Компрессор. Поршневые компрессоры. Ротационные компрессоры. Центробежные компрессоры. Бессальниковые компрессоры

  

Вся электронная библиотека >>>

 Холодильники и кондиционеры  >>>

 

 

 

 Холодильная техника и кондиционирование воздуха


Раздел: Бытовая техника

 

Глава 3. Компрессоры

  

В состав компрессионных холодильных систем для циркуляции хладагента входит компрессор какого-либо типа. Компрессор выполняет две функции: отсасывает пар хладагента из испарителя, понижая давление хладагента в нем до требуемой температуры кипения, и повышает давление парообразного хладагента в конденсаторе до такого уровня, чтобы температура насыщения была выше температуры среды, используемой для охлаждения конденсатора и конденсации хладагента.

 

Типы компрессоров

 

В настоящее время используют компрессоры в основном трех типов: поршневые, ротационные и центробежные. Наибольшее распространение получили поршневые компрессоры.

Поршневые компрессоры. Их применяют в установках малой производительности для охлаждения торгового оборудования, в бытовых аппаратах и для промышленных целей.

Конструкция поршневых компрессоров подобна конструкции автомобильного двигателя. Поршень приводится в движение от коленчатого вала и совершает попеременно ходы всасывания и сжатия в цилиндре, который оборудован всасывающим и нагнетательным клапанами ( 47). При ходе поршня вниз пар хладагента отсасывается из испарителя в цилиндр компрессора. Пластинчатый всасывающий клапан в головке цилиндра действует, как обратный клапан (48,а). Когда давление пара хладагента в цилиндре равно давлению пара хладагента во всасывающей линии, подпружиненная пластина закрывает всасывающий клапан. Поршень, достигая нижнего предела хода, засасывает максимально возможное количество парообразного хладагента. Затем поршень начинает двигаться вверх, проталкивая парообразный хладагент впереди себя. Пар не может возвратиться в испаритель, так как всасывающий клапан закрыт.

Однако имеется еще один пластинчатый клапан в головке цилиндра, который смонтирован таким образом, что пар может выходить из цилиндра. Весь пар, направляемый через этот клапан, проходит к конденсатору. Нагнетательный клапан, как и всасывающий клапан, позволяет хладагенту течь только в одном направлении. Следовательно, пар хладагента может выходить из цилиндра компрессора, но обратно в компрессор попасть не может ( 48, б). Когда поршень 6 достигает верхнего предела своего хода, он начинает вновь опускаться, и цикл повторяется.

Поршневой компрессор довольно эффективен при высоких давлениях конденсации и степенях сжатия, а также удовлетворительно работает, 4 имея цилиндры с малым рабочим объемом. Дру- гие преимущества порш- 2 невого компрессора — возможность его работы на различных хладагентах (жидкий хладагент легко протекает через соединительный трубопровод из-за высокого давления, создаваемого / компрессором), надежность, простота конструкции и относительно низкая стоимость.

Возвратно - поступательное движение поршня компрессора осуществляется несколькими способами. Для обеспечения этого движения в современном холодильном оборудовании в компрессоре применяется коленчатый вал, к которому посредством шатуна присоединен поршень ( 49).

Другой распространенный тип поршневого компрессора — компрессор с эксцентриковым диском. В данном случае имеется прямой вал, который недорог в изготовлении и не требует специальной ковки, как коленчатый вал ( 50). Поршень соединен с эксцентриковым диском на валу посредством шатуна. Эксцентриковый диск закрепляется на валу стопорным винтом. Шатун фиксируется на эксцентрике без болта.

Ротационные компрессоры. Конструкция ротационных компрессоров ( 53, а) более простая, чем конструкция поршневых компрессоров. Единственными движущимися частями ротационного компрессора являются стальной ротор, эксцентрик и скользящая лопасть, или перегородка ( 53, б).

