Спиральный компрессор: принцип работы, преимущества, выбор

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.

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.

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.

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.

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.

Достоинства и недостатки спиральных компрессоров

Основными достоинствами спиральных компрессоров являются:

1.Высокая энергетическая эффективность; их эффективный КПД достигает 80-86%;

2.Высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;

3.Хорошая уравновешенность; незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора; малые скорости движения газа в машине-все это обеспечивает ход машины с низким уровнем шума.

4.Быстроходность-число оборотов вала компрессора от 1000 до 13000 , и этот диапазон расширяется.

5.Отсутствие мертвого объема, малая доля протечек, и, следовательно, более высокий индикаторный КПД; всасываемый компрессором газ не соприкасается с горячими стенками деталей компрессора;

6.Процессы всасывания, сжатия и нагнетания “растянуты” по углу поворота вала и поэтому даже при большой частоте вала скорости газа невелики.

7.Отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на нагнетании;

8.Спиральный компрессор, как и винтовой, может работать по циклу с “дозарядкой”;

9.Спиральный компрессор, как и все компрессоры объемного принципа действия, может работать на любом холодильном агенте, на любом газе и даже с впрыском капельной жидкости.

По сравнению с поршневыми компрессорами одинаковой мощности спиральный компрессор имеет следующие преимущества:

1. Более высокий КПД – на 10-15%;

2. Более высокий коэффициент подачи – на 20-30%;

3. Меньшие размеры – на 30-40%;

4. Меньшая масса – на15-18%;

5. Уровень шума ниже на 5-7 дБА;

6. Нет деталей, часто выходящих из строя – поршневых колец, клапанов.

7. Может работать с впрыском капельной жидкости, например, в маслозаполненном варианте, как и винтовой;

8. Меньшее число деталей, меньшая стоимость производства.

К недостаткам спиральных компрессоров надлежит отнести следующие:

1.Спиральным машинам требуются новые для машиностроения детали-спирали, для изготовления которых необходимы фрезерные станки с ЧПУ.

2.На подвижную спираль действует сложная система сил: осевые, центробежные, тангенциальные, требующие грамотного расчета и уравновешивания, а, следовательно, и балансировки ротора.

3.Если отсутствует нагнетательный клапан, то теоретическая индикаторная диаграмма спирального компрессора будет по виду такой же, как и у винтового компрессора, с возможными недосжатиями и пережатиями газа, т.е. с дополнительными потерями.

Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 5533 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Спиральные компрессоры: тихие, надежные, эффективные

Спиральные компрессоры стоят недешево, так как выполняются с обязательным требованием минимальных допусков и высокой точностью обработки элементов. Однако эти устройства имеют массу достоинств, которых не могут предложить нагнетатели другого типа. Спиральные компрессоры крайне тихие, и в выходном тракте воздух абсолютно не содержит масла. Если добавить к этому низкую стоимость обслуживания, становится понятно, почему все больше частных лиц и компаний тщательно исследуют рынок предложений агрегатов именно такого класса.

Устройство и принцип работы

Основной рабочий орган, как следует из названия класса агрегатов — архимедова спираль. В компрессоре их две. Одна статическая и неподвижна, может выполняться на элементах корпуса, если речь идет об устройстве с внешним приводом. Вторая спираль вращается на валу. Принцип работы агрегата следующий:

• во время вращения рабочей спирали между ее концом и стенками стационарного элемента отсутствует зазор;
• в процессе оборачивания образуется зона сжатия, по мере поступления к центру спирали воздух сжимается;
• сжатое рабочее тело выбрасывается в выходной тракт.

Такой процесс работы считается одним циклом спирального компрессора. Он повторяется многократно, так как число оборотов на валу привода может достигать тысяч в минуту. Процесс сжатия стабилен, у него нет резких бросков давления в пределах одного цикла, как это происходит в поршневых компрессорах.

Данная схема функционирования реализуется путем смещения осей спиралей, рабочей и неподвижной. Это называется эксцентриковым расстоянием.

