпературных холодильных спиральных компрессоров.

На рис.1 показана конструктивная схема спирального компрессора, где эти проблемы нашли разрешение.

Подвижная спираль имеет типовую конструкцию. В ее полый хвостовик вставлен эксцентрик ведущего вала 16 и роликовый подшипник 23. Противоповоротные устройства (каждое – всего их три) состоят из эксцентрикового валика 6 и подшипников 5 и 7, преобразуют движение ведущего вала в планетарное движение спирали. Подвижная спираль опирается на кольцо 8, состоящее из графита с наполнителями из тефлона, и скользит по нему.

Газ, поступая через отверстие 4 неподвижной платформы 2, после сжатия нагнетается через отверстие 3, нагревая при этом центральные части платформ спиралей. Для уменьшения нагрева через штуцер 13, а также через сверления в валу (осевое 26 и радиальное 25) подается масло в подшипник 23, а затем в полость 24, где охлаждает центральную часть подвижной спирали 1. Одновременно сила давления масла на дно ниши хвостовика снимает часть осевой газовой нагрузки, действующей на подвижную спираль.

Из полости 24 по сверлению 22 через штуцер 21 отработанное масло направляется в теплообменник 17, где охлаждается, после чего насосом 15 вновь подается автономной подачей масла через штуцер 12, а отвод его через штуцер 18. Для исключения попадания масла в полость 10 из подшипников 20 и 23, а также утечки его по валу из подшипника 19 служат уплотнительные кольца 9, 11 и 14.

На приведенном примере подтверждается общая тенденция организации системы смазывания спирального компрессора – стремление к автономному подводу смазки к основным узлам трения в компрессоре.

Видео:Устройство винтового компрессора (Mann+Hummel)Скачать

Конструкция и принцип действия спиральных компрессоров

Конструктивная схема спирального компрессора включает две спирали, ведущий вал с эксцентриком, корпус и другие узлы, обеспечивающие заданное движение и правильное взаимодействие деталей компрессора.

Вблизи ее оси имеется отверстие А для выхода сжатого газа и два отверстия для его входа. Другая спираль – подвижная, имеет хвостовик В, которым шарнирно соединяется с эксцентриком ведущего вала. Оси спиралей смещены на величину ε0, равную эксцентриситету вала, оставаясь параллельными между собой. Между спиралями две (или больше) всегда парные замкнутые полости, объем которых при относительном движении спиралей изменяется.

В положении, показанном на рис.1, две внешние парные полости заполненные газом, две внутренние – соединены с окном нагнетания А.

Подвижная спираль не может вращаться вокруг своей оси. Она должна совершать только орбитальное движение по окружности радиусом ε0, вокруг оси неподвижной спирали (может быть и иная траектория).

Принцип действия спирального компрессора иллюстрирует рис. 2, на котором показаны взаимные положения спиралей при перемещении подвижной спирали по круговой орбите через 90º.

Цикл всасывания (раскрытие и закрытие внешних ячеек) совершается за один оборот вала компрессора с эксцентриком. Затем он повторяется.

Цикл сжатия и выталкивания газа длится дольше, примерно от 2 до 2,5 и более оборотов в зависимости от угла закрутки спирали и размера окна нагнетания, расположенного рядом с «носиком» неподвижной спирали.

Рабочий цикл спирального компрессора совершается за один оборот (проход) подвижной спирали по своей орбите.

Следует обратить внимание на то, что одновременно с процессом сжатия и последующим вытеснением газа в одной паре полостей проходит образование новой пары полостей, их постепенное заполнение свежим газом в течение всего цикла, затем процесс повторяется.

Важны узлы компрессора, обеспечивающие орбитальное движение подвижной спирали и предотвращающие ее поворот вокруг собственной оси. Эти устройства имеют различное конструктивное оформление. В качестве противоповоротного устройства применяются: муфта Ольдгейма, поводковое, шестеренчатое и другие устройства.

Орбитальное движение подвижной спирали предъявляет специфические требования к конструкции упорного подшипника, который, помимо его прямого назначения, в ряде случаев может выполнять функции устройства, удерживающего спираль от вращения вокруг своей оси.

