В процессе развития были изобретены и сконструированы компрессоры отличающиеся концепцией работы, конструкционными особенностями, размером и выходной мощностью. При этом наибольшую популярность и распространение получили устройства, рабочим элементом в которых являются винты. Благодаря оригинальному конструкторскому решению они показывают выдающиеся рабочие характеристики.
Конструкция
Аппараты, относящиеся к группе компрессоров винтового типа, могут различаться по конструкции, имея общий набор агрегатов характерный для всей линии. Части, входящие в состав компрессоров винтового типа, выполняют строго установленные задачи, обеспечивая бесперебойную работу установки в целом.
Составные части:
• Воздухозаборный воздушный фильтр – применяется для очистки воздушной массы поступающей из внешней среды. Чаще всего в состав устройства входит сразу два фильтрующих элемента. Первый отвечает за предварительную очистку воздуха поступающего в рабочую камеру. Второй, устанавливаемый перед входным клапаном, осуществляет окончательную фильтрацию.
• Входной (всасывающий) клапан – выполняет функции регулировки производительности установки. В большинстве конструкций клапан управляется пневматически. Регулировка нагрузки на установку осуществляется путем перевода клапана в холостой режим.
• Винтовой блок – является главным узлом, отвечающим за работу всех элементов. Он образуется совокупностью двух параллельных роторов винтового типа. Первый ротор имеет вогнутый, а второй выпуклый профиль винтов.
Роторы
В конструкцию роторов, входящих в состав винтовых компрессоров, входят такие части, как:
• Ременная передача – включает два шкива, передающие роторам установленную скорость вращения. Первый крепится непосредственно к винтовой паре, а второй к мотору.
• Двигатель электрический – обеспечивает преобразование электроэнергии во вращательное движение, с последующей передачей его винтовой паре при помощи муфты, редуктора или привода ременной передачи.
• Фильтр масла – обеспечивает процесс очистки масла в замкнутой системе, непосредственно перед подачей его в рабочую камеру.
• Маслоотделитель – металлическая емкость, с расположенной внутри решетчатой перегородкой. Выполняет функции сепарации масла и воздуха посредством фильтра.
• Термостат – регулирует наиболее подходящий для работы режим температуры. В случае если температура масла в установке ниже заданной, оно циркулирует в системе, минуя радиатор.
• Охладитель масла – отвечает за остывание масла, после выделения его из воздушного потока.
• Конечный воздуха охладитель – отвечает за окончательное охлаждение потока сжатого воздуха, подаваемого из устройства.
• Предохранительный клапан - поддерживает бесперебойную работу аппарата, предохраняя его от поломки. Клапан отводит избыточное давление в маслоотделителе, препятствуя выходу из строя всей системы.
• Совокупность труб – состоит из труб проводящих воздушно-масляную смесь, воздух и масло.
• Реле давления – регулирует работу установки исходя из показателя давления. При достижении предельных значений, роторы переводятся в холостой режим. При снижении давления работа возобновляется.
• Управляющий блок – отвечает за контроль работы всех агрегатов. Также выводит на электронный дисплей отчет о состоянии параметров и характеристик установки.
• Вентилятор – осуществляет функции забора воздуха в установку, одновременно с этим отвечает за непосредственное охлаждение агрегатов.
Принцип работы
При работе винтового нагнетателя происходит взаимодействие различных элементов, которое приводит к образованию на выходном патрубке потока очищенного сжатого воздуха.
Двигатель, посредством системы передач, передает вращательное движение винтовой паре, которая обеспечивает нагнетание очищенного воздуха в рабочую камеру.
После, в камеру подается и смешивается с воздухом масло, необходимое для образования между роторами клина. В процессе вращения, зазор между роторами и блоком корпуса уменьшается, что приводит к уплотнению воздуха и увеличению давления в системе. Также масло обеспечивает равномерную смазку подвижных элементов аппарата, снижая трение и увеличивая срок эксплуатации деталей.