На заметку! В некоторых компрессорах предусматривается регулировка, изменение показателя смещения, как для настройки предельного выходного давления, так и для обеспечения нулевого цикла без нагнетания.

Преимущества спиральных компрессоров

Одно из преимуществ спирального компрессора, а именно стабильность подачи, уже упомянуто выше. На практике это означает, что в выходном воздушном потоке нет биений, что улучшает режимы работы потребителя, например, пневматического инструмента, действующего со значительными усилиями.

Пользователь получает дополнительный плюс. Минимальные показатели биения потока и стабильная подача воздуха означают, что спиральный компрессор работает очень тихо. На практике, показатель звукового давления может находиться на уровне 5-10 Дб, что весьма ценно в медицинском оборудовании, системах кондиционирования. Кроме этого, у компрессоров спирального класса есть и другие преимущества.

Минимальные потери

Спиральный компрессор при близком к нулевому износу антифрикционных уплотнителей, нейтрализующих зазор между рабочими элементами, показывает отсутствие потерь массы газа в пределах одного цикла. Это открывает устройству широкие возможности применения в разнообразных дозаторах. Они используются в оборудовании для приготовления газовых смесей с контролируемым составом.

Нулевой мертвый объем

Характеристика мертвого объема есть у поршневых компрессоров. У спиральных этот показатель равен нулю. Весь объем рабочего блока выполняет свои функции с максимальными показателями эффективности.

Нулевые гидравлические потери

Спиральные компрессоры (классического конструкционного решения) безмасляные, у них нет редукторов и преобразователей момента. В результате вся энергия, переданная системой привода, идет на сжатие газа, без гидравлических потерь в любых режимах эксплуатации.

Минимальный теплообмен

При сжатии газ нагревается. Если это тепло будет уходить в окружающую среду или связанные части механизмов, это может повлиять на количество вариантов использования компрессора. У спиральных установок не происходит теплообмен с окружающей средой.

Минимальные потери на трение

Единственные потери на трение, которые существуют в компрессорах рассматриваемого типа, наблюдаются в точках прохода конца рабочей спирали, ее контакта с антифрикционным уплотнителем. Их уровень ничтожен. Поэтому можно считать, что общие потери на трение в рамках всего устройства равны нулю.

Одновременный забор и выпуск

Конструкция спиралей компрессора такова, что при рабочем цикле (одном обороте движущегося элемента) момент забора воздуха и его выброс в нагнетательный тракт происходит одновременно. Это значит, что двигатель привода может работать в стабильном режиме, без бросков отбора мощности.

Коэффициент подачи

У спирального компрессора нет перетечек, неполного выброса газа или газообмена по зазорам (как пример, основные потери в поршневых установках происходят на уплотнительных кольцах в цилиндре). В идеальном случае, при нулевом износе уплотнителей, он показывает коэффициент передачи, равный 1.

Важно! На практике, по результатам опытных исследований, был установлен несколько меньший коэффициент. Так, спиральные установки показывают 0,92 при отрицательных температурах в -10 градусов Цельсия, 0,94 при нуле градусов, 0,95-0,98 при положительных температурах. При этом коэффициент передачи тем выше, чем значительнее производительность установки.

Есть еще несколько технологических показателей, по которым спиральные нагнетатели обходят конкурентов. В обывательской формулировке можно описать их преимущества достаточно просто.

1. Спиральные компрессоры показывают коэффициент подачи на 20-30% выше, чем у поршневых установок.
2. При высоких температурах (более +10 градусов) у них на 10-15% выше КПД.
3. Спиральные компрессоры очень тихие, не вносят примеси в воздух, формируют стабильный поток без заметного биения пара.

Разновидности

Можно привести множество разновидностей и моделей спиральных компрессоров. Они отличаются конструкционными особенностями, типом рабочего элемента, уровнем герметизации, базовым назначением и другими характеристиками. Различают одно и двухступенчатые устройства, есть агрегаты горизонтального и вертикального размещения.