Классификация спиральных компрессоров проводится по конструктивным признакам и подразделяются на:
– вертикальные и горизонтальные по расположению вала. В горизонтально расположенных спиральных компрессорах, например, у транспортного кондиционера с параллельным расположением вала спирального компрессора и продольной оси транспортного средства, труднее обеспечить надежную работу системы смазывания компрессора;
– герметичные, бессальниковые и сальниковые. Применение того или иного типа зависит от назначения и условий эксплуатации, а также от рода сжимаемого рабочего вещества;
– одинарные и сдвоенные. Одинарные имеют по одной подвижной и неподвижной спирали, а у сдвоенных имеются две неподвижные спирали, между которыми установлены две подвижные, имеющие общий эксцентриковый вал;
– одно, двух-, и многоступенчатые с различным расположением ступеней по отношению к двигателю;
– с клапаном на нагнетании и без него;
– маслозаполненные, сухого сжатия и с впрыском охлаждающей, в том числе быстро испаряемой жидкости (например, холодильного агента).

Читайте также: Компрессор кратон 250 40

По типу профиля и числу заходов спиралей различают:
– спираль Архимеда;
– эвольвентную спираль;
– одно, двух-, и многозаходные спирали;
– с кусочно-окружными элементами.

Основное требование к геометрии спиралей – обеспечение образования замкнутой полости во всем диапазоне изменения угла поворота ротора от начала до конца процесса сжатия.

По функциональному назначению спирали подразделяются на спиральные компрессоры общего назначения, холодильный, вакуумный насос, детандер (расширительная машина – спиральная турбина).

Область применения спиральных компрессоров по давлению нагнетания ориентировочно лежит в пределах 0,7…1,2 МПа, а по производительности 6…100 м³/ч. Наиболее широко они используются в системах кондиционирования воздуха на автомобильном и железнодорожном транспорте и в жилых помещениях, в торговом холодильном оборудовании, в тепловых насосах и водоохлаждающих холодильных машинах. Наиболее распространенная область применения спиральных компрессоров находится в диапазоне холодопроизводительностей от 1 до 20 кВт.

Видео:Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать

Принцип работы спирального компрессора

Видео:Как работает спиральный компрессорСкачать

Спиральный компрессор

Спиральный компрессор — устройство для сжатия газа (воздуха или хладагента), за счет уменьшения его объема в камерах, образованных поверхностями спиралей.

Спиральные компрессоры используются в системах кондиционирования, охлаждения, нагрева, в автомобилях, в криогенных и холодильных системах, в качестве вакуумных насосов.

Видео:Система смазки компрессора КТ7Скачать

Устройство и принцип работы спирального компрессора

Существует несколько типовых конструкции спиральных компрессоров.

Наиболее распространенный вариант — использование двух спиральных элементов, установленных с эксцентриситетом. Один из этих элементов подвижный, другой нет.

Конструкция компрессора с одной подвижной спиралью

Спиральный компрессор показан на рисунке.

В герметичном корпусе размещен электродвигатель, который приводит во вращение вал. В верхней части корпуса установлена неподвижная спираль. На валу установлена подвижная спираль, которая может перемещаться по направляющим совершая сложное движение относительно неподвижной спирали.

В результате перемещения между спиралями образуются камеры (карманы), объем которых при дальнейшем движении уменьшается, и как следствие газ находящийся в этих карманах сжимается.

Принцип работы такого компрессора показан в ролике:

Также встречаются компрессоры с двумя подвижными спиралями, совершающими вращательное движение относительно разных осей. В результате вращения спиральных элементов также образуются камеры, объем которых при вращении уменьшается.

В большей степени от представленных выше вариантов отличается компрессор, в котором жесткий элемент выполненный в форме архимедовой спирали воздействует на гибкую упругую трубку. По принципу работы такой компрессор схож с перистальтическим насосом. Такие спиральные компрессоры обычно заполнены жидкой смазкой для снижения износа гибкой трубки и отвода тепла. Такие компрессоры часто называют шланговыми.

Динамические клапаны

В спиральных компрессорах клапан на всасывании не нужен, т.к. подвижная спираль сама отсекает рабочую камеру от канала всасывания. В линии нагнетания спирального компрессора может устанавливаться динамический клапан, который не допускает обратного потока и, как следствие, вращения спирали под действием сжатого газа при выключенном двигателе. При этом следует учитывать, что динамический клапан создает дополнительное сопротивление в линии нагнетания.

Динамические клапаны устанавливают в линии нагнетания средне- и низкотемпературных компрессоров Copeland, предназначенных для холодильной техники.

Видео:Два вида спиральных компрессоровСкачать

Достоинства спиральных компрессоров

Спиральный компрессор работает более плавно, и надежно, чем большинство других объемных машин. В отличие поршней, подвижная спираль может быть идеально уравновешена, что сводит к минимуму вибрацию.