Пройдя процесс сжатия в блоке роторов, масло и воздух поступают в фильтр масла, где осуществляется процесс сепарации. Прежде чем отправиться в выходной патрубок, воздух подвергается охлаждению. Масло, в свою очередь, также проходит стадию отведения избыточного тепла и, после этапа фильтрации, повторно закачивается в рабочую камеру с винтами, замыкая цикл.
Применение
Благодаря уникальному принципу работы и наличию высокоэффективных рабочих элементов, компрессоры винтовые обладают выдающимся КПД по отношению к затрачиваемой энергии. Этот факт, на сегодняшний момент, делает их наиболее востребованным и часто применяемым оборудованием. Они хорошо зарекомендовали себя в работе, как на крупных промышленных предприятиях, так и на относительно малых производствах.
Большое разнообразие моделей, различающихся по типу двигателя, способу применения масла, количеству этапов сжатия и другим конструкционным особенностям, способно удовлетворить любые производственные потребности.
Устройство и принципы работы компрессоров
По принципу действия, компрессор воздуха является устройством, предназначенным для сжатия воздуха с целью дальнейшей его подачи к рабочим агрегатам пневматического оборудования. При выборе компрессора, следует определить виды выполняемых работ. На основе полученной информации подобрать аппарат, с учетом особенностей конструкции, технических и эксплуатационных показателей устройства.
В зависимости от принципа положенного в основу работы, компрессоры могут иметь различные конструкционные особенности. Наиболее распространенными моделями, предлагаемыми к покупке современными производителями, являются установки с поршневым и винтовым принципом действия. В моделях могут встречаться как схожие, так и различные конструкционные элементы и решения. Также в зависимости от расчетных нагрузок, могут применяться самые разнообразные конструкционные материалы. Это позволяет добиться идеального соотношения между производительностью и ценой.
Внутренне устройство
Для крупных промышленных предприятий характерным является применение компрессоров винтового типа, обладающих высокими технико-эксплуатационными показателями. Внутренне устройство таких нагнетателей отличается наличием в рабочей камере установки двух роторов, один из которых является ведущим, а второй ведомым. Винтовой блок - это основной рабочий модуль установки, выполняющий работу по сжатию воздуха.
Функции винтового блока
Винтовой компрессор может функционировать в двух режимах – рабочем и холостом. Во время рабочего режима в роторную камеру устройства, с расположенными в ней винтами, поступает предварительно отфильтрованный воздух и масло. Наличие в блоке масла обусловлено необходимостью устранения воздушных пузырей и сжатия рабочего пространства с целью образования избыточного давления. Под действием винтов сжатый воздух нагнетается в пневматическую систему.
Перед подачей на ресивер и внешнее оборудование, сжатый воздух должен быть очищен от примесей масла. Этот процесс осуществляется в масляном разделителе. При этом как воздух, так и масло подвергаются дополнительному охлаждению посредством радиаторной установки. После охлаждения и фильтрации, масло повторно возвращается в систему для дальнейшего использования.
Как основной рабочий модуль компрессора, блок с расположенными в нем винтами требует более детального рассмотрения конструкционных особенностей и принципа работы.
Так зубья обоих роторов находятся в сцепленном положении. Между открытыми полостями роторов и стенками блока образуется объем, в который при вращательном движении системы попадает воздух. Винты имеют противоположно ориентированные направления вращения. Отличительной особенностью такого движения является закрытие открытой полости, приводящее к уменьшению объема и повышению нагнетаемого давления.
Благодаря оригинальной конструкции достигается высокая эффективность винтового компрессора. При умеренных затратах энергии и своевременном техническом обслуживании, установка способна обеспечивать пневматическое оборудование цеха бесперебойным потоком сжатого воздуха продолжительные интервалы времени.