Ротор и эксцентрик размещены в стальном цилиндре. Диаметр стального ротора немного меньше диаметра цилиндра. Он расположен не в центре цилиндра, в результате чего одна точка на внешней окружности ротора всегда находится в контакте со стенкой цилиндра ( 53, в). Поэтому на противоположной стороне между ротором и стенкой цилиндра остается свободное серпообразное пространство. Электродвигатель вращает эксцентрик, который перемещает с собой ротор, придавая ему особое катящееся движение, аналогичное вращению кольца, надетого па палец ( 54). Ротор в буквальном смысле катится внешним краем по стенке цилиндра,

Если в стенке цилиндра имеется отверстие для входа парообразного хладагента, поступающего из испарителя ( 55, а), и если эксцентрик совершает только часть полного оборота, то ротор почти немедленно закроет отверстие. При этом пар хладагента останется в замкнутом объеме. Однако если в стенках цилиндра имеется другое отверстие, то пар будет иметь путь для выхода. Нагнетательное отверстие соединено трубой с конденсатором. Когда эксцентрик вращается и ротор перемещается по внутренней поверхности цилиндра, серпообразный объем уменьшается. Парообразный хладагент при этом сжимается и нагнетается через отверстие в конденсатор. Между всасывающим и нагнетательным отверстиями в цилиндре установлена лопасть. Через всасывающее отверстие в цилиндр поступает новая порция хладагента ( 55, б). Эта лопасть должна

быть гибкой или скользящей, так как один ее конец непрерывно перемещается вперед и назад при движении ротора ( 56). При установке лопасти в стенке цилиндра прорезают щель такой глубины, чтобы она могла полностью войти в нее. Пружина, находящаяся позади лопасти, прижимает ее к ротору независимо от положения последнего (см.  56). При перемещении ротора лопасть повторяет каждое его движение.

Во время движения ротора подвижная лопасть позволяет парообразному хладагенту перемещаться в серпообразном пространстве только в одном направлении. Ротор проталкивает пар впереди себя ( 57, а) к единственному выходу — нагнетательному отверстию, так как лопасть перекрыла проход к всасывающему отверстию.

Выше было приведено описание простого цикла работы ротационного компрессора. При движении ротора вокруг цилин-дра точка его контакта описывает круг по стенке цилиндра. Весь объем хладагента перед точкой контакта проталкивается вперед к лопасти, которая направляет его в нагнетательное отверстие ( 57, б). В тот момент, когда точка контакта проходит всасывающее отверстие, новая порция. парообразного хладагента поступает в компрессор из испарителя-

Существует много различных модификаций конструкции ротационного компрессора. Тем не менее ни одна из них не является более простой по конструкции и не имеет меньшее количество движущихся деталей, чем описанный выше ротационный компрессор.

Ротационные компрессоры применяются в бытовых холодильных аппаратах и в последнее время используют в небольших кондиционерах. Для экономичности производства эти компрессоры должны выпускаться большими партиями из-за прецизионной машинной обработки, необходимой для обеспечения требуемой производительности. Обратный клапан обычно монтируют на всасывающей или нагнетательной линиях для предотвращения обратного потока хладагента из конденсатора в испаритель во время нерабочей части цикла. Необходимо предотвращать попадание жидкого хладагента в компрессор, так как всасывающая линия соединена непосредственно с камерой сжатия.

Центробежные компрессоры. Сжатие происходит в результате вращения с высокой скоростью массы парообразного хладагента. Центробежной силой он отбрасывается к периферии ротора и поступает в канал. Это действие можно сравнить с вращением шарика на конце веревки. Чем выше скорость вращения, тем большее центробежное усилие действует на шарик. Если веревку разрезать во время вращения, то шарик уле

тит в пространство. В центробежном компрессоре молекулы газа во многом подвергаются подобному воздействию. Вращаясь при высокой скорости, они отбрасываются к внешнему краю ротора. Вместо полета в пространство они поступают в канал, где сжимаются следующим потоком молекул. В поршневых и ротационных компрессорах молекулы хладагента сжимаются в цилиндре под действием возвратно-поступательного движения поршня. В процессе сжатия участвуют всасывающий и нагнетательный клапаны. В центробежном компрессоре нет клапанов и единственными изнашивающимися частями являются подшипники на концах вала.