Компрессоры могут иметь классическую спираль Архимеда, эвольвентный элемент, кусочно-окружной и другие конфигурации рабочего органа. Есть полностью герметичные устройства, безсальниковые и негерметичные сальниковые. Различают агрегаты сухого сжатия и маслозаполненные. Устройства отличаются требованиями к приводу или мощностью, максимальным давлением на выходе, производительностью и рекомендациями к охлаждению.

Советы по выбору

Чтобы правильно выбрать спиральный компрессор, следует ознакомиться с ассортиментом, ценами, назначением и характеристиками продукции. Последний критерий стоит рассмотреть более подробно.

Тип привода

Самая распространенная категория спиральных компрессоров оснащается электрическим двигателем. Это самодостаточные устройства. Сегодня можно приобрести нагнетатели с дизельными и бензиновыми двигателями. Для некоторых категорий пользователей будет интересен агрегат, к которому можно подключить внешний привод.

Метод передачи крутящего момента

Сегодня основной передачей в спиральных компрессорах является ременная (клиноременная). Но у нее есть один недостаток: со временем ремень растягивается и может проскальзывать в моменты, когда на потребителе резко растет нагрузка и обратное давление на компрессор.

Более надежна зубчато-ременная передача, но она требует точной настройки. Без этого ремень не отработает положенный срок службы. Передача данного типа показывает близкие к нулевым проскальзывания, стоит доступные деньги.

Коробки передач и другие шестеренчатые узлы максимально надежны и долговечны, но они не дают свободы в установке привода. Однако если хочется получить нулевые показатели проскальзывания при любой нагрузке, преобразования момента, предсказуемость поведения и простоту обслуживания — без шестеренчатой передачи не обойтись.

Входной фильтр

Износ антифрикционных уплотнителей зависит не только от характеристик спирального компрессора. Его резко увеличивает пыль и другие механические включения в поток забираемого воздуха. Поэтому, несмотря на факт, что фильтр очистки негативно влияет на производительность, разумно рассмотреть компрессор с такой комплектацией. Он покажет срок службы до момента обслуживания, максимально соответствующий заявленному производителем.

Динамический клапан

Динамический клапан предотвращает обратное движение воздуха. Например, из-за высокого давления на стороне потребителя при отключенном приводе регулируемого компрессора. Этот узел не является обязательным, однако он резко повышает предсказуемость подсистемы нагнетания воздуха в целом.

Регулировка

Регулируемые компрессоры путем изменения эксцентрикового расстояния рабочей и стационарной спирали позволяют настраивать показатель максимума выходного давления. Кроме этого, нагнетатели данного типа способны работать в нулевом цикле (вентилирование) или без подачи. Подобная опция будет стоить немалых денег, однако в некоторых вариантах применения компрессора может быть весьма привлекательна.

Последнее, на что стоит обратить внимание покупателя — материал антифрикционных уплотнителей и их доступность в розничной продаже. По сути, это практически единственная деталь компрессора, которую требуется периодически менять.

Собственно, идею спирального компрессора удалось реализовать только после появления стойких к трению материалов для антифрикционных уплотнителей. Поэтому при рассмотрении агрегатов средней и бюджетной ценовой категории, когда производитель не дает данных наработки на отказ или другой полезной информации — можно ориентироваться на год выхода модели на рынок. Чем она свежее, тем больше вероятность использования надежных и долговечных антифрикционных уплотнителей.

Достоинства и недостатки спиральных компрессоров

В спиральном компрессоре перенос рабочей среды из полости всасывания в полость нагнетания выполняется взаимодействием двух спиральных пластин. Вставленные одна в другую со смещением на величину эксцентриситета вала (на 180 градусов друг к другу), они имеют параллельные оси. Одна из спиралей обычно неподвижна, а другая выполняет эксцентрические движения (но бывают подвижными и обе детали). При этом спирали не должны касаться друг друга. Миниатюрный зазор обеспечивает долгий срок службы компрессора, одновременно ужесточая требования к точности выполнения механических частей. Задача настолько трудная, что запатентованная в 1905 году разработка французского инженера Леона Круа оставалась не реализованной еще полстолетия, пока к чертежам не подтянулись технологии точной металлообработки.

