Спиральные компрессор для фреона

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:Спиральный компрессор: устройство и принцип работы.Скачать

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:Холод спиральный компрессор Copeland ZR, вскрытие и постановка диагнозаСкачать

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:Как работает 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:Принцип работы спиральных компрессоровСкачать

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.

Видео:Два вида спиральных компрессоровСкачать

Области применения спиральных компрессоров

Накопленные отраслевые знания по холодильной технике и технологии обеспечили в XX веке значительный научно-технический прогресс, приведший к появлению многих новых типов компрессорного оборудования, в том числе и спиральных компрессоров.

Идея спирали известна человечеству более 3 тыс. лет. Спирали (от греч. speira — виток) — это кривые, закручивающиеся вокруг точки на плоскости (плоские спирали), например, архимедова спираль, гиперболическая спираль, логарифмическая спираль, или вокруг оси (пространственная спираль), например, винтовая линия. Но технически воплотить идею в жизнь человечество смогло лишь к концу XX века.

А началось все в 1905 г., когда французский инженер Леон Круа разработал конструкцию спирального компрессора и получил на нее патент. Однако в то время эта технология не могла быть реализована в жизнь, т.к. отсутствовала необходимая производственная база. Поэтому конструкцию работающего прототипа пришлось ждать до второй половины двадцатого века, т.к. для эффективного функционирования, в спиральном компрессоре необходимо обеспечение малого конструктивного зазора в сопрягаемых деталях (спиралях). Такая точность стала возможной только при прецизионной машинной обработке, разработанной в течение второй половины двадцатого века, чем и объясняется относительно недавнее появление спирального компрессора на рынке высокотехнологического оборудования. Реанимировал концепцию спиральных компрессоров физик Нильс Янг в 1972 г. Янг отдал идею сотрудникам фирмы «Arthur D. Little» (США). Руководство «Arthur D. Little» увидело высокий потенциал этой концепции и начало разработку возможной модели в январе 1973 г. Крупные производители холодильного и нефтехимического оборудования были очень заинтересованы в разработке компрессора принципиально новой конструкции, позволяющей достичь значительной эффективности. Уже в ходе испытаний прототипа было выявлено, что он обладает возможностью создания высокой степени сжатия и самой большой эффективностью из существовавших в начале 70-х гг., а также имеет высокие эксплуатационные характеристики (надежность, низкий уровень шума и т.п.).

Читайте также: Компрессоры митсубиси в москве

Затем «Arthur D. Little» предпринимает в конце 1973 г. значительные усилия по разработке действующей модели спирального компрессора для американской корпорации «Тгаnе». Немного позже многие крупные компании, например, «Copeland» (США), «Hitachi» (Япония), «Volkswagen1» (Германия), начинают интенсивные исследования и совершенствование конструкции спирального компрессора, осваивание технологии изготовления деталей.

Разработка прототипа шла медленнее. В конце 80-х гг. «Hitachi» и «Mitsui Seiki» (Япония) представили маслосмазывающий воздушный компрессор. Однако они являлись просто модификациями спиральных компрессоров. «Iwata Compressor» (Япония) заключила лицензионное соглашение с «Arthur D. Little» на разработку воздушного компрессора в 1987 г. В результате фирма «Iwata Compressor» первой в мире представила в январе 1992 г. «сухой» (без масла) прототип. Первоначальная мощность составляла 2,2 и 3,7 кВт. Основными преимуществами «сухих» спиральников «Iwata Compressor» по сравнению с поршневыми «сухими» являются: долговечность, надежность, низкий уровень шума и вибрации.

В настоящее время широкомасштабные исследования ведут все фирмы-производители компрессоров для холодильной промышленности. Спиральные компрессоры успешно выдержали испытания временем и активно начали вытеснять другие типы (особенно поршневые) с рынка холодильного оборудования, всего лишь за несколько лет заняв доминирующее положение на рынке кондиционирования и тепловых насосов. Они с каждым годом находят все большее применение в холодильной технике и системах кондиционирования воздуха. Это обусловлено тем, что они более надежны в эксплуатации, содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые, производят меньше шума и имеют больший ресурс эксплуатации.

Последние несколько лет объем производства быстро увеличивается, и к январю 2000 г. было произведено свыше 20 млн. компрессоров.

Спиральные компрессоры нашли применение во всех основных системах воздушного кондиционирования, включая сплит и мультисплит модели, напольные версии и в чиллерах, руф-топах (крышных кондиционерах) и тепловых насосах. Типичным применением является кондиционирование воздуха в квартирах, на кораблях, фабриках и больших зданиях, также на АТС, в процессах охлаждения и на транспорте. Широко используются в компрессорно-конденсаторных агрегатах, в системах «выносного холода» супермаркетов, в промышленном холоде и в транспортных установках, включая контейнеры. Границы холодопроизводительности постоянно увеличиваются и в настоящее время приближаются к 200 кВт при использовании многокомпрессорной станции.

Популярность спиральных компрессоров очень высока из-за широкой области применения, что объясняется их надежностью и многофункциональностью.

Бытовое (комфортное) кондиционирование.
Спиральные компрессоры отвечают требованиям этого сектора кондиционирования воздуха низким уровнем шума, компактными размерами, уменьшенной массой по сравнению с поршневыми.