Центробежный компрессор подобен водяному насосу, но его ротор вращается со значительно большой скоростью ( 58, а). Центробежный компрессор состоит из колеса, собранного из роторов. Каждый ротор помещается в отдельной ступени ( 58, б). В рассматриваемом компрессоре пять ступеней и он называется пятиступенчатым компрессором. Каждый ротор имеет ряд лопастей, которые являются составной его частью. Вовремя работы парообразный хладагент поступает через всасывающий патрубок корпуса и проходит по каналу через кольцеобразное отверстие вокруг вала к первому ротору. Под действием центробежной силы вследствие высокой частоты вращения ротора пар от его периферии нагнетается в канал (лабиринт) при более высоком давлении, чем во всасывающих каналах. Парообразный хладагент, сжатый в первом роторе, нагнетается в пространство С (см.  58,6) между первым и вторым роторами. Пар возвращается к центру компрессора и через отверстие вокруг вала входит во второй ротор. При вращательном движении второго ротора хладагент снова отбрасывается наружу и поступает в канал D. Таким образом, хладагент, проходит по зигзагообразному пути через центробежный компрессор и нагнетаётся через отверстие 1. Хладагент поступает в нагнетательную линию и течет к конденсатору.

 Каждый последующий ротор имеет прогрессирующие меньшие диаметр и толщину, так как через каждый ротор проходит одинаковое количество парообразного хладагента. Степень сжатия хладагента от ступени к ступени увеличивается. Каналы, обозначенные на  58, б как В, С, D, Е, F и G, прогрессирующе уменьшаются в размере. Если бы роторы и каналы не уменьшались в размерах, сжатый пар снова бы расширился, заполнил пространство и был бы ликвидирован эффект действия сжатия.

Каналы для хладагента С, D, Е, F и G представляют собой металлические лабиринты, предотвращающие его утечку в различных ступенях сжатия. Лабиринты сконструированы таким образом, что они сравнительно близко подходят к роторам, но их не касаются. Зазор между ротором и лабиринтом в центробежном компрессоре больше, чем зазор между ротором и цилиндром в ротационном компрессоре. Детали и узлы в центробежном компрессоре не смазываются, за исключением торцевых подшипников вала. Торцевые подшипники являются единственными внутренними трущимися поверхностями, и парообразный хладагент, сжимаемый в центробежном компрессоре, практиче

ски не содержит масла. Поэтому масло не накапливается на внутренних поверхностях конденсатора и испарителя, что значительно улучшает процесс теплопередачи в них.

 Центробежные компрессоры сконструированы для работы при относительно высоких скоростях движения пара хладагента. Они довольно эффективны в холодильных установках большой производительности — от 900 до 10 000 кВт.

Поршневые и центробежные компрессоры классифицируются также по исполнению их корпуса: бессальниковые, герметичные и сальниковые. Последние подразделяются на компрессоры с ременным и непосредственным приводами. Для привода сальникового компрессора применяется отдельно ст©ящий электродвигатель. Мощность от электродвигателя передается к компрессору с помощью ремня и набора шкивов ( 59). Поршни и цилиндры заключены в корпус, а на конце коленчатого вала, проходящего через него, закреплен шкив. В компрессоре сальник вала предотвращает потери хладагента в масле.

В компрессорах этого типа при работе на различных хладагентах, а также для обеспечения различной производительности можно изменять частоту вращения вала. Компрессор легко ремонтировать и заменять изношенные детали.