Преимущества

Безусловное достоинство такой техники в том, что из-за особенности конструкции при сжатии газа в ней возникает несколько рабочих зон сразу. Эта характеристика делает спиральный компрессор предпочтительным для использования в холодильном оборудовании: он нагнетает пары хладагента равномернее и в меньших объемах, чем поршневой компрессор, что уменьшает нагрузку на мотор. Электродвигатель в таком агрегате прослужит дольше.

Рабочий цикл в спиральном компрессоре осуществляется за один оборот подвижной спирали, которая в течение минуты оборачивается десятки тысяч раз. В итоге всасывание и нагнетание происходят непрерывно. И поскольку сжатие среды обеспечивается одновременно в разных полостях, технологический процесс протекает плавно. Это и является залогом долгого срока службы компрессора без существенных потерь эффективности. Повышает производительность спирального компрессора и отсутствие в зоне сжатия «мертвого» пространства.

Очевидный «плюс» конструкции спирального насоса в том, что в нем существенно меньше трущихся деталей, чем в поршневом компрессоре. И это изначально определяет его конкурентную надежность. Такая техника безотказно служит в течение многих лет в кондиционерах и холодильниках, тепловых насосах и чиллерах.

Еще одно важное преимущество спиральных компрессоров – отсутствие масла в сжатом воздухе. Обычно это «сухие» агрегаты, работающие без масляной пленки. Отличается разве что шланговый спиральный компрессор, работающий как перистальтический насос. Жесткая спираль в нем воздействует на упругую трубку, и для предохранения последней от износа, а также отвода тепла такой компрессор заполняется жидкой смазкой.

Спиральные компрессоры экономичны. С помощью частотных преобразователей можно регулировать их производительность изменением скорости вращения вала. А некоторые производители делают возможным изменение в ходе вращения расстояния между спиралями, что позволяет компрессору при необходимости работать на холостых оборотах, без образования зоны сжатия. Это, конечно, экономит его ресурс.

И еще три качества спиральных компрессоров можно отнести к их достоинствам: компактность, тихоходность и простота технического обслуживания. А если к дешевизне сервиса, экономичности, малым габаритам, низкому уровню шума и высокой надёжности добавить наибольшее давление и наивысший КПД, реноме у спирального компрессора получится практически идеальным.

Но даже на Солнце есть пятна, и самая безупречная техника тоже имеет свои слабые места. У спирального компрессора это вероятность заедания на переходных режимах работы и необходимость «приработки» для уменьшения зазоров из-за деформации поверхности спирали. Для обеспечения оперативной «приработки» производители намеренно делают одну из спиралей из материала меньшей твердости, и это снижает ресурс компрессора.

Чтобы производительность блока не уменьшали увеличивающиеся в ходе эксплуатации зазоры между корпусом и спиралью, антифрикционные уплотнения для восполнения эффективности нужно своевременно менять.
Избежать потерь производительности позволит также фильтрация всасываемого воздуха. Установленные на входе воздушные фильтры отсеют твердые частицы и замедлят износ уплотнений.

Для повышения эффективности работы спиральных компрессоров контакты «улиток» на торцевых и боковых поверхностях герметизируют– это уменьшает перетекание газа в соседние зоны сжатия.

Долгое время компрессоры спирального типа выпускались без опции регулирования производительности. Если нужно было снизить подачу, использовалось частотное регулирование электропривода или часть газа перепускалась из линии нагнетания в линию всасывания. В последних же разработках – регулируемых спиральных компрессорах – величина зазора между осями вращения спиралей может меняться таким образом, что при необходимости образование камер между спиральным элементами будет вообще исключено, и подача компрессора станет нулевой. Чередованием разных состояний (холостого и рабочего хода) можно достичь нужной производительности.

Спиральный компрессор: принцип работы, преимущества, выбор

• Главная /
• Статьи
• / Спиральный компрессор принцип работы

Спиральный компрессор принцип работы

Спиральные безмасляные компрессоры относятся к компрессорам объемного принципа действия. Образующей основой компрессора составляют две одинаковые пластины, в форме спирали, одна спираль вставлена в другую, с разворотом 180° относительно друг друга.

