Глава 12 РОТАЦИОННЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Под общим названием ротационных компрессорных машин объединяется обширный класс компрессоров и газодувок, у которых процесс сжатия газа протекает в непрерывно уменьшающемся замкнутом объеме, заключенном между вращающимся ротором и корпусом или между двумя роторами. В то же время они относятся к компрессорным машинам объемного типа и являются по существу разновидностью поршневых компрессорных машин. Различаютротационно-пластинчатые, водокольцевые, двухроторные и винтовые компрессоры.

Преимущества ротационных компрессоров и газодувок — равномерность подачи газа, компактность и простота конструкций при относительно высоких производительностях, отсутствие рабочих клапанов и динамическая уравновешенность, позволяющая использовать высокоскоростной привод.

Однако конечное давление в современных ротационных компрессорах не превышает 1,2 МН/м2, что несколько ограничивает диапазон их применения. Кроме того, большие потери на трение и в связи с этим повышенный износ в ротационных компрессорах некоторых типов приводят к определенным трудностям в организации их ремонта: небольшие сроки межремонтного пробега, необходимость наличия запасных деталей и т. д.

Несмотря на это, ротационные компрессоры находят все более широкое применение в технологиях нефтехимических, химических и газовых производств, в холодильном деле и вакуумной технике.

РОТАЦИОННО-ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Газ поступает в компрессор через всасывающий патрубок 1. При вращении ротора 2 рабочие пластины 4 отбрасываются центробежной силой, выдвигаются из пазов б и скользят по поршневым кольцам 6. Сжатие газа происходит в отсеках а, ограниченных двумя пластинами и поверхностями ротора и корпуса 3. Как видно из схемы, в этом случае при вращении ротора пластины вдвигаются в его пазы, обеспечивая непрерывное уменьшение рабочего объема. В нагнетательный трубопровод сжатый газ поступает через патрубок 5. В зоне г пластины полностью утоплены в пазы ротора, который прижат к корпусу, что должно исключать прорыв газов со стороны нагнетания при всасывании. В ротационно- пластинчатых компрессорах предусмотрены водяные рубашки охлаждения

В современных компрессорах поршневые кольца выступают за поверхность ротора/ в результате чего в зоне г получается зазор, образующий «мертвое» пространство, что приводит к снижению объемного к. п. д. т)0.

Конструкция одноступенчатого ротационно-пластинчатого компрессора. Для уменьшения износа рабочих пластин в компрессоре применены два разгрузочных кольца 6, которые вращаются под воздействием движения пластин, в результате чего уменьшается относительное скольжение пластин по кольцу. В зазор между разгрузочными кольцами и корпусом подается смазка, обеспечивающая свободное вращение разгрузочных колец. Данный компрессор развивает конечное давление 0,4-—0,5 МН/м2. Смазка компрессора принудительная.

Компрессор предназначен для сжатия воздуха и инертных газов. Он состоит из двух корпусов, соединенных между собой последовательно и представляющих I и II ступени агрегата. Между ступенями помещен водяной охладитель. В этом компрессоре также установлены разгрузочные кольца, свободно вращающиеся в пазах корпуса.

Смазка компрессора принудительная масляным насосом с приводом от вала I ступени. Предусмотрена ручная подкачка масла. При выборе размеров компрессора рекомендуются следующие параметры: эксцентриситет е = 0,05 0,1 (для компрессоров давлением до 0,15 МН/м2 и вакуум-насосов е = 0,07; для компрессоров давлением до 0,4 МН/м2 е — 0,06); длина ротора L — 1 2 м; толщина стальной пластины б = 1 .-г 4 мм; толщина пластмассовой пластины б — б т 12 мм; число пластин я = 4 24.

При эксплуатации ротационно-пластинчатых компрессоров необходимо учитывать то, что объемные компрессоры могут развить давление, практически ограничиваемое прочностью деталей (в данном случае прочностью пластин и корпуса). В связи с этим современные ротацнонно-пластинчатые компрессоры оснащены оборудованием, автоматически поддерживающим необходимый технологический режим. Простейшая схема автоматики основана на том, что на всасывающем патрубке устанавливается регулятор, автоматически переводящий компрессор на холостой ход при достижении на линии нагнетания предельного давления, а на нагнетательном патрубке — самодействующий обратный клапан для отключения компрессора от нагнетательной линии при работе его на холостом ходу.

Регулирование ротационно-пластинчатых компрессоров осуществляется дросселированием на всасывании, перепуском части газа с нагнетания на всасывание, а если позволяет привод, изменением числа оборотов.

ЖИДКОСТНО-КОЛЬЦЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Жидкостно-кольцевые компрессоры ( 12.5) являются разновидностью ротационно-пластинчатых компрессоров. В этом случае при вращении эксцентрично размещенного в корпусе 2 рабочего колеса (ротора) с лопатками 1 и подаче жидкости образуется жидкостное кольцо В.

