Ротаційні компресори: пристрій, принцип роботи і застосування

Ротаційні компресорні установки отримали розповсюдження на підприємствах і в невеликих майстерень. Обладнання для нагнітання стисненого повітря такого типу характеризується надійною конструкцією, що забезпечує високу продуктивність. До цього варто додати практичність в обслуговуванні агрегату. У той же час ротаційні компресори мають цілий ряд недоліків, що обмежують область їх використання.

Пристрій компресора

Ротаційні моделі представляють цілу групу компресорів, що відрізняються по конструкції і робочим якостям. Основну частку станцій цього типу складають повітряні роторні установки. У цьому випадку пристрій ротаційних компресорів базується на валу двигуна, що забезпечує робочу функцію. На вал насаджується ротор, але в процесі роботи рух здійснюється не з центру кола, а ексцентрично. Це обумовлюється тим, що вал традиційних моделей має зсув.


Функціональна начинка, в свою чергу, укладена в металевий корпус – зазвичай циліндричної форми. В обов'язковому порядку від вала з ротором до поверхні корпусу витримується технологічний проміжок. У процесі роботи ротаційний повітряний компресор буде скорочувати його у відповідності з величиною, рівною вищезазначеного зміщення вала. Також для додаткового захисту та запобігання перетікання технічної рідини використовуються спеціальні пластини і заслінки.

Принцип роботи

При кожному обороті ротора буде утворюватися вільна зона між стінкою циліндра і робочою групою. У цей момент вона заповнюється сухим перегрітим або насиченим паром – це також можуть бути різновиди холодоагентів і масляних рідин. З іншого боку починають процес стиснення цієї зони нагнітальні клапани, сприяють всмоктуванню тих же пари з випарника. При здійсненні повторного циклу оборотів досягається оптимальне робоче тиск, що дозволяє виконувати основну функцію нагнітання стисненого повітря, для якої застосовується ротаційний компресор. Принцип роботи роторних моделей передбачає і автоматизовану подачу масла. Це особливо стосується промислових агрегатів, що працюють при підвищених навантаженнях. Заправка рідиною реалізується спеціальної цистерни – вона надходить в масловіддільник до певного рівня. При необхідності масло може охолоджуватися водою.

Види конструкції

Зазвичай виділяють компресори ротаційного типу з хитними і нерухомими елементами стиснення. У першій моделі робочої групи передбачається стиск хладагента допомогою роторного ексцентрика на двигуні. Це в деякому роді незалежний елемент, що забезпечує відносно високий ступінь стиснення. Однак, з-за підвищеного тертя подібні агрегати вважаються малоефективними. Принаймні, витратними з точки зору технічного обслуговування. З іншого боку, пластинчасті ротаційні компресори дозволяють усунути небажаний ефект інтенсивного тертя. Стиснення холодоагенту реалізується пластинами, нерухомо встановлених на валу. Вони стаціонарні щодо самого валу, але свою функцію стиснення виконують разом з ним.

Особливості спіральних моделей

Моделі спірального типу найчастіше використовуються в установках малої та середньої потужності – наприклад, в холодильниках. Робоча група формується двома металевими спіралями – одна інтегрується в іншу. При цьому базова спіраль стационарна, а зовнішня – обертається навколо осі. Що ще важливо, в компресорах дані елементи мають особливий евольвентний профіль, що дозволяє кататися, але не прослизати. Передбачає спіральний компресор і переміщення точки дотику робочих елементів. Саме в ній відбуваються цикли стискання і виштовхування через центральний отвір. За характером виконання стиснення спіральні агрегати можна назвати більш м'якими і щадними. Тому й вихідна потужність дозволяє їх використовувати в обладнанні середньої і малої продуктивності. Варто підкреслити і складність технічної реалізації таких компресорів, обумовлену необхідністю дотримання щільного прилягання спіральних елементів і герметичності торців.

Захисні системи агрегату

Високої якості елементної бази і ретельно вивіреної компонування функціональних деталей недостатньо для того, щоб обладнання регулярно виконувало свої завдання в умовах виробництва. Тому сучасні моделі не обходяться без додаткових захисних систем. В першу чергу, це автоматичне відключення агрегату при фіксації мережевих перевантажень. Таким чином, оберігається блок керування електродвигуном. Оскільки ротаційні компресори схильні і до перегрівів механічної частини, впроваджується в конструкцію і система охолодження. Вона мінімізує теплові навантаження, що впливають і на технічні рідини, і на деталі конструкції. Для моделей з електронним управлінням передбачають системи самодіагностики. Завдяки датчикам компресор без участі оператора може визначати несправності вузлів і в залежності від характеру поломки або самостійно їх виправляти, або подавати відповідний аварійний сигнал через індикатори.

Основні характеристики

Продуктивність компресора визначає, з яким обладнанням конкретна модель зможе оптимально працювати. Ця характеристика виражається відношенням обсягу випущеного повітря до одиниці часу – зазвичай хвилині. Побутові агрегати найчастіше розташовують потужністю близько 100 л/хв. Цього цілком достатньо для роботи з пневмоінструментом зразок розпилювачів, шліфувальних і забивателей. Але якщо, приміром, на будмайданчику планується одночасне використання декількох пневматичних пристроїв, то продуктивність повинна збільшуватися до 150-200 л/хв і вище. До того ж компресор з обертовим ротором бажано використовувати з запасом силового потенціалу. Тобто до сумарної планованої навантаженні потрібно буде додати 15-20%. Це підвищення виправдовується зниженням навантаження на елементну базу. Істотною характеристикою є і робочий тиск, в середньому варьирующееся від 6 до 15 бар. У цьому випадку підбір також робиться виходячи з вимог до конкретного інструменту. Для оптимальної роботи додається 2 пункту до номінального показника тиску інструменту.

Витратні матеріали

В робочому процесі ротаційних компресорів особливу роль відіграє масло. Головна функція компресорних рідин полягає у підтримці зносостійкості деталей, запобігання розгерметизації і освіти нагарів. Але представлені на ринку і модифіковані склади з окремими поліпшеними властивостями – наприклад, це може бути морозостійкість, антикорозійний захист і т. д. Що стосується типу основи, спіральний компресор, який працює при температурних навантаженнях до 100 градусів, можна заправляти синтетичними засобами. Якщо цей поріг збільшується, то слід звертатися до більш дорогих, але якісних мінеральних масел. Технічні аксесуари теж є необхідним доповненням. У цій групі матеріалів виділяють шланги, перехідники, фітинги, клапани, фільтри та кріпильні пристосування. Завдяки компонентної оснащенні і організується інфраструктура взаємодії компресора з робочим інструментом чи обладнанням.

Виробники і ціни

Хоча сегмент компресорів як такий дуже великий і пропонує продукцію практично від всіх великих виробників будівельного і промислового устаткування, категорія ротаційних моделей найменш популярна, тому й пропозиції істотно обмежені. Найбільшою популярністю користуються установки виробників холодильної техніки Matsushita, Galanz, Toshiba і т. д. Вони коштують приблизно від 20 до 50 тис. руб. Для сфер будівельного і промислового використання рекомендуються фірми Abac, FUBAG і COMARO. Дані компанії пропонують в основному високопродуктивні агрегати, розраховані на експлуатацію в умовах великих підприємств. За ціною ротаційні компресори цього типу теж помітно відрізняються – в середньому вони коштують 200-300 тис. До речі, одну з найдорожчих станцій пропонує Abac в своїй лінійці GENESIS. Це модель з продуктивністю 3320 л/хв і робочим тиском 8 бар, доступна за 650 тис.

Що врахувати у виборі?

До вибору ротаційних компресорів зазвичай підходять споживачі, яким потрібен низьковитратний, малошумний і в той же час продуктивний джерело стисненого повітря. Тому промисловість з усіма своїми особливостями експлуатації буде основною областю, де застосовується даний тип компресора. Ротаційний двигун найчастіше орієнтується на мережеве напруга в 380 В. Якщо на ділянці відсутня використання трехфазовая лінія, то доведеться робити знижку вже на продуктивність, орієнтуючись на 220 В. Крім основних робочих значень враховується і конструкція. Зазвичай вона стационарна, але навіть великогабаритні модифікації в деяких виконаннях передбачають можливість переміщення. Цей нюанс треба мати на увазі, якщо на об'єкті планується обслуговувати кілька технологічних точок, розташованих у різних місцях.

Технічне обслуговування

В умовах регулярної експлуатації сеанси профілактичної перевірки повинні проводитися у відповідності з графіком. Заміна масла і ревізія з'єднувальних частин виконується перед кожною процедурою застосування обладнання. При виявленні критичної деформації елементів або зносу матеріалів проводиться ремонт повітряних компресорів, який може бути виражений заміною несправних компонентів. Технічне відновлення тих же деформованих елементів небажано, оскільки термін їх служби в будь-якому випадку буде нижче. Окрема увага приділяється каналах надходження масла і охолоджуючих рідин. З ними взаємодіють фільтри, мембрани, ущільнювачі і шланги – дану інфраструктуру слід регулярно чистити, промивати і також замінювати, якщо виникає необхідність. До речі, ремонт компресорів повітряних у вигляді відновлення лопатей вентилятора і радіаторної решітки проводиться як раз в тих випадках, коли обслуговуючий персонал приділяв недостатньо уваги боротьбі з засорами і забрудненнями конструкції.

Сфери застосування

Вже говорилося, що компресорні установки часто застосовують для обслуговування будівельного інструменту на пневматичній основі. Але це лише частина завдань, які здатні виконувати агрегати такого типу. Їх спеціалізованої нішею все ж є холодильне обладнання. Причому це можуть бути і безпосередньо промислові холодильники з рефрижераторами, і побутові кондиціонери. У другому випадку використовуються компактні і малопотужні ротаційні компресори. Застосування в промисловості теж акцентується на можливості роботи установки з холодоагентами – обладнання задіють на технологічних етапах обробки раби, м'яса, напівфабрикатів та іншої харчової продукції.

Висновок

При всіх відмінностях з поршневими компресорами, ротаційні агрегати працюють по тому ж принципу витіснення обслуговується середовища. Відмінності обумовлюються вже конструкційної реалізацією механіки, забезпечує весь процес. Серед переваг, якими володіють ротаційні компресори на тлі поршневих аналогів, можна відзначити можливість з'єднання з двигуном, врівноваженість ходу з скороченням вібрацій, рівномірну подачу газових середовищ і відсутність групи клапанів. Але є і недоліки. Так, наприклад, щільне взаємодія механічних частин, що сприяє їх швидкому фізичного зносу. Є і слабкі сторони у ротаційних моделей в плані технології виготовлення – вони вимагають високоточної збірки, інакше агрегат не зможе відповідати заявленим робочим показниками.