Спиральные компрессора для систем кондиционирования

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:Два вида спиральных компрессоровСкачать

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:СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОРСкачать

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:Спиральный компрессор: устройство и принцип работы.Скачать

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.

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.

Читайте также: Компрессор sanyo c sbn353h8d

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:Компрессор кондиционера Спиральный (Scroll). Разборка, что внутри?Скачать

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 Кондиционирования Воздуха - Детально. Компрессор, Конденсатор, ТРВ, Испаритель, Фреон R407FСкачать

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:Спиральный компрессор - устройство, принцип работыСкачать

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 собрать систему кондиционирования с нуля, какие компоненты нужно использовать.Скачать

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:Устройство и принцип работы компрессора кондиционераСкачать

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.

Читайте также: Ремонт компрессора подвески рендж ровер спорт

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:Как работает ротационный компрессор Принцип работы ротационного компрессораСкачать

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.).

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.

Читайте также: Самодельный масловлагоотделитель для компрессора своими руками

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.

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.

• 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-kompressora-dlya-sistem-konditsionirovaniya

  🌟 Видео

  Принцип работы спиральных компрессоровСкачать

  

  Лекция 5. Компрессоры кондиционеровСкачать

  

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

  

  Спиральный компрессор CopelandСкачать

  

  Спиральные компрессоры DSH и DSF | Cooling United Live 2020Скачать

  

  Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать

  

  Холод спиральный компрессор Copeland ZR, вскрытие и постановка диагнозаСкачать

  

  Спиральный цифровой компрессор Digital Scroll Copeland.Скачать

  

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

  

  Как работает компрессор кондиционераСкачать