Отсутствие мертвого объема в спиральных компрессорах обуславливает повышенную объемную эффективность.

Спиральные компрессоры обычно обладают меньшей пульсацией чем поршневые компрессоры с одним поршнем, но большей чем много поршневые машины.

Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей, по сравнению с поршневыми, что, теоретически, обеспечивает их большую надежность.

Спиральные компрессоры, как правило, очень компактны и не требуют пружиной подвески, вследствие плавной работы.

Видео:СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОРСкачать

Недостатки спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры чувствительны к загрязнению перекачиваемого газа, т.к. мелкие частицы могут оседать на поверхности спирали, что не позволит обеспечить достаточную герметичность рабочей камеры.

Вал спирального компрессора должен вращаться только в одном направлении.

Видео:Схема работы компрессора Atlas CopcoСкачать

Регулируемые спиральные компрессоры

Долгое время спиральные компрессоры выпускались без возможности регулировки производительности. При необходимости уменьшить подачу использовалось частотное регулирование приводного электродвигателя, либо перепуск части газа из линии нагнетания в линию всасывания.

В настоящее время регулируемые спиральные компрессоры производятся компанией Emerson. В этих компрессорах может изменяться расстояние между осями вращения спиралей, при необходимости это расстояние можно выбрать таким, что между спиральным элементами не будут образоваться камеры, а значит подача компрессора будет рана 0. Чередуя два различных рабочих состояния (холостой и рабочий ход) с помощью электронного управления, можно добиться требуемой производительности.

Читайте также: Шланг для компрессора автомобильного с зажимом

Во время процесса сжатия одна спираль остается неподвижной (зафиксированной), а вторая совершает орбитальные (но не вращательные) движения (орбитальная спираль) вокруг неподвижной спирали. По мере развития такого движения, области между двумя спиралями постепенно проталкиваются к их центру, одновременно сокращаясь в объеме. Когда область достигает центра спирали, газ, который теперь находится под высоким давлением, выталкивается из порта, расположенного в центре. Во время сжатия несколько областей подвергаются сжатию одновременно, что позволяет осуществлять процесс сжатия плавно.

И процесс всасывания (внешняя часть спиралей), и процесс нагнетания (внутренняя часть спиралей) осуществляются непрерывно.

1. Процесс сжатия осуществляется путем взаимодействия орбитальной и неподвижной спиралей. Газ попадает во внешние области, образованные во время одного из орбитальных движений спирали.

2. В процессе прохождения газа в полость спиралей всасывающие области закрываются.

3. Т. к. подвижная спираль продолжает орбитальное движение, газ сжимается в двух постоянно уменьшающихся областях.

4. К тому времени, как газ достигнет центра, создается давление нагнетания.

5. Обычно во время работы все шесть областей, наполненных газом, находятся в различных стадиях сжатия, что позволяет осуществлять процессы всасывания и нагнетания непрерывно.

Преимущества

1. Отсутствие всасывающих и нагнетательных клапанов.

2. Практически отсутствует мертвый объем.

3. Процесс нагнетания практически непрерывный.

4. Низкий уровень вибрации и шума.

5. Высокая эффективность и простота в обслуживании.

6. Стабильность работы при попадании в зону сжатия механических примесей, продуктов износа или жидкого хладагента.

Видео:Холод спиральный компрессор Copeland ZR, вскрытие и постановка диагнозаСкачать

Библиотека — Полезная информация

Данный материал посвящён воздушным спиральным компрессором.

Краткое содержание статьи и какие вопросы мы сегодня рассмотрим:

• краткая история спиральных компрессоров от возникновения идеи до производства первых коммерческих моделей;
• конструкции принцип действия спиральных компрессоров (сделаем акцент на работе спирального блока);
• области применения (озвучим основные);
• преимущества и недостатки спиральных компрессоров;
• в конце мы подведём итог.

Спиральный компрессор — это машина объемного сжатия, то есть повышение давления газа происходит за счет уменьшения объема рабочих полостей. Основные технические принципы и идеи, на базе которых можно было приступить к производству спиральных компрессоров проскальзывали уже в конце 19 века, но непосредственно до производства первой коммерческой модели дело дошло только в 1983 году. Японская компания Hitachi выпустила первый спиральный компрессор, который был использован в воздушном кондиционере. То есть сжимал компрессор не воздух, а хладагент.