Неподвижная спираль соединена с корпусом спирального блока, вторая спираль – подвижная (вставлена в неподвижную), крепится с эксцентриком вала компрессора. Подвижная спираль совершает орбитальное движение, каждая точка описывает окружность. Оси спиралей параллельны, при этом смещены относительно друг друга на величину, равную эксцентриситету вала. Спирали не соприкасаются друг с другом, между ними существует зазор. Торцы спиралей соприкасаются с корпусом спирального блока, используется специальный антифрикционный материал.

Рабочий цикл безмасляного спирального компрессора осуществляется за один оборот подвижной спирали. Во время движения, между двумя спиралями образуются полости (камеры сжатия), которые смещаются к центру спиралей, при этом уменьшается их объем. Достигнув центра спирали, воздух, сжатый до требуемого давления, выталкивается через выходное отверстие, которое расположено в центре основания неподвижной спирали. Сжатие воздуха происходит в нескольких полостях одновременно, что способствует плавному процессу сжатия. Всасывание и нагнетание происходят непрерывно.

Во время работы износу подвергаются антифрикционные уплотнения, между спиралью и корпусом блока, при сильном износе, увеличиваются зазоры, из-за чего производительность спирального компрессора снижается. Своевременная замена уплотнений позволит избежать снижения производительности. На всасе устанавливаются воздушные фильтры, для фильтрации твердых частиц из всасываемого воздуха, что снижает износ уплотнений.

Выше рассмотрен принцип работы спирального компрессора, в зависимости от поставленных задач данное оборудование позволяет полностью закрыть потребности в безмасляном сжатом воздухе.

Основные преимущества спирального компрессора:
– отсутствие масла в сжатом воздухе
– высокая надежность
– малый уровень шума
– низкие затраты на техническое обслуживание
– малые габаритные размеры

Основные сведения о спиральных компрессорах и область их применения

Идею создания спиральных компрессоров подал в 1972 году Нильс Янг, директор компании Arthur D. Little. Руководство компании сразу же начало работу над созданием новых моделей. Ими сразу же заинтересовались производители холодильного и нефтехимического оборудования, поскольку давно испытывали необходимость в разработке новой конструкции компрессора, обладающей большей эффективностью. Уже при испытании прототипа, была отмечена его уникальная способность обеспечивать максимальную степень сжатия, что выгодно отличало его от всех других, существовавших на то время холодильных компрессоров. Кроме того, новый тип имел высокие эксплуатационные характеристики, такие как низкий уровень шума и повышенная степень надежности.

В 1973 году компания Arthur D. Little начала разработку спирального компрессора для американской корпорации Тгаnе. Затем идею исследования поддержали такие компании как Copeland, Hitachi, Volkswagen1, начавшие изготавливать отдельные детали и осваивать технологии в целом. Работа над созданием прототипа воздушного спирального компрессора продвигались медленно. Таким образом, в конце 80-х Hitachi и Mitsui Seiki создали маслосмазывающий воздушный компрессор, который впоследствии оказался только одной из модификаций. В 1987 году компания Iwata Compressor заключила соглашение на производство спирального компрессора совместно с Arthur D. Little. Но только в 1992 году ей удалось представить первый воздушный спиральный компрессор. Вскоре за ним появилось еще две его модификации мощностью 2,2 и 3,7 кВт. Основным преимуществами перед поршневыми стали низкий уровень вибрации и шума, а также надежность и долговечность.

Заинтересованность в совершенствовании спиральных компрессоров сейчас проявляют большинство ведущих компаний-производителей. На данный момент эти агрегаты прошли испытание временем и начали постепенно вытеснять с рынка холодильного оборудования другие виды холодильных агрегатов. Заняв доминирующее положение, они находят все более широкое применение в системах кондиционирования воздуха. Прежде всего, это обусловлено их высокой надежностью, большим эксплуатационным периодом и меньшим уровнем шума, что объясняется тем фактом, что спиральные компрессоры содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые.

Объемы производства спиральных компрессоров в последние годы стремительно растут. Их начали активно применять в сфере воздушного кондиционирования, в том числе, в сплит и мультисплит моделях, в чиллерах, руф-топах и тепловых насосах. Их можно встретить в системах кондиционирования квартир, больших зданий, транспортных установок, в системах супермаркетов и компрессорно-конденсаторных агрегатах. Их границы холодопроизводительности постоянно увеличиваются и на данный момент приближаются к 200 кВт (многокомпрессорная станция).

Многогранность использования спиральных компрессоров объясняется их многофункциональностью и надежностью. Их используют:

• в бытовом кондиционировании. Здесь получили широкое применение благодаря компактным размерам, низкому уровню шума и небольшой массе, сравнительно с поршневыми компрессорами. Они обладают наиболее подходящими характеристиками для комфортного кондиционирования. Используемые в комнатном кондиционировании однофазные электродвигатели обходятся без конденсаторов и стартового реле, а также оказывают наименьшее влияние на остальные элементы контура;
• активно используют и в коммерческом кондиционировании, когда требуется высокая холодопроизводительность: в банках, офисах, магазинах, барах и прочих объектах. Они являются наиболее подходящим техническим решением особенно для агрегатов постоянно работающих в режиме теплового насоса;
• в тепловых насосах их применяют из-за возможности вести контроль над жидким хладагентом, который поступает в аварийных ситуациях в компрессор;
• в компьютерных центрах и АТС. В данном направлении от холодильных агрегатов требуется период непрерывной работы более 8000 ч/год. При этом важным моментом является обеспечение их бесперебойной работы за счет регулярного сервисного обслуживания. В этом случае спиральные компрессоры благодаря своей эффективности снижают энергопотребление. Еще один фактор, позволяющий использовать их в системах кондиционирования,— это низкий уровень шума;
• в автономных агрегатах «руф-топ». Чаще всего такие компрессоры применяются в продуктовых супермаркетах, где задействованы все преимущества спиральных компрессоров, поскольку данный сектор характеризуется высоким энергопотреблением холодильных установок и систем воздушного кондиционирования. Вторым после производительности решающим фактором является надежность. Так при работе супермаркета непрерывная работа холодильного оборудования, позволяет избежать неожиданных растрат.

Их используют в химической промышленности, для очистки вина в автоклавах, в холодильных системах, для охлаждения безводноочищающегося оборудования, при холодильном консервировании сырья биологического происхождения, в испытательных камерах, для переработки пищевого сырья и т.д.

Производители, пользуясь популярностью своей продукции, проводят активные рекламные компании. Одновременно с этим поклонники поршневых винтовых компрессоров, в попытках отстоять свои позиции, начинают активные антирекламные компании в поддержку своей продукции. Именно поэтому возникает необходимость разобрать объективные преимущества и недостатки спиральных компрессоров.

Спиральные компрессоры незаменимы на реструктуризированных объектах распределительных холодильников, овоще- и фруктохранилищах и хладокомбинатах. Также они с децентрализованной системой охлаждения успешно используются для охлаждения реструктуризированных холодильных камер, что позволяет уменьшить хладоемкость системы, протяженность и количество трубопроводов, и дает возможно поддержать экологическую безопасность и надежность холодильных систем.

27 Спиральные компрессоры

Спиральные компрессоры относятся к одновальным машинам объемного принципа действия. Как известно, машины такого принципа действия обратимы, т.е. могут работать практически без изменения конструкции , и как компрессоры , и как моторы (детандеры или расширители.

Идея такой машины известна более ста лет, но реализовать ее и довести до промышленного производства и широкого применения удалось только в 80-е годы ХХ века. Причина та же, что и при разработке винтовых компрессоров не было достаточно точного оборудования для изготовления такой формы детали, как спирали.

