Виды компрессоров – конструктивные особенности, отличия

Компрессор представляет собой установку, призванную повышать давление внутри системы, а также перемещать газы (газовые смеси). Подробный разбор того, какие виды компрессоров существуют и в чем заключаются их отличительные особенности, представлен ниже.

Классификация компрессоров по принципу действия

Разбор разных видов компрессоров следует начать с того, каким образом они отличаются друг от друга по принципу действия. Все их можно поделить на объемные и динамические. На каждом типе компрессоров стоит остановиться подробнее.

Объемные

Объемный вид компрессора – агрегат, в состав которого входят рабочие камеры. Именно в них протекает процесс сжатия газовой массы. Данный процесс возможен благодаря тому, что камеры в соответствии с заданными параметрами изменяют свой объем. Именно поэтому они и носят название «объемные».

Для информации! Для организации обратного выхода газа инженерами в свое время была разработана клапанная система. В определенные моменты времени, когда камеры наполняются газом или напротив, освобождаются от него, клапаны попеременно открываются и закрываются.

Динамические

Что касается динамического вида компрессоров, в агрегате повышение давления газовой смеси обусловлено увеличением скорости его движения. Как следствие, происходит превращение одного типа энергии в другую: кинетической энергии молекул газа в энергию давления.

Важно! В отличие от объемных компрессоров, в состав динамических входит проточная часть открытого типа. Это означает, что если вал прекратил свое движение и зафиксировался, то его можно продувать в любую сторону.

Виды объемных компрессоров

Теперь стоит рассмотреть классификацию разных видов компрессоров объемного типа. Подразделяются они на 3 крупные группы – мембранные, поршневые и роторные. Каждый тип обладает индивидуальными конструктивными особенностями.

Мембранные

Отличительной особенностью данного типа установки является наличие эластичной мембраны (в большинстве случаев, полимерной). Поршень при работе выполняет возвратно-поступательные движения, провоцирующие выгибание эластичной мембраны в разные стороны.

При очередном изменении ее положения меняется и величина рабочего пространства внутри агрегата, а значит, и давление внутри него. В зависимости от того, в каком положении пребывает мембрана в конкретный момент времени, воздух либо впускается в рабочую камеру, либо выпускается из нее.

Двигаться мембрану могут заставлять приводы 4-х типов:

·        электрические;

·        механические;

·        пневматические;

·        мембранно-поршневые.

Важно! В компрессорах мембранного типа газ (воздух), перемещаясь по рабочей камере, никак не взаимодействует с другими элементами системы. Именно поэтому на выходе получается столь чистый газ.

Поршневые

Внутри поршневых компрессоров кривошипно-шатунный механизм совершает возвратно-поступательные движения. За счет этого объем внутри рабочей камеры попеременно, то увеличивается, то уменьшается.

Также отличительной особенностью поршневых компрессоров является наличие односторонних клапанов в рабочих камерах.  За счет них воздух из внешней среды не возвращается обратно в рабочую область.

Важно! Главное достоинство поршневых компрессоров – высокая производительность работы. Но есть и недостатки. Основные из них: наличие при работе повышенного уровня шума и вибраций, передающихся соседствующим установкам и негативно влияющих на их функционирование.

Роторные

В данных компрессорных агрегатах воздух сжимается посредством применения вращающихся элементов, называемых, как ясно из названия, «роторными».

В подобных установках не применяются клапаны, поскольку в них нет необходимости. В зависимости от шага винта каждый элемент обладает собственной величиной сжатия, зависящей от формы и размера отверстия, через которое воздух выпускается во внешнюю среду.

Для информации! Агрегат с подобным механизмом сжатия воздушных масс хорош тем, что в его составе полностью отсутствуют конструктивные элементы, потенциально способные вызвать нарушение баланса системы.

За счет особенностей конструкции данных компрессоров, высокое давление может создаваться даже при небольших оборотах подвижного элемента. При этом также удается сохранить малые габариты самого агрегата.