Речи о масштабном производстве тогда не стояло, так как, несмотря на несложную с первого взгляда конструкцию спирального компрессора, для их массового изготовления требуется высокий уровень технологической подготовки производства. Поэтому между появлением идеи и ее реализацией прошло около века, так как лишь в начале 2000-х годов появилось оборудование, которое позволило с необходимой точностью обрабатывать детали для создания рабочих элементов в промышленных масштабах.

Сегодня же, ситуация выглядит совсем иначе, и эти аппараты производятся по несколько миллионов штук в год. Чаще всего речь идет о холодильных спиральных компрессорах, которые используются в кондиционерах, холодильниках и так далее. Но дальше говорить будем только о воздушных компрессорах. И хотя сжатие и хладагента и воздуха осуществляется по одному принципу, конструкции воздушного и холодильного компрессоров значительно отличаются. Поэтому давайте посмотрим из каких же узлов и элементов у нас состоит воздушный спиральный компрессор и как он вообще работает.

В качестве примера мы выбрали установку, которая нам отлично подходит с точки зрения наглядности. Итак, что мы тут видим: электродвигатель, крутящий момент от которого, с помощью ременного привода, мы передаем на спиральный блок, где и происходит сжатие воздуха. Здесь расположены воздушные фильтры, которые устанавливаются на режим всасывания, концевой охладитель, панель управления, обратный клапан и, в нашем случае, есть ресивер, хотя некоторые спиральные компрессоры поставляются без него.

Основным элементом, конечно же, является спиральный блок не только потому что здесь происходит сжатие воздуха, но и потому что он составляет около 60 процентов стоимости всего компрессора. Состоит он из двух спиралей: подвижной и неподвижной, уплотнения, корпуса, коленчатого вала, пальцев кривошипа, вентилятора охлаждения, приводного шкива и защитного кожуха. В собранном виде мы уже можем рассмотреть те самые полости, в которых воздух сжимается, когда подвижная спираль осуществляет орбитальное движение.

Принцип действия спирального блока мы разберём на основе холодильного спирального компрессора, так как сжатие хладагента происходит таким же образом, как и сжатие воздуха. Итак, после того как воздух прошел через воздушный фильтр, он попадает спиральный блок, где у нас имеется сразу две свободные полости. После небольшого пути подвижной спирали эти полости закрываются и начинают уменьшать, перемещаясь от периферии к центру, где у нас находится нагнетательное окно. В это время в блок попадает новая порция воздуха, таким образом мы имеем сразу несколько полостей с различными давлениями: атмосферное, промежуточное и давление нагнетания. И это даёт нам очень важное преимущество. Дело в том что у нас нет ярко выраженных границ между областью с высоким давлением и низким. Как, например, в случае с поршневым компрессором, где с одной стороны поршня давление нагнетания, а с другой — атмосферное, что может стать причиной значительных перетечек воздуха из области высокого давления в область с низким.

Читайте также: Описание принципиальной схемы компрессора

Благодаря отсутствию такой большой разницы давлений между полостями, в спиральных компрессорах удаётся значительно снизить нежелательные радиальные и тангенциальные перетечки. Радиальные — это между спиралями, а тангенциальные — между спиралями и корпусом. Чем меньше перетечек, тем выше КПД блока, соответственно ниже затраты на
электроэнергию.

Продолжая тему перетечек напомним, что в обычных компрессорах эта проблема решается при помощи масла, например, как в масслозаполненных винтовых или поршневых установках. Масло уплотняет зазоры и уменьшает перетекание воздуха по полостям сжатия. Но в нашем спиральном компрессоре сжатие сухое. С одной стороны — это очень хорошо, т.к. мы получаем безмасляный воздух хорошего качества, за что спиральные компрессоры и ценят. С другой стороны, без использования охлаждающей жидкости, то есть масла, мы не можем эффективно отводить тепло, которое выделяется при сжатии воздуха. Поэтому температура воздуха на выходе спирального блока может достигать 200 градусов. В качестве основного инструмента по отводу тепла у нас вступают разве что охлаждающие рёбра на крышке спирального блока и на этом всё, и в этом проблема.

Если вы просматривали характеристики спиральных компрессоров, то наверное заметили, что максимальное давление обычно ограничивается 10 барами. Именно этим и объясняются ограничение в давлении, так как без использования охлаждающей жидкости производить сжатый воздух до более высоких давлений в одной ступени нецелесообразно. Кроме этого, при давлении свыше 10 бар у нас значительно увеличится нагрузка мы подшипники, которые и так работают в тяжелых условиях, особенно подшипник на эксцентрике.