В настоящее время в холодильной технике спиральные компрессоры используют в бытовых и транспортных кондиционерах, тепловых насосах, холодильных машинах малой и средней мощности до 50 кВт. Но расчеты показывают, что холодильную мощность спиральных компрессоров можно увеличить до 100 и более кВт по мере совершенствования их конструкции и технологии изготовления.

28 Классификация спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры классифицируются следующим образом: маслозаполненные; с впрыском капельной жидкости (например холодильного агента); сухого сжатия.

И, естественно, одно- и двухступенчатые с различным расположением ступеней по отношению к двигателю.

В зависимости от рода газа, мощности и других условий: герметичные, бессальниковые, сальниковые.

По типу применяемых спиралей: с эвольвентными спиралями, со спиралями Архимеда, с кусочно-окружными и т.д.

Существенно деление спиральных компрессоров на вертикальные и горизонтальные. В последних вал 1 расположен горизонтально (см. рисунок 65). В горизонтально расположенных спиральных компрессорах, например у транспортного кондиционера с параллельным расположением вала и продольной оси транспортного средства, труднее обеспечить надежную работу системы смазывания компрессора.

29 Достоинства и недостатки спиральных компрессоров

Основными достоинствами спиральных компрессоров являются:

1.Высокая энергетическая эффективность; их эффективный КПД достигает 80-86%;

2.Высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;

3.Хорошая уравновешенность; незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора; малые скорости движения газа в машине-все это обеспечивает ход машины с низким уровнем шума.

4.Быстроходность-число оборотов вала компрессора от 1000 до 13000 , и этот диапазон расширяется.

5.Отсутствие мертвого объема, малая доля протечек, и, следовательно, более высокий индикаторный КПД; всасываемый компрессором газ не соприкасается с горячими стенками деталей компрессора;

6.Процессы всасывания, сжатия и нагнетания “растянуты” по углу поворота вала и поэтому даже при большой частоте вала скорости газа невелики.

7.Отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на нагнетании;

8.Спиральный компрессор, как и винтовой, может работать по циклу с “дозарядкой”;

9.Спиральный компрессор, как и все компрессоры объемного принципа действия, может работать на любом холодильном агенте, на любом газе и даже с впрыском капельной жидкости.

По сравнению с поршневыми компрессорами одинаковой мощности спиральный компрессор имеет следующие преимущества:

Более высокий КПД – на 10-15%;

Более высокий коэффициент подачи – на 20-30%;

Меньшие размеры – на 30-40%;

Меньшая масса – на15-18%;

Уровень шума ниже на 5-7 дБА;

Нет деталей, часто выходящих из строя – поршневых колец, клапанов.

Может работать с впрыском капельной жидкости, например, в маслозаполненном варианте, как и винтовой;

Меньшее число деталей, меньшая стоимость производства.

К недостаткам спиральных компрессоров надлежит отнести следующие:

1.Спиральным машинам требуются новые для машиностроения детали-спирали, для изготовления которых необходимы фрезерные станки с ЧПУ.

2.На подвижную спираль действует сложная система сил: осевые, центробежные, тангенциальные, требующие грамотного расчета и уравновешивания, а, следовательно, и балансировки ротора.

3.Если отсутствует нагнетательный клапан, то теоретическая индикаторная диаграмма спирального компрессора будет по виду такой же, как и у винтового компрессора, с возможными недосжатиями и пережатиями газа, т.е. с дополнительными потерями.

Источники:
http://helpiks.org/4-6457.html
http://tehnika.expert/dlya-sada/kompressor/spiralnyj-princip-raboty-preimushchestva-vybor.html
http://compressorgroup.ru/info/articles/dostoinstva_i_nedostatki_spiralnykh_kompressorov/
http://www.kbm-spb.com/stati/printsip-dejstviya-spiralnogo-kompressora
http://www.xiron.ru/content/view/31396/28/
http://studfile.net/preview/5906130/page:26/
http://womanadvice.ru/peskostruynyy-apparat-chto-eto-takoe-ustroystvo-kak-rabotaet-sushchestvuyushchie-vidy-i-ih-osobennos