Конструкция поршневого компрессора
Вторым по популярности и распространению в промышленности и домашнем хозяйстве является поршневое оборудование нагнетания воздуха. Основными преимуществами моделей такого типа является простота конструкции. В зависимости от выполняемой задачи, все детали поршневого компрессора могут относиться к одной из таких групп:
• Блок цилиндра;
• Группа поршня;
• Подвижные элементы;
• Вспомогательные и регулирующие системы, такие как: клапаны и патрубки и воздуховоды;
• Системы фильтрации и смазки;
• Система охлаждения;
• Монтажные элементы.
Строение поршневого компрессора
Основой конструкции поршневого нагнетателя является чугунный или алюминиевый корпус, в котором расположен вертикальный или горизонтальный цилиндр. В цилиндре свободно ходит подвижный поршень, способный выполнять возвратно-поступательное рабочее движение. Функции нагнетания и всасывания воздуха выполняют два клапана, располагающиеся над рабочей областью камеры.
При ходе поршня вниз по рабочей камере, открывается всасывающий клапан, удерживаемый специальной пружиной, открывая доступ воздуха в разреженную атмосферу. При ходе поршня вверх, впускной клапан закрывается, воздух сжимается и выталкивается под давлением через нагнетательный клапан в магистраль.
Многократное повторение возвратно-поступательного хода поршня с определенной скоростью обеспечивает непрерывное поступление сжатого воздуха к внешним пневматическим инструментам. В случае последовательного расположения нескольких блок поршней, можно существенно увеличить расчетное давление воздуха на выходе.
Поршневой компрессор - это простое в эксплуатации устройство, являющееся неприхотливым в ремонте и обладающее высоким запасом прочности, необходимым для длительной работы.
Рассмотрев особенности конструкций винтового и поршневого компрессоров, можно осознанно выбрать наиболее подходящий тип. Что обеспечит пневматическое оборудование необходимым объемом сжатого воздуха, достаточным для решения как бытовых, так и промышленных задач. В случае возникновения вопросов, Вы можете пройти консультацию у наших специалистов.
Технические характеристики компрессоров
Совокупность рабочих параметров компрессоров описывается в их технических характеристиках. Зная эти показатели, можно составить предварительную оценку о производительности конкретного компрессора, его возможностях и потенциальной сфере применения. Эти данные незаменимы при проектировании и расчете мощностей новых производственных цехов, а также выборе необходимых пневматических приборов и инструментов, расчете их мощности и энергопотребления.
Главным рабочим показателем любого компрессора является давление, нагнетаемое в единицу времени. Более широко этот показатель расшифровывается, как способность установки нагнетать в замкнутое пространство воздушную массу, создавая при этом определенную величину избыточного давления. Эта величина напрямую зависит от мощности и конструкционных особенностей устройства.
В домашних хозяйствах и небольших производственных цехах, как правило, достаточной является мощность компрессора до десяти бар. В свою очередь, этой мощности может оказаться недостаточно для крупных предприятий, пневматические установки которых могут совокупно нуждаться в сверхвысоком давлении и соответственно требовать установки компрессоров повышенной мощности.
Производительность и рабочее давление
Рабочее давление компрессора – это средний показатель величины, получаемый как частное между пиковым давлением в системе, характеризующимся автоматическим переходом компрессора на холостой ход и минимальным давлением, при котором установка вновь переводится в рабочий режим.
Как правило, разница между предельными давлениями в системе составляет два бара. Для стандартизации классов компрессоров, пневматического оборудования и связующих их магистральных линий, была разработана спецификация. Согласно с принятыми нормами, можно выделить аппараты с низким, высоким и средним давлением.
В условиях крупных предприятий, высокое внимание уделяется и другим характеристикам компрессорных установок, основной их которых является производительность в единицу времени.
Этим параметром характеризуется объемом воздуха, который, не зависимо от выходного давления, установка способна пропускать через свои агрегаты в единицу времени. В стандартной системе исчислений принято измерять производительность в кубометрах в час или литрах в час. В зависимости от технических особенностей конструкции, эти показатели могут существенно различаться у различных установок.