Все роторные компрессоры, в свою очередь, подразделяются на несколько подвидов со своими особенностями. Роторные компрессоры бывают:

Безмасляными

Отличительной особенностью безмасляных роторных компрессоров является наличие винта особой формы, которая позволяет существенно увеличить КПД агрегата. Происходит так благодаря снижению утечек газа. Чтобы роторы могли осуществлять синхронные движения, в установке используется зубчатая передача.

Для информации! Роторы, совершая вращательные движения вокруг своей оси, не соприкасаются друг с другом. Поэтому система не нуждается в дополнительном смазывании, а воздух, выходящий из установки в период ее функционирования, лишен каких-либо примесей.

Подобные агрегаты могут быть выполнены многоступенчатыми. Таким образом, получается эффективно устранить проблему, при которой величина температуры воздуха на входе в аппарат и выходе из него различна.

Винтовыми

Устройство роторного виды компрессора данного типа предполагает наличие нескольких винтов, находящихся в зацеплении. Все они помещены в полностью герметичный корпус.

Формирование рабочей области, в которой на воздушные массы начинает оказываться давление, происходит между корпусом агрегата и винтами в момент, когда они начинают совершать свои вращательные движения.

Роторные винтовые компрессоры обладают повышенной производительностью. Подача воздуха в агрегат осуществляется беспрерывно.

Важно! Чтобы в значительной степени снизить величину трения между винтами, сцепляющимися между собой, используется смазка. За счет нее общий срок службы агрегата значительно продляется и его не приходится часто демонтировать для ремонта. Это благоприятно сказывается на стабильности работы системы, составляющей которой является установка.

Зубчатыми

Зубчатые роторные компрессоры в профессиональной среде часто называют шестеренчатыми, поскольку главным движущим элементом в их схеме являются шестерни. Две шестерни, взаимодействуя друг с другом, непрерывно совершаются вращательные движения вокруг своей оси в противоположных направлениях. Именно за счет этого внутри агрегата производится формирование рабочей камеры.

Во время того, как зубьи соприкасаются в области выходного отверстия, объем камеры уменьшается. За счет этого создается зона повышенного давления, выталкивающего воздух из агрегата через специальный патрубок. Таким образом, производится его направленная передача другому оборудованию.

Спиральными

Спиральными называют очередную разновидность безмасляного компрессора, в основе которого лежит ротор. Специальные аппараты, которыми оборудован данный вид компрессоров, напрямую участвуют в сжимании газовых масс. Уменьшение объема рабочей камеры, при этом, осуществляется постепенно. 

Основополагающими конструктивными элементами данного агрегата являются спирали. Одна из них надежно закреплена внутри корпуса устройства, в то время как вторая является подвижной, поскольку имеет крепкую сцепку с ротором, который и заставляет ее вращаться во время работы аппарата.

Важно! Между двумя взаимодействующими друг с другом спиралями осуществляется сдвиг по фазе в 180 градусов. Именно это действие провоцирует возникновение воздушных полостей, объем которых при работе компрессорной установки постоянно меняется.

Роторно-пластинчатыми

Ротор в данном виде компрессора снабжен специальными прорезанными пазами, в каждой из которых размещены подвижные пластины. Их количество определяется конкретной моделью и мощностью компрессорной установки.

Когда осуществляется запуск механизма, ротор начинает вращаться. Пластины при этом из-за возникающей центробежной силы также начинают свое движение от центра к краю конструктивного элемента. Данное движение приводит к формированию рабочих камер. Каждая из рабочих областей имеет физическое ограничение в виде пластин и корпуса аппарата.

Жидкостно-кольцевыми

В жидкостно-кольцевых компрессорных установках роторного типа применяется вспомогательная жидкость. Ротор, оснащенный специальными пластинами, в таких компрессорах устанавливается в корпус, являющийся статически закрепленным.

Для информации! Основным признаком того, что перед вами находится именно жидкостно-кольцевой компрессор, является то, что внутри него наблюдается существенное смещение оси ротора и корпуса аппарата относительно друг друга.

Чтобы избежать ситуации, при которой проходящий газ «забирает» с собой мельчайшие частицы жидкости, в рассматриваемых агрегатах устанавливается сепарационный узел. Его задача – забирать влагу из воздушных масс.