Их характеристики, будучи более постоянными, лучше соответствуют требованиям комфортного кондиционирования. Однофазные электродвигатели (используемые для комнатного кондиционирования) не нуждаются в стартовых реле или конденсаторах. Они предпочтительны из-за своего минимального влияния на другие элементы контура.

Коммерческое кондиционирование.
Их холодопроизводительность более чем достаточна, чтобы удовлетворять требованиям коммерческого кондиционирования. Также применяются для кондиционирования воздуха в магазинах, туристических агентствах, офисах, банках, ресторанах, закусочных «фаст-фуд», барах и во многих других объектах. Кондиционеры со спиральными компрессорами — удачное техническое решение, особенно для агрегатов, работающих летом и круглогодично, а также — в режиме теплового насоса.

Тепловые насосы.
В тепловых насосах имеют преимущества в виде увеличения надежности перед другими типами компрессоров, используемых в тепловых насосах из-за возможности управления жидким хладагентом, поступающим в аварийных ситуациях в компрессор (без разрушения его составных элементов).

Холодильные агрегаты для компьютерных центров и АТС.
Эти направления требуют фактически непрерывной работы холодильных агрегатов, часто свыше 8000 ч/год. Особенно важно обеспечить для данных условий непрекращающуюся работу за счет постоянного сервисного обслуживания. При таких условиях спиральные компрессоры могут оказывать эффективное воздействие на снижение энергопотребления благодаря высокой эффективности.

Низкий уровень шума является еще одним фактором, позволяющим применять их в системах кондиционирования, часто устанавливаемых в самих кондиционируемых помещениях.

Автономные агрегаты «руф-топ».
Их наиболее типичным применением являются фабрики и продуктовые супермаркеты, где особенно необходимы преимущества высокой производительности, потому что это сектора, обычно характеризуемые высоким энергопотреблением систем воздушного кондиционирования и холодильных установок.

Надежность является еще одним важным вкладом, который вносят в общую экономию средств, при работе супермаркета, где непрерывность работы оборудования является решающим фактором.

Другие области применения.
Многофункциональность спиральных расширяет области их применения в технологических процессах, например, в автоклавах для очистки вина, системах охлаждения формовочных машин химической промышленности, холодильных системах, испытательных камерах, холодильном консервировании сырья биологического происхождения (мясопродуктов, плодов и овощей и т.д.), охлаждении безводноочищающегося оборудования (конденсация растворителей), переработки пищевого сырья и т.д.

Сейчас многие производители ведут активные рекламные кампании. Не менее активные антирекламные кампании ведут производители поршневых и винтовых компрессоров. Поэтому назрела необходимость по возможности объективного разбора преимуществ и недостатков.

Читайте также: Масло для компрессора abac pole position 241

В частности, широкие перспективы имеют спиральные компрессоры в реструктуризированных объектах распределительных холодильников, хладокомбинатов, овоще- и фруктохранилищах. С переходом страны на рыночные отношения значительно снизилась эффективность использования холодильных камер. Это вызвано ростом грузооборота из-за краткосрочного хранения грузов и недозагруженности холодильных камер. Например, на распределительных холодильниках, располагающих камерами вместимостью от 400 т и выше (90%), ранее использовалось до 100% емкостей, в настоящее время в связи с повышением грузооборота и сокращением сроков хранения — 25-40%.

Стоимость услуг по хранению грузов на распределительных холодильниках РФ сокращается с повышением степени загрузки холодильников с 25 до 100% в 2,1-2,5 раза, а удельный расход холода снижается в 4,1-4,4 раза.

При реструктуризации холодильных камер повышается степень загрузки холодильников, снижается себестоимость приведенного грузооборота, что в конечном итоге улучшает финансовое состояние предприятий.

Для охлаждения реструктуризированных холодильных камер (переход от камер вместимостью 400 т и выше на камеры вместимостью от 10 до 100 т) могут успешно применяться спиральные компрессоры с децентрализованной системой охлаждения, что помимо перечисленных достоинств позволит снизить хладоемкость системы, протяженность и количество трубопроводов, арматуры и тем самым обеспечить надежность и экологическую безопасность холодильных систем.

Видео:СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОРСкачать

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: Как выбрать бензиновый компрессор

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/spiralnye-kompressor-dlya-freona

  📹 Видео

  Спиральный компрессор - устройство, принцип работыСкачать

  

  Часть 2. Спиральные компрессоры Danfoss - модельный ряд, область работы и примеры примененияСкачать

  

  Спиральный компрессор CopelandСкачать

  

  Спиральный компрессорСкачать

  

  Мобильный ресивер для компрессора как выкрутить кран из баллона фреонСкачать

  

  Компрессор старого холодильника для эвакуации фреона из кондиционераСкачать

  

  Спиральные компрессоры DSH и DSF | Cooling United Live 2020Скачать

  

  Часть 3. Спиральные компрессоры Danfoss серии MLZ - номенклатура, конструкция и принцип работыСкачать

  

  Спиральные компрессоры SIAM КОМПЛЕКТ ГРУПСкачать

  

  Обзор компрессоров рефрижераторных контейнеров. Чем отличается спиральный рефконтейнер от поршневогоСкачать

  

  Зачем отделитель жидкости роторному компрессору.Скачать

  

  Как работает ротационный компрессор Принцип работы ротационного компрессораСкачать

  

  СУМКА ДЛЯ ВОЗДУХА ИЗ БАЛЛОНА ОТ ФРЕОНАСкачать

  

  Спиральный цифровой компрессор Digital Scroll Copeland.Скачать