Ротационные пластинчатые компрессоры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Способ действия. Подача

2. Мощность и КПД

3. Регулирование подачи роторных компрессоров

4. Конструкции роторных компрессоров

Заключение

Список литературы

1. 

Особенностью ротационных компрессоров по сравнению с поршневыми является отсутствие кривошипно-шатунного механизма и возвратно-поступательно движущегося поршня. Поэтому ротационные компрессоры имеют хорошую уравновешенность, сравнительно малую массу, меньшее количество движущихся частей, подвергающихся износу, отсутствие всасывающих, а в некоторых конструкциях и нагнетательных клапанов. Они проще в обслуживании и более надежны в работе. К недостаткам ротационных компрессоров можно отнести сложность их изготовления и ремонта, большой износ движущихся частей.

Все многообразие конструкций ротационных компрессоров можно свести к двум основным типам - компрессоры с вращающимся ротором, ось которого фиксируется относительно оси цилиндра (пластинчатые ротационные компрессоры), и компрессоры с катящимся ротором, ось которого вращается вокруг оси цилиндра, и ротор при этом обкатывает цилиндр.

1. Способ действия. Подача

ротационный компрессор давление

Роторные компрессоры относятся к классу объемных машин; по способу действия они сходны с роторными насосами. Наиболее распространены роторные пластинчатые компрессоры; последнее время находят применение винтовые компрессоры.

Схема пластинчатого компрессора дана на рис. 1.

Рис. 1 Конструктивная схема пластинчатого компрессора

При вращении ротора 1, расположенного эксцентрично в корпусе 2, пластины 3 образуют замкнутые пространства 4, переносящие газ из полости всасывания в полость нагнетания. При этом происходит сжатие газа. Такая схема компрессора, обладая хорошей уравновешенностью движущихся масс, позволяет сообщить ротору высокую частоту вращения и соединить машину непосредственно с электрическим двигателем.

При работе пластинчатого компрессора выделяется большое количество теплоты вследствие механического трения. Поэтому при степенях повышения давления выше 1,5 корпус компрессора выполняют с водяным охлаждением.

Пластинчатые компрессоры могут использоваться для отсасывания газов и паров из пространств с давлением, меньшим атмосферного. В таких случаях компрессор является вакуум-насосом. Вакуум, создаваемый пластинчатыми вакуум-насосами, достигает 95 %.

Подача пластинчатого компрессора зависит от его геометрических размеров и частоты вращения. Если полагать пластины радиальными, то объем газа, заключенного между двумя из них, по рис. 2 будет V=fl, где f -- максимальная площадь поперечного сечения между пластинами; l -- длина пластины.

Рис. 2 К расчету подачи пластинчатого компрессора

Можно приближенно полагать

r + e=R

в=2р/z

За один оборот вала компрессора каждое пространство между пластинами заполняется газом 1 раз, поэтому действительная подача компрессора

Коэффициент подачи зависит от внутренних утечек газа через радиальные и осевые зазоры, толщины рабочих пластин и количества их.

Способ действия винтового компрессора с двумя винтами поясняется рис. 3.

Рис. 3 Винтовой двухроторный компрессор

Основными рабочими деталями компрессора являются винты специального профиля; взаимное расположение винтов строго фиксировано сцепляющимися зубчатыми колесами, посаженными на концы валов. Зазор в зацеплении у этих синхронизирующих зубчаток меньше, чем у винтов, и поэтому механическое трение у последних исключено. Винт с впадинами является замыкающим распределительным органом, поэтому мощность, передаваемая синхронизирующими зубчатками, невелика, следовательно, незначителен и их износ. Это обстоятельство очень важно ввиду необходимости сохранения достаточных зазоров у винтовой пары.

При вращении винтов в результате периодического попадания головок зубьев во впадины последовательно осуществляются процессы всасывания, сжатия и нагнетания.

Подача винтового компрессора определяется по формуле

где Щ1 и Щ2 -- площади впадин первого и второго винтов; z1, и z2 --

числа зубьев винтов; l -- длина винтов; п -- частота вращения;

лo -- коэффициент подачи.

Винтовые компрессоры выполняются с водяным охлаждением корпуса

и внутренним охлаждением винтов. Внутренние зазоры винтовой пары составляют 0,1--0,4 мм, механического трения нет, поэтому компрессоры работают без смазки и подаваемый газ не загрязняется масляными парами.