Подобно ротациоино-пластинчатым машинам в жидкостно- кодьцевом компрессоре сжатие газа, поступающего в компрессор из патрубка 3, осуществляется в отсеках а, образуемых поверхностями жидкостного кольца и ротора, расположенного по отношению к корпусу 2 с эксцентриситетом и ограниченных лопатками рабочего колеса. В зоне всасыва- ния происходит увеличение объема отсеков и заполнение их газом;; в зоне нагнетания — уменьшение! объема отсеков, сжатие газа и выхлоп в нагнетательный патрубок 4, Количество жидкости в компрессорах должно быть достаточным для исключения зазора между цилиндрической частью ротора и жидкостным кольцом в промежуточной зоне б. Лопатки ротора не касаются цилиндра компрессора, в результате чего исключается значительная доля потерь на механическое трение и износ лопаток. Вkэтом и заключается смысл применения в компрессоре жидкости, которая служит также для уплотнения зазоров, охлаждает газ и осуществляет смазку трущихся деталей.

Ротационные жидкостно-кольцевые компрессоры в одноступенчатом исполнении могут развивать давление от 0,25 до 0,5 МН/м3 и производительность от 0,003 до 2,40 м3/с. Частота вращения достигает 60 об/с.

Недостаток компрессоров этого вида—низкий общий к. п. д., составляющий около 0,05.

Высокий объемный к. п. д. вследствие хорошего уплотнения зазоров жидкостью обусловил применение компрессоров этого вида в качестве вакуумных для создания разрежения.

В этом случае ротационные жидкостно-кольцевые компрессоры известны под названием вакуум-насосов, что неточно определяет их назначение и характер процессов, протекающих в них. Конструкции машин для вышеуказанного применения позволяют достигать разрежение в 98%. Для повышения к. п. д. лопасти выполняют загнутыми назад, а корпус— в виде эллипса.

ДВУХРОТОРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Типичным представителем двухроторного компрессора является воздуходувка с вось- мерочными вращающимися роторами (воздуходувка «Рутса»)

В корпусе 1 вращаются приводимые при помощи зубчатой передачи два ротора, поперечное сечение которых выполнено в виде восьмерок. Это позволяет поршням огибать друг друга с весьма малыми зазорами. При вращении поршней в направлении, указанном на схеме, газ со стороны всасывания б поступает во всасывающую камеру в, образованную поверхностью ротора и корпусом 1 воздуходувки. В этот же момент происходит выход газа из нагнетательной камеры а в зону нагнетания г. В двухроторных компрессорах нет ярко выраженного процесса уменьшения объема и сжатия газа. Повышение давления на нагнетании происходит за счет противодавления в момент, когда нагнетательная камера а сообщается с системой нагнетания.

Сравнительно низкий коэффициент подачи объясняется утеч:ками газа с нагнетания на всасывание в зазорах между роторами, а также между роторами и корпусом как в зазорах по длине, так и в торцах. Вследствие этого должна быть обеспечена высокоточная обработка и доводка поверхностей до образования зазоров в пределах ОД—0,2 мм.

В настоящее время известно довольно много типов двухроторных компрессоров, различающихся в основном конструкциями роторов ( 12.10).

Однако наиболее распространены восьмерочные (см. 12.8) и шестеренчатые ( 12.11) ротационные компрессоры.

Регулирование двухроторных компрессоров производится дросселированием на всасывании, перепуском газа с нагнетания на всасывание и изменением числа оборотов.

ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

винтовой компрессор типа «Лисхолм». Работа компрессора осуществляется следующим образом. В корпусе компрессора 3 вращаются два ротора: ведущий 1 и ведомый 2. Поверхности роторов выполнены в виде винтов и находятся в зацеплении таким образом, что выступы ведомого вала входят во впадины ведущего. При всасывании газа из зоны а газ попадает во впадины ведущего ротора, которые выполняют роль цилиндров; Роль поршня выполняют выступы ведомого вала, которые, заполняя последовательно всю длину канала, образованного впадинами, постепенно осуществляют сжатие газа. В момент, когда сечение впадин оказывается перед нагнетательным отверстием, газ, сжатый до конечного давления, поступает в систему нагнетания (зона б). Процесс сжатия газа осуществляется и во впадинах ведущего ротора при заполнении их выступами ведомого ротора. Таким образом, винтовые компрессоры являются типичными представителями компрессоров объемного типа.

Винтовые компрессоры могут развивать производительность от 0,06 до 0,4 м3/с при конечном давлении 0,3 МН/м2 (для одноступенчатого компрессора) и до 10 МН/м2 (для двухступенчатого компрессора). Частота вращения ротора 50- 200 об/с.

Винтовые компрессоры, так же как и двухроторные, должны быть выполнены с небольшими зазорами (0,1—0,5 мм), в связи с чем поверхности роторов и корпуса требуется тщательно обрабатывать.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: