Спиральные компрессора

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

Основными достоинствами спиральных компрессоров являются:
– высокая энергетическая эффективность: их эффективный КПД достигает 80-86%;
– высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;
– хорошая уравновешенность: незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора, малые скорости движения газа в машине – все это обеспечивает спокойный ход машины с низким уровнем звукового давления (шума);
– быстроходность – число оборотов вала компрессора от 1000 до 13000 об/мин, и этот диапазон расширяется;
– отсутствие мертвого объема, малая доля протечек и, следовательно, более высокий индикаторный КПД: всасываемый компрессором газ не соприкасается с горячими стенками деталей компрессора;
– процессы всасывания, сжатия и нагнетания «растянуты» по углу поворота вала, и потому даже при большой частоте вращения вала скорости газа невелики;
– отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на нагнетании;
– спиральный компрессор, как и винтовой, может работать по циклу с «дозарядкой»;
– спиральный компрессор, как и все компрессоры объемного принципа действия, может работать на любом холодильном агенте, на любом газе и даже с впрыском капельной жидкости.

К недостаткам спиральных компрессоров можно отнести следующее:
– Спиральная машина, как винтовая, – это машина более высокого технологического уровня и организации производства. Спиральным машинам требуются новые для машиностроения детали – спирали, для изготовления которых необходимы фрезерные станки с ЧПУ с пальцевой фрезой. Разработаны и иные технологии изготовления спиралей – прессованием, точным литьем с последующей обкаткой и т.п.
– На подвижную спираль действует сложная система сил: осевых, тангенциальных, центробежных, требующих грамотного расчета и уравновешивания, а следовательно, и балансировки ротора.
– Если отсутствует нагнетательный клапан, то теоретическая индикаторная диаграмма спиральных компрессоров будет по виду такой же, как и у винтового компрессора, с возможными «недосжатиями» и пересжатиями газа, т.е. с дополнительными потерями.

Высокое значение адиабатного КПД объясняется малыми потерями давления газа на всасывании и длительностью этого процесса, практически равного всему периоду рабочего цикла компрессора. Следовательно, скорость всасываемого газа тоже мала. Так как нет мертвого пространства, то нет и обратного расширения газа, как в поршневых машинах. Подогрев газа в процессе всасывания небольшой; охлаждение газа происходит от корпусов спиралей, так как они контактируют с более холодными деталями и охлаждаются смазочным маслом компрессора. Газодинамические потери давления газа на нагнетании при отсутствии клапана незначительны, так как процесс нагнетания длится почти в течение всего периода рабочего цикла. Относительная величина протечек (утечек и перетечек) газа мала, за счет высокой точности изготовления основных деталей спиральных компрессоров, прежде всего, спиралей, благодаря правильности их геометрических форм и размеров ребра, что обеспечивает качественную сборку и возможность в известных пределах регулировать величины зазоров между спиралями. Все это обуславливает высокие значения коэффициентов подачи и адиабатного КПД.

Низкий уровень звукового давления и малая амплитуда вибрации спиральных компрессоров объясняются малыми скоростями движения газа в рабочих объемах, следовательно, незначителен «газодинамический шум», а центробежные силы инерции уравновешиваются противовесами на балансировочных станках.

Высокая надежность cпиральных компрессоров объясняется отсутствием клапанов, уплотнителей типа поршневых колец и достигается применением соответствующих материалов, высококачественных комплектующих изделий (подшипников, уплотнителей) и применением технологий, обеспечивающих высокое качество деталей и сборки компрессора.

Основное требование к геометрии спиралей – обеспечение образования замкнутой полости во всем диапазоне изменения угла поворота ротора от начала до конца процесса сжатия.

Особенности конструкции спиральных компрессоров, высокие требования к точности и чистоте поверхностей основных деталей и узлов требуют для изготовления спиральных компрессоров применения прецизионного станочного оборудования и соответствующей оснастки, а также высокой квалификации рабочих. Эти требования прежде всего относятся к спиралям. Несмотря на это, имеется очень большое разнообразие разработанных конструкций спиральныхкомпрессоров, большинство из которых представлены в патентах и заявках.

С учетом преимуществ и недостатков спиральных компрессоров связана и их область применения. Спиральные компрессора применяются в системах кондиционирования воздуха на автомобильном и железнодорожном транспорте и в жилых помещениях, в торговом холодильном оборудовании, в тепловых насосах и водоохлаждающих холодильных машинах. Наиболее распространенная область применения спиральных компрессоров лежит в диапазоне холодопроизводительностей от 1 до 20 кВт. Однако имеются сведения о разработках спиральных компрессоров более высокой холодопроизводительности, а также до температуры кипения – 45°С на холодильном агрегате. Разрабатываются спиральные компрессоры для сжатия воздуха в системах наддува дизелей. По информации представителей фирм-производителей, спрос на спиральные компресоры исключительно велик и фирмы реализуют все выпускаемые компрессоры.

© 2017: ООО Техпром-Н, производство компрессоров ВР 8, компрессорных станций КС