2. Мощность и КПД

Мощность ступени роторного компрессора с водяным охлаждением рассчитывается по изотермической работе.

Произведения КПД пластинчатых компрессоров лежат в пределах зиззм=0,5/0,6; зазм=0,6/0,7. Для винтовых компрессоров эти произведения несколько выше, в основном вследствие отсутствия механического трения в червячной паре.

3. Регулирование подачи роторных компрессоров

Из уравнения для определения подачи роторных компрессоров видно, что подача пропорциональна частоте вращения вала компрессора. Отсюда вытекает способ регулирования Q изменением п.

Пластинчатые компрессоры соединяются с электродвигателями чаще всего непосредственно, и частота вращения их составляет 1450, 960, 735 об/мин. Для регулирования подачи в этом случае требуется включение между валами двигателя и компрессора вариатора скорости.

Частота вращения винтовых компрессоров очень высока, она достигает в случае привода от газовых турбин 15 000 об/мин. Обычного исполнения крупные винтовые компрессоры работают с частотой вращения 3000 об/мин.

Для обоих типов роторных компрессоров применяются способы регулирования подачи дросселированием на всасывании, перепуском сжатого газа во всасывающий трубопровод и периодическими остановками.

4. Конструкции роторных компрессоров

Пластинчатые компрессоры выполняются для подач до 500 м3/мин и при двух ступенях сжатия с промежуточным охлаждением создают давления до 1,5 МПа.

На рис. 4 представлены продольный и поперечный разрезы двухступенчатого компрессора

Рис. 4 Продольный и поперечный разрезы двухступенчатого компрессора

Основные элементы конструкции: ротор 1, корпус 2, крышки 3, охладитель 0 и валы 4.

Корпус и крышки компрессора охлаждаются водой. У конструктивных элементов имеются некоторые особенности. Для уменьшения потерь энергии механического трения концов пластин о корпус в нем располагают два свободно вращающихся разгрузочных кольца. К их наружной поверхности подводится смазка. При вращении ротора концы пластин упираются в разгрузочные кольца и частично скользят по их внутренней поверхности; разгрузочные кольца вместе с тем вращаются в корпусе.

С целью уменьшения сил трения в пазах пластины располагают не радиально, а отклоняя их вперед по направлению вращения. Угол отклонения составляет 7--10°. При этом направление силы, действующей на пластины со стороны корпуса и разгрузочных колец, приближается к направлению перемещения пластины в пазах и сила трения уменьшается.

Для уменьшения утечек газа через осевые зазоры в ступице ротора располагаются уплотнительные кольца, прижимаемые пружинами к поверхностям крышек.

Со стороны выхода вала через крышку установлено сальниковое уплотнение с пружинной натяжкой.

В конструкции применены роликовые подшипники. Смазка осуществляется машинными маслами средней вязкости через контрольные

капельные указатели. Места смазки -- разгрузочные кольца, торцовые уплотнительные кольца и сальниковое уплотнение.

Винтовые компрессоры имеют подачи до 20000 м3/ч со степенью повышения давления в ступени до е=3. Двухступенчатые конструкции с промежуточным охлаждением дают общую степень повышения давления до е = 10.

Заключение

По сравнению с поршневыми компрессорами ротационные имеют ряд преимуществ:

компактность и небольшой вес; ротационный компрессор занимает площадь меньше поршневого компрессора той же производительности;

спокойная уравновешенная работа, обусловленная отсутствием кривошипно-шатунного механизма; благодаря этому под компрессор требуется небольшой фундамент;

большое число оборотов компрессора, допускающее применение многооборотных электродвигателей;

большая равномерность подачи простота конструкции;

меньше, чем у поршневой машины, число деталей.

Наряду с этим ротационные компрессоры имеют следующие недостатки:

меньший КПД, чем у поршневых машин;

большая точность изготовления и более сложная технология;

ограниченное конечное давление.

Список литературы

1. Черкасский В. М. « Насосы, вентиляторы, компрессоры»: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. -- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Энергоатомиздат, 1984. -- 416 с, ил.

2. А. Н. Шерстюк «Компрессоры» Госэнергоиздат