Компресор - апарат для стиснення повітря або газу. Компресори використовуються у виробництві, там, де безпосередньо необхідний стиснене повітря (пневматичний інструмент, фарбопульти тощо). Крім того, без компресора не обходяться і побутові прилади - холодильні установки, де експлуатується принцип охолодження холодоагенту при його розширенні.
Основні характеристики компресора - ступінь компресії (стиснення) і обсяг повітря або газу. який він може нагнітати. Ступінь стиснення - це відношення максимального вихідного тиску парів холодоагенту до максимального вхідного.
Найбільш поширені компресори двох типів (за принципом дії):
- Поршневі - зі зворотно-поступальним рухом поршнів в циліндрах
- Ротаційні. гвинтові і спіральні - з обертовим рухом робочих частин.
Поршневі компресори використовуються найчастіше. Принцип їх роботи показана на схемі.
- При русі поршня (3) вгору по циліндру компресора (4) робочий газ стискається. Поршень переміщається електродвигуном через колінчастий вал (6) і шатун (5).
- Під дією тиску газу відкриваються і закриваються усмоктувальні і випускні клапани компресора.
- На схемі 1 показана фаза всмоктування газу в компресор. Поршень починає опускатися вниз від верхньої точки, при цьому в камері компресора створюється розрідження і відкривається впускний клапан (12). Газ потрапляє в робочий простір компресора.
- На схемі 2 показана фаза стиснення газу і його виходу з компресора. Поршень піднімається вгору і стискає пар. При цьому відкривається випускний клапан компресора (1) і газ під високим тиском виходить з компресора.
Основні недоліки поршневих компресорів:
- Пульсації тиску газу на виході, що призводять до високого рівня шуму.
- Великі навантаження при пуску, що вимагають великого запасу потужності і призводять до зносу компресора.
Ротаційні компресори обертання
Принцип роботи ротаційних компресорів обертання заснований на всмоктуванні і стисненні газу при обертанні пластин. Їх перевага перед поршневими компресорами полягає в низьких пульсаціях тиску і зменшення струму при запуску.
Існує дві модифікації ротаційних компресорів:
- З стаціонарними пластинами
- З обертовими пластинами
Компресор зі стаціонарними пластинами
У компресорі зі стаціонарними пластинами робочий газ стискається за допомогою ексцентрика, встановленого на ротор двигуна. При обертанні ротора ексцентрик котиться по внутрішній поверхні циліндра компресора, і що знаходиться перед ним повітря стискається, а потім виштовхується через випускний клапан компресора. Пластини поділяють області високого та низького тиску всередині циліндра компресора.
- Газ заповнює наявний простір
- Починається стиснення газу всередині компресора і всмоктування нової порції холодоагенту
- Стиснення і всмоктування триває
- Стиснення завершено, пар остаточно заповнив простір усередині циліндра компресора.
Компресор з обертовими пластинами
У компресорі з обертовими пластинами газ стискається за допомогою пластин, закріплених на роторі. Ось ротора зміщена щодо осі циліндра компресора. Краї пластин щільно прилягають до поверхні циліндра, розділяючи області високого та низького тиску. На схемі показаний цикл всмоктування і стиснення пари.
- Пар заповнює наявний простір
- Починається стиснення пари усередині компресора і всмоктування нової порції холодоагенту
- Стиснення і всмоктування завершується.
- Починається новий цикл всмоктування і стиснення.
Спіральні компресори SCROLL
Такий компресор складається з двох сталевих спіралей. Вони вставлені одна в іншу і розширюються від центру до краю циліндра компресора. Внутрішня спіраль нерухомо закріплена, а зовнішня обертається навколо неї.
Спіралі мають особливий профіль (евольвента), що дозволяє перекочуватися без прослизання. Рухома спіраль компресора встановлена на ексцентрики і перекочується по внутрішній поверхні іншої спіралі. При цьому точка дотику спіралей поступово переміщається від краю до центру. Газ, що знаходиться перед лінією торкання, стискаються, і виштовхуються в центральний отвір в кришці компресора. Точки дотику розташовані на кожному витку внутрішньої спіралі, тому пари стискаються більш плавно, меншими порціями, ніж в інших типах компресорів. В результаті навантаження на електродвигун компресора знижується, особливо в момент пуску компресора.
Через вхідний отвір в циліндричної частини корпусу, що надходить повітря охолоджує двигун, потім стискається між спіралей і виходить через вихідний отвір у верхній частині корпусу компресора.
Недоліки спіральних компресорів:
- Складність виготовлення.
- Необхідно дуже точне прилягання спіралей і герметичність по їх торцях
Існують дві модифікації цього типу:
- З одинарним гвинтом
- З подвійним гвинтом
Гвинтовий компресор з одинарним гвинтом
Моделі з одинарним гвинтом мають одну або дві шестерні-сателіти, під'єднані до ротора з боків.
Стиснення газу відбувається за допомогою обертових в різні боки роторів. Їх обертання забезпечує центральний ротор у вигляді гвинта.
Повітря надходить через вхідний отвір компресора, охолоджує двигун, потім потрапляє у зовнішній сектор обертових шестерень роторів, стискається і виходить через ковзний клапан в випускний отвір.
Гвинти компресора повинні прилягати герметично, тому використовується змазує масло. Згодом масло відділяється від газу в спеціальному сепараторі компресора.
Гвинтовий компресор з подвійним гвинтом
Моделі з подвійним гвинтом відрізняються використанням двох роторів - основного і приводного.
Гвинтові компресори не мають впускних і випускних клапанів. Всмоктування холодоагенту постійно відбувається з одного боку компресора, а його випускання - з іншого боку. При такому способі стиснення парів рівень шуму набагато нижче, ніж у поршневих компресорів.
Гвинтові компресори дозволяють плавно регулювати потужність холодильної машини за допомогою зміни частоти обертів двигуна.