Еще одним распространенным способом подсчета производительности компрессорной установки является замер количества воздуха, поступающего в систему за установленный промежуток времени перед этапом сжатия. Получаемую таким способом величину также называют расходом воздуха.
На практике, определение производительности компрессора по объему воздуха на выходе дает более точные результаты, поэтому этот метод является более предпочтительным для проведения расчетов. Знание обоих параметров оказывается востребованным на этапе покупки компрессора, так как согласно рекомендациям технической литературы, для производства следует приобретать компрессорную установку имеющую производительность на 30% выше расчетной.
Энергетическая установка
Основной частью компрессора, приводящей его части в движение, непосредственно отвечающей за его производительность, - является силовая установка. Ее мощность измеряется в киловаттах. По типу силовой установки различают турбинные, дизельные и компрессоры с электрической тягой. От мощности используемого двигателя напрямую зависит производительность всей установки в целом.
При расчетах мощности энергетической установки следует учитывать количество потребляемой ей энергии. В случае избыточной мощности, энергия будет расходоваться впустую, приводя к существенным расходам, связанным с оплатой топлива или электроэнергии. Также в случае чрезмерной мощности электродвигателя, может потребоваться переоборудование линии подачи электроэнергии более мощными кабелями и разъемами, обладающими необходимым количеством фаз.
Габариты и вес
Габариты и вес компрессора напрямую зависят от таких характеристик, как производительность и мощность. Предельное значение этих показателей рассчитывается исходя из потребностей производства.
На крупных промышленных предприятиях, в большинстве случаев используются мощные промышленные компрессоры, имеющие крупные габариты. Такие установки располагаются стационарно, без возможности перемещения. В связи с достаточным количеством свободного пространства и мощностью перекрытия, их габариты и вес не оказывают большого влияния на расчеты. Часто установки находятся отдельно, в машинном помещении.
В отличие от промышленных агрегатов, бытовые компрессоры должны обладать как можно меньшим размером при максимальной производительности. Такие устройства должны обладать высокой мобильностью и небольшим удельным весом, так как часто нуждаются в перемещении с места на место.
Основным элементом поршневого компрессора, влияющим на его габариты, является ресивер. Различают ресиверы вместительностью пятьдесят, сто, двести и более литров.
Меньшими габаритами обладает компрессор винтового типа, конструкция которого не требует ресивера, обеспечивающего непрерывную подачу воздуха. Так как такая установка не оснащается баллоном, то ее габариты и вес существенно ниже, чем у аналогичной установки поршневого типа.
Практическое применение
Компрессоры находят применение практически во всех сферах жизнедеятельности человека. Для каждой отрасли народного хозяйства характерны свои особенности выбора и требования к работе нагнетателей воздуха.
Применительно для пищевой промышленности имеется своя специфика выбора. Приготовление продуктов питания требует повышенной чистоты подаваемого воздуха. Соответственно, недопустимым является применение компрессоров, в конструкции которых для сжатия воздуха и смазки открытых элементов компрессионной камеры применяется масло.
Компрессоры находят широкое применение и в медицине. Так, ни один современный стоматологический кабинет не обходится без сжатого воздуха. В большинстве случаев компрессоры, применяемые в медицине, имеют небольшие габариты. Вес таких устройств не превышает пятидесяти килограмм, при габаритах 0.5/0.7 м2. Обладая относительно малыми размерами, установки способны нагнетать давление до восьми атмосфер и выдавать до ста пятидесяти литров сжатого воздуха за минуту.
Дополнительно, компрессоры, применяемые в медицинских учреждениях, оснащаются специальными кожухами, предназначенными для отсекания излишних шумов. Благодаря прекрасной шума изоляции, в большинстве случаев, компрессорные установки остаются вне зоны внимания пациентов.
Часто, достаточно сложно разобраться в большом разнообразии компрессоров, обладающих уникальными характеристиками. В таком случае наши специалисты проведут исчерпывающую консультацию и помогут выбрать наиболее подходящую модель.
Читайте также — поршневые компрессоры: назначение и основные особенности