После спирального блока воздух через нагнетательное окно подает на концевой охладитель, после него — либо в ресивер, либо сразу потребителю. В целом, спиральный компрессор очень похож на привычный нам всем поршневой, только вместо поршневой головы у нас стоит спиральный блок.

Переходим к областям применения. Чаще всего спиральные компрессоры используются там, где необходим строго безмасляный сжатый воздух: медицина, стоматология, интенсивная терапия, анестезия, хирургия и так далее, достаточно серьезные области, где речь идет о здоровье, а иногда и жизни человека. Пищевое производство — область, где используются различное пневмооборудование, которое осуществляет такие действия как: фасовка продуктов, сортировка, смешивание, просеивание и упаковка. Разумеется, что в этих процессах возможен контакт сжатого воздуха с продуктами и наличие масляных примесей категорически запрещено. Также отметим, что спиральные компрессоры широко используются в полиграфии, фармацевтической и химической промышленностях.

Переходим к преимуществам и недостаткам. Преимущества производства безмасляного сжатого воздуха:

• именно благодаря этому спиральные компрессоры получили широкое применение даже несмотря на высокую стоимость;
• низкий уровень шума — очень важный аспект, который позволяет устанавливать спиральные компрессоры практически везде без ограничений, даже рядом с рабочим персоналом, в различных павильонах и так далее;
• относительно небольшое количество деталей по сравнению с другими типами компрессоров, например поршневыми, роторно-пластинчатыми или винтовыми, а как мы знаем, чем меньше деталей и прочих механизмов, тем выше надежность;
• малая масса и габариты;
• простота монтажа;
• относительно недорогое обслуживание (так как у нас нет масляного контура и нам не нужно менять масло, масляный фильтр, сепаратор как у винтовых компрессорных станций);
• высокая эффективность спирального блока из-за небольшого количества перетечек;
• возможность круглосуточной работы с небольшими перерывами.

• высокая стоимость (самый дешевый спиральный компрессор стоит около четырех с половиной тысячи евро, что сегодняшнему курсу приблизительно 400 тысяч рублей, по сути за эту сумму можно взять недорогой винтовой компрессор с системой подготовки сжатого воздуха, осушители и магистральные фильтры. Хотя получить технически безмасляный сжатый воздух не получится, но мы все равно получим воздух очень хорошего качества, поэтому цена спирального компрессора — основной аспект, который существенно замедляет выход оборудование этого типа в широкие массы);
• низкая ремонтопригодность (здесь речь идёт о спираль на блоке — если с ним что-то случится, то отремонтировать его не всегда удается и остается вариант только с полной заменой, однако, стоимость у него около 60 процентов стоимости всего компрессора.

Итог: спиральный воздушный компрессор — это достаточно специфическое и дорогое оборудование, которое целесообразно использовать в ситуациях, когда необходим технический безмасляный сжатый воздух хорошего качества, но в определенном небольшом интервале производительности и давления. Напоминаем, что серийное производство спиральных компрессоров началось относительно недавно и этот тип оборудования можно считать одним из самых молодых, поэтому мы можем предположить, что весь потенциал спиральных компрессоров с точки зрения энергоэффективности ещё не раскрыт.

Если в ближайшее время появится новое оборудование, которое бы могло хотя бы частично снизить затраты при изготовлении спиральных компрессоров, тем самым уменьшив окончательную стоимость, нам кажется, что альтернатив для производства безмасляного сжатого воздуха при давлении до 10 бар и производительность до трех кубов в минуту у спиральных компрессоров просто не будет.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/sistema-smazki-spiralnogo-kompressora

  💥 Видео

  модернизация системы смазки компрессора.Скачать

  

  Устройство спирального компрессора 3D.SCROLL.Скачать

  

  Компрессор FUBAG OLS 280/50 CM2 31381. Причина поломки. Важно знать о безмасляных компрессорах.Скачать

  

  Спиральный компрессор - устройство, принцип работыСкачать

  

  Замена масла и смотрового стекла спирального компрессора CopelandСкачать

  

  Компрессор ЗИЛ 130 Система смазкиСкачать

  

  Спиральный компрессор CopelandСкачать

  

  Компрессор ВР 8:2 2 с системой смазкиСкачать

  

  Система смазки компрессора ЗИЛ 130!Скачать

  

  Спиральный компрессор Performer серия PSHСкачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  Унос масла винтового компрессора, причина номер 1Скачать