Хотя сальниковые компрессоры используются широко, они имеют много недостатков: компрессоры громоздки, обладают большой массой из-за литого чугунного корпуса, требуют высоких производственных расходов при изготовлении, в уплотняющих сальниках вала легко образуются утечки хладагента, а центровку вала на компрессорах с непосредственным приводом осуществить трудно. Уровень шума, создаваемый этими компрессорами высокий из-за ременного привода и других монтируемых отдельно узлов. Ремни изнашиваются. В связи с указанными недостатками сальниковые компрессоры заменяются бессальниковыми или герметичными компрессорами. Сальниковый компрессор используют для специальных целей, например для установок кондиционирования воздуха в автомобилях, в других транспортных установках, больших торговых и промышленных установках, а также в аммиачных системах.

Бессальниковые компрессоры приводятся в действие электродвигателем, рОтор которого монтируют непосредственно на коленчатом валу ( 60). Рабочие узлы компрессора и электродвигателя размещены'в одном корпусе, нет ремней и сальникового уплотнения вала. Электродвигатели могут быть смонтированы требуемой мощности для расчетной нагрузки, в результате чего получается компактная, экономичная, эффективная конструкция компрессора, практически не требующая обслуживания. В случае повреждения компрессора съемные головки, крышки статоров, нижние плиты и крышки корпуса позволяют легко осуществлять текущий ремонт ( 61). Чугун, используемый при производстве сальниковых и бессальниковых компрессоров, должен быть мелкозернистым для предотвращения утечки хладагента через поры металла.

С целью дальнейшего уменьшения габаритных размеров и стоимости производства холодильных агрегатов герметичные компрессоры, которые иногда называют герметичными мотор-компрессорами, выпускают в сварном кожухе.

В герметичном компрессоре ( 63) пар всасывается в кожух, затем он направляется через электродвигатель, который передает мощность коленчатому валу. Последний вращается в подшипниках и приводит в действие поршень в цилиндре. Коленчатый вал сконструирован таким образом, что с помощью масляного насоса, смонтированного в нижней части кожуха компрессора, масло по каналам вала поступает ко всем поверхностям подшипников. Парообразный хладагент циркулирует в картере вокруг компрессора и электродвигателя при прохождении через кожух компрессора и поступает в цилиндр через глушитель на стороне всасывания и всасывающие клапаны. Сжатый подвижным поршнем нагретый парообразный хладагент выпускается через нагнетательные клапаны, головку, глушитель на стороне нагнетания и нагнетательный трубопровод компрессора.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Холодильная техника и кондиционирование воздуха

 

Смотрите также:

 

ВИНТОВОЙ КОМПРЕССОР. Особенности и преимущества винтовых...

Нужно отметить, что такие метаморфозы носят не случайный характер, ведь винтовые промышленные компрессоры обладают большим количеством преимуществ...

 

КОМПРЕССОРЫ - поршневые компрессоры и винтовые компрессоры

Различают поршневые компрессоры и винтовые компрессоры. В ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРАХ воздух засасывается при...

 

Силовое оборудование. Компрессоры. Пневматический компрессор....

Поршневые компрессоры являются оптимальным выбором для тех производств, где потребность в сжатом воздухе мала, в основном, для окрасочных и...

 

Компрессор. Поршневые и ротационные компрессоры

Это поршневые компрессоры. Кроме поршневых известны и ротационные компрессоры. В них цилиндр заменен круглым корпусом, в котором вращается барабан с радиальными...

 

Мотор-компрессоры

Такие мотор-компрессоры более компактны, размещаются в машинных отсеках небольших размеров и работают с меньшим уровнем шума.

 

Компрессоры диафрагменные СО-45А и СО-45Б. ОБОРУДОВАНИЕ...

Компрессоры охлаждаются посредством вентилятора электродвигателя. Их изготавливают путем модернизации конструкции модели СО-45.

 

Холодильники компрессионного типа. Устройство и ремонт холодильника...

МОТОР-КОМПРЕССОР. В бытовых холодильниках отечественного производства применяют одноцилиндровые поршневые непрямоточные компрессоры двух типов ДХ и ФГ...