§ 60. Роторные и винтовые компрессоры

Роторные компрессоры. Роль поршня в роторных компрессорах выполняют вращающиеся роторы или винты. На этом же прин­ципе основана работа вакуум-насосов, применяемых для отсасы­вания воздуха и создания вакуума. Различают сухие и жидкост-но-кольцевые роторные компрессоры. Роторы их могут быть вы­полнены со скользящими и неподвижными лопатками.

Сухой роторный компрессор со скользящими ло­патками состоит из цилиндрического корпуса 4 и эксцентрично расположенного в нем ротора 3 (рис. 78). Ротор имеет пазы 1, в которые вставлены лопатки 2 с небольшим наклоном в сторону вращения ротора. При вращении ротора лопатки под действием центробежной силы выбрасываются из пазов, деля серповидное рабочее пространство между внутренней поверхностью цилиндра и ротором на отдельные камеры различных объемов.

Газ из всасывающего патрубка захватывается двумя соседни­ми лопатками, сжимается при вращении ротора вследствие умень­шения объема камер и выталкивается в нагнетательный трубо-

провод. Положение камеры а соответствует началу сжатия газа, так как левая лопатка отделила ее от пространства всасывания. При передвижении этой камеры вправо объем ее уменьшается, происходит сжатие, которое заканчивается в камере Ь. Далее идет нагнетание газа, полностью заканчивающееся при прохож­дении лопатками точки с. В точке е камера сообщается с всасы­вающим пространством, в нее начинает поступать газ, и далее цикл повторяется.

На индикаторной диаграмме: аb — линия сжатия газа, Ьс— нагнетания, се — расширения оставшегося газа и еа — всасыва­ния.

Жидкостно - коль­цевые компрессо­ры и вакуум-насо-сы имеют в основном аналогичное устройство и одинаковый принцип работы. Они состоят из цилиндрического корпу­са, закрытого с торцов крышками. Внутри корпу­са эксцентрично располо­жен ротор с подвижны­ми пластинками (лопат­ками). Корпус заполняют до оси вала водой или другой жидко­стью. При вращении ротора жидкость отбрасывается к стенкам корпуса, образуются жидкостное кольцо и серповидное рабочее пространство. Рабочее пространство разделено лопатками на ка­меры, объем которых изменяется при вращении ротора. Поэтому в цилиндре периодически происходят процессы всасывания, сжа­тия и нагнетания газа.

Винтовые компрессоры. В винтовых компрессорах роторы вы­полнены в виде винтов. Они применяются для сжатия воздуха, различных газов и хладагентов. Винтовые компрессоры (ВКМ) способны сжимать любые газы: чистые, содержащие твердые ча­стицы или капельки жидкости. ВКМ используют также в вакуум­ных установках, особенно для создания глубокого вакуума. Одна ступень компрессора может создать до 90—97% вакуума/

Разработаны три унифицированных ряда винтовых компрес­соров: сухого сжатия, маслозаполненных и холодильных.

Унифицированный ряд винтовых компрессоров сухого сжатия состоит из десяти одно- и двухступенчатых базовых компрессо­ров, различающихся наружным диаметром винтовой части ро­торов.

Конструкция уплотнений, принятая для унифицированных компрессоров сухого сжатия, позволяет использовать для работы воздух и практически любые газы.

Винтовые компрессоры обозначают: ВС — винтовой сухой, ВСД — винтовой сухой двухступенчатый, ВМ и ВМД — винтовой мокрый одно- или двухступенчатый, затем дробью обозначают производительность и абсолютное давление всасывания и через черточку — абсолютное давление нагнетания, например ВС 100/1,5--4,0; ВМ 25/1-9; ВСД 100/1,5-11,5

Винтовые холодильные компрессоры предна­значены для работы в средне- и низкотемпературных холодиль­ных установках, а также в установках кондиционирования воз­духа. Они могут работать па аммиаке, фреоне-22 и других хлад­агентах.

Из двухроторных компрессоров наиболее часто используют газодувку Руте а. Она имеет два одинаковых ротора-винта, насаженных на параллельные валы. Для синхронизации враще­ния роторы связаны между собой парой шестерен.

В газодувках Рутса газ нагнетается непрерывно, но неравно­мерно, при этом в трубопроводе возникает пульсация газа. Поэ­тому в компрессорах большой производительности цилиндр раз­делен на две равные части стенкой, перпендикулярной осям ро­торов. Каждый ротор также разделен на две части, насаживае­мые на вал со смещением одна относительно другой, например на 60°. В некоторых компрессорах ротор разделен на три части, насаженные на одном валу со смещением на 45°.

Более равномерное нагнетание сжатого газа достигается так­же применением трехзаходных роторов с большим углом подъема спирали. Оба ротора имеют спираль одинакового профиля, но у одного ротора спираль правая, у другого — левая.

Система охлаждения газодувок — воздушная. Смазочная си­стема синхронизирующих шестерен и подшипников — циркуля-ционно-барботажная.

Газодувки изготовляют для транспортирования: 1А — нейт­ральных к маслу газов, 1Г — токсичных и агрессивных к маслу газов.

Винтовой компрессор состоит из небольшого числа основных деталей: корпуса, роторов, опорных и упорных подшипников, ше­стерен связи, уплотнений. На средней утолщенной части роторов нарезаны винты — наиболее сложные и точные детали винтового компрессора. Один из роторов ведущий, второй — ведомый. В компрессорах, в полость винтов которых впрыскивается масло, винты могут взаимно соприкасаться, и тогда шестерни связи на роторах отсутствуют.

Винты современных компрессоров представляют собой ци­линдрические косозубые крупномодульные шестерни с зубьями специального профиля. Ведущий винт соединяется с двигателем и имеет выпуклые, широкие зубья. У ведомого винта вогнутые и гонкие зубья. Крутящий момент от двигателя передается через редуктор ведущему винту. Ведомый винт через шестерни связи, сидящие на валах роторов, воспринимает лишь небольшую долю крутящего момента. Шестерни связи синхронизируют вращение рщоров, не допуская взаимного касания. В качестве опорных и

опорно-упорных подшипников применяют подшипники скольже­ния или качения.

Между винтами, а также винтами и корпусом есть малые, но безопасные для вращения винтов зазоры.

В крышках, прикрывающих корпус с торцов, по диагонали расположены окна всасывания и нагнетания с патрубками или камерами. Окна всасывания имеют форму двух соприкасающих­ся разомкнутых кольцевых секторов, устроены с торца винтов и заходят иногда на небольшом участке на боковую поверхность. Окна нагнетания расположены с торцов винтов или сбоку. В корпусе компрессора сухого сжатия находятся полости для циркуляции воды или ребра для охлаждения внешним потоком воздуха.

Контрольные вопросы. 1. Перечислите основные способы регулирования на­сосов. 2. Какие требования предъявляют к смазыванию насосов? 3. По какой причине насос может снизить подачу? 4. В чем заключается разница в подго­товке к пуску поршневого и центробежного насосов? 5. Как обеспечить наи­меньшую затрату энергии при сжатии газа? 6. Как определить расход охлаж­дающей воды, температуру газа на линиях всасывания и нагнетания? 7. Какие способы регулирования производительности компрессора вы знаете? 8. Из ка­ких элементов состоит циркуляционная смазочная система компрессоров? 9. Как определить достаточность охлаждения компрессоров? 10. Какие элемен­ты составляют газовые коммуникации компрессора? 11. Зачем компрессор про­дувают нейтральным газом? 12. Назовите основные сборочные единицы угло­вого, горизонтального компрессоров. 13. Какие типы роторных компрессоров вы знаете?