Виды динамических компрессоров

Рассматривая существующие виды компрессоров, также следует отметить, что аппараты, обладающие динамическим принципом работы, подразделяются на 3 подвида – центровые, осевые и струйные. На каждом следует остановиться чуть подробнее:

Важно! Динамические агрегаты в профессиональной среде часто называются турбокомпрессорами. Все потому, что конструктивно аппараты очень похожи на турбину, применяющуюся в автомобилях для дополнительного нагнетания воздуха из внешней среды в двигатель.

Осевые аппараты

В подобных установках движение газа (газовой смеси) осуществляется вдоль оси вращения вала. Направляется газовый поток в нужную сторону посредством применения неподвижных направляющих, а также специальных подвижных колес.

Скорость движения потока воздуха, проходящего через осевой агрегат, набирается постепенно в соответствии с заданными параметрами установки. Сама энергия преобразуется в направляющих.

В состав аппарата входят: корпусы воздухозаборника и компрессора, ведущий вал, барабан ротора, лопатка статора, конструктивные элементы ротора (барабан, диск и лопатка)

Для осевых компенсаторов характерны:

·        повышенная скорость функционирования;

·        высокий КПД;

·        относительно малые размеры;

·        высокая интенсивность подачи воздушных масс.

В большинстве своем, осевые компрессоры применяются в воздушно-реактивных двигателях, устанавливаемых на некоторые самолеты и вертолеты.

Центробежные агрегаты

Центробежные установки обладают конструктивными особенностями, обеспечивающими радиальный воздушный поток на выходе. Порядок функционирования установки таков:

1.     Воздушный поток из внешней среды попадает в цилиндрический отсек.

2.  Далее он движется по рабочему колесу, совершающему вращательные движения вокруг своей оси. Данное колесо обладает одной особенностью – крыльчатки на нем расположены радиально.

3.     Поскольку внутри механизма создается центробежная сила, воздушный поток с силой выбрасывает на стенки корпуса агрегата.

4.     После этого он перемещается в диффузор. Именно в этом конструктивном элементе осуществляется его сжатие.

Важно! Компрессоры, функционирующие на основе центробежной силы, не имеют агрегатов, совершающих возвратно-поступательные движения для сжатия воздуха. Именно поэтому создаваемый такой конструкцией поток воздуха получается равномерным. Силу, с которой он будет подаваться, легко подстраивать под индивидуальные нужды сопутствующего оборудования.  

Струйные компрессоры

Еще один вид компрессоров, используемый довольно редко. Для того чтобы создавать на газ, находящийся внутри агрегата, необходимый уровень давления, применятся энергия активного газа.

Чтобы это было возможно, к агрегату подводятся сразу 2 газовых потока. Один из них обладает низким давлением (его называют «пассивным»), а второй высоким (активный). В итоге на выходе получается газовый поток, давление которого выше, чем у пассивного, но ниже, чем у активного.

Важно! Струйные компрессоры хороши тем, что в их конструкции отсутствуют подвижные части. Именно поэтому они считаются одними из самых надежных и долговечных.

Классификация компрессоров по другим параметрам

Помимо описанных выше видов компрессоров, они также могут отличаться по:

1.     Системе охлаждения. Охлаждение аппарата может быть жидкостным или воздушным.

2.     Эксплуатационным условиям. Бывают агрегаты стационарные и переносные (мобильные).

3.     Типу привода. Аппараты могут функционировать в связке, как с электродвигателями, так и с ДВС.

4.     Конечному давлению. Агрегаты бывают низкого, среднего, высокого и сверхвысокого давления.

5.     Производительности. Параметр определяется объемом рабочей массы на единицу времени.

Помимо прочего, компрессоры отличаются по назначению и области применения.

Видов компрессоров большое множество. Каждый вид обладает индивидуальными характеристиками и используется в определенной отрасти промышленности, машиностроения, сельского хозяйства. Хоть в целом они и выполняют схожую работу, конструктивно разные виды компрессоров существенно отличаются друг от друга, что позволяет использовать их наиболее эффективно в конкретных условиях.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос:
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа.