Дизайн
Компрессор прокрутки использует два чередующихся прокрутки для насос, компресс или надавить жидкости Такие как жидкости и газы. Геометрия лопасти может быть эвольвента, Архимедова спираль, или гибридные кривые.
Часто один из свитков неподвижен, а другой вращается вокруг эксцентрично без вращения, тем самым захватывая и накачивая или сжимая карманы жидкости между спиралями. Эксцентриковый вал может обеспечивать орбитальное движение, но нельзя допускать вращения спирали, обычно с помощью Муфта типа Oldham, дополнительные эксцентриковые промежуточные валы или сильфон (особенно для приложений высокой чистоты). Другой метод создания движения сжатия – это совместное вращение прокрутки в синхронном движении, но со смещенными центрами вращения. Относительное движение такое же, как если бы вы двигались по орбите.
Утечки из осевых зазоров предотвращаются за счет использования спиральных торцевых уплотнений, размещенных в канавках на концах обеих спиралей. Эти уплотнения наконечников также помогают снизить трение и могут быть заменены при износе. Некоторые компрессоры используют нагнетательный газ под давлением, чтобы сдвинуть обе спирали вместе, устраняя необходимость в уплотнениях наконечников и улучшая герметичность при эксплуатации; считается, что эти компрессоры изнашиваются, а не изнашиваются, но другие детали, такие как кольцо Олдхэма, могут изнашиваться.
Другой вариант – гибкие (плоские) трубки, где архимедова спираль действует как Перистальтический насос, который работает по тому же принципу, что и тюбик зубной пасты. У них есть оболочки, заполненные смазка для предотвращения истирания наружной поверхности трубки насоса и для облегчения рассеивания тепла, а также использовать усиленные трубки, часто называемые «шлангами». Насосы этого класса часто называют «шланговыми насосами». Поскольку нет движущихся частей, контактирующих с жидкостью, перистальтические насосы недороги в производстве. Отсутствие в них клапанов, уплотнений и сальников делает их сравнительно недорогими в обслуживании, а шланг или трубка – недорогой элемент обслуживания по сравнению с другими типами насосов.[нужна цитата ]
Надежность
Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей, чем поршневые компрессоры, что теоретически должно повысить надежность. По данным Emerson Climate Technologies, производителя спиральных компрессоров Copeland, спиральные компрессоры имеют на 70 процентов меньше движущихся частей, чем обычные поршневые компрессоры.
В 2006 году крупный производитель оборудования для общественного питания, Stoelting, решили изменить дизайн одной из своих мягких подач мороженое машины из возвратно-поступательный для прокрутки компрессора. В ходе испытаний они обнаружили, что конструкция спирального компрессора обеспечивает лучшую надежность и энергоэффективность в эксплуатации.
Размер
Спиральные компрессоры имеют тенденцию быть очень компактными и плавными и поэтому не требуют пружинной подвески. Это позволяет им иметь очень маленькие корпуса, что снижает общую стоимость, но также приводит к меньшему свободному объему. Это слабое место с точки зрения работы с жидкостью. Их соответствующая сила заключается в отсутствии всасывающих клапанов, которые перемещают наиболее вероятную точку отказа в систему привода, которую можно сделать несколько более прочной. Таким образом, спиральный механизм сам по себе более устойчив к попаданию жидкости, но в то же время более склонен к тому, чтобы испытать его в работе. Небольшой размер и бесшумная работа спирального компрессора позволяют встраивать его в компьютеры с высокой удельной мощностью, такие как мэйнфреймы IBM. Спиральные компрессоры также упрощают конструкцию трубопроводов, поскольку не требуют внешнего подключения для теплоносителя первого контура.
Спиральный компрессор устройство и принцип работы
- Конструкция и устройство
- Преимущества и недостатки
- К очевидным плюсам можно отнести
- Необходимо учитывать следующие моменты
Спиральный компрессор — это техника для получения сжатого воздуха или хладагента. Уменьшение объема производится путем вращения двух спиралей, на чем основан принцип действия установки. Агрегаты данного типа успешно используются в кондиционировании, нагревании/охлаждении, холодильных контурах и изготовлении вакуумных насосов. Прототип установки был запатентован во Франции еще в 1905 году, но практического применения не последовало из-за отсутствия производственной базы.
Зачем септику компрессор
На стадии биоферментная очистки стоков, в борьбе с нечистотами задействованы два вида бактерий:
- Анаэробные. Разлагают нечистоты на более простые фракции без доступа воздуха.
- Аэробные. Также занимаются переработкой и разложением стоков, но нуждаются в постоянном присутствии кислорода.
Герметичность резервуара не позволяет аэробам получить кислород естественным путем. Для решения проблемы в систему монтируется компрессор, который не только создает условия для жизни и работы бактерий, но активно перемешивает нечистоты, размельчая их для ускорения разложения.
В среднем по планете, нормальным считается уровень кислорода в количестве 21%. Для работы полезных микроорганизмов в отстойнике этого вполне достаточно.
Зависимость КПД от степени сжатия
Как видно из таблицы, с другими параметрами для спирального компрессора результаты не столько впечатляющи, как с коэффициентом подачи. Спиральный компрессор выигрывает лишь в высокотемпературном режиме работы, при небольшом значении степени сжатия (πk). При увеличении степени сжатия (см. график 1), величина полного КПД прямолинейно снижается и при значении πk=8 пересекает рубеж 50%. Трудно точно сказать, почему так происходит, но из проведенного анализа можно сделать вывод: спиральному компрессору гораздо выгоднее работать с большими количествами сжимаемого пара, при невысоких значениях степени сжатия.
Какие бывают компрессоры
Поршневой
Конструктивно схож с двигателем внутреннего сгорания. Поршень двигается по цилиндру сжимая среду, попавшую в камеру через клапан впуска. Сжатый воздух выталкивается из камеры в коллектор через выпускной клапан. Поскольку система охлаждения не предусмотрена, подобные механизмы серьезно греются.
Устроен сложнее поршневого. Может быть одно и многоступенчатым, одно и многороторным.
Винтовой
Сложная конструкция. Центробежный вентилятор нагоняет атмосферный воздух в корпус, где располагаются винтовые пары, вращающиеся в разные стороны. Они-то и обеспечивают заданное давление. Агрегат высокопроизводительный, но шумный.
Мембранный
Второе название таких машин — диафрагмальные компрессоры. Простые, надежные, долговечные, недорогие. Принцип действия основан на возвратно-поступательном движении эластичной диафрагмы, защемленной в корпусе. При движении диафрагмы в одну сторону, открывается впускной клапан и камера наполняется воздухом, который сжимается обратным движением мембраны, после чего выталкивается в коллектор через клапан выпуска.
Для септика лучшим вариантом является диафрагмальный компрессор. Эти аппараты работают значительно тише остальных. Трущихся частей в механизме нет, поэтому машина не греется, не требует смазки. Конечный продукт поступает к потребителю, не смешиваясь с маслами. Производительность небольшая, но достаточная для обеспечения ЛОС кислородом. Комплектация включает в себя наличие запасных мембран.
Техническое сравнение с другими насосами
Спиральный компрессор с воздушным баком
Эти устройства известны тем, что работают более плавно, тихо и надежно, чем обычные компрессоры в некоторых приложениях. В отличие от поршней, масса вращающейся спирали может быть идеально уравновешена простыми массами для минимизации вибрации. (Орбитальный свиток не может быть полностью сбалансирован, если (также известное как кольцо Олдхема). Газовые процессы спирали более непрерывны. Кроме того, отсутствие мертвого пространства увеличивает объемный эффективность.
Вращения и импульсный поток
спиральный компрессор открытого типа
Процесс сжатия происходит примерно за 2–2½ оборота коленчатого вала по сравнению с одним оборотом для роторных компрессоров и половиной оборота для поршневые компрессоры. Процессы нагнетания и всасывания спирали происходят при полном вращении по сравнению с менее чем половиной оборота при возвратно-поступательном всасывании и менее чем на четверть оборота при возвратно-поступательном нагнетании. Поршневые компрессоры имеют несколько цилиндров (обычно от двух до шести), в то время как спиральные компрессоры имеют только один компрессионный элемент. Наличие нескольких цилиндров в поршневых компрессорах снижает пульсации всасывания и нагнетания. Следовательно, трудно сказать, имеют ли спиральные компрессоры более низкие уровни пульсации, чем поршневые компрессоры, как часто утверждают некоторые поставщики спиральных компрессоров. Более стабильный поток обеспечивает более низкие пульсации газа, более низкий уровень шума и более низкую вибрацию присоединенного трубопровода, не влияя при этом на эффективность работы компрессора.
Клапаны
Спиральные компрессоры никогда не имеют всасывающего клапана, но в зависимости от области применения могут иметь или не иметь нагнетательный клапан. Использование динамического нагнетательного клапана более заметно в приложениях с высоким коэффициентом давления, типичных для холодильного оборудования. Как правило, спиральный компрессор кондиционера не имеет динамического выпускного клапана. Использование динамического нагнетательного клапана повышает эффективность спирального компрессора в широком диапазоне рабочих условий, когда степень рабочего давления значительно превышает встроенную степень сжатия компрессоров. Если компрессор спроектирован для работы около одной рабочей точки, то спиральный компрессор может фактически повысить эффективность около этой точки, если нет динамического нагнетательного клапана (поскольку есть дополнительные потери нагнетательного потока, связанные также с наличием нагнетательного клапана. поскольку выпускные отверстия имеют тенденцию быть меньше при наличии разряда).
Эффективность
В изэнтропический КПД спиральных компрессоров немного выше, чем у типичного поршневого компрессора, когда компрессор рассчитан на работу вблизи одной выбранной номинальной точки. Спиральные компрессоры в этом случае более эффективны, потому что они не имеют динамического нагнетательного клапана, который вносит дополнительные дроссельные потери. Однако эффективность спирального компрессора, не имеющего нагнетательного клапана, начинает снижаться по сравнению с поршневым компрессором при работе с более высокой степенью сжатия. Это результат потерь при сжатии, которые возникают при работе компрессоров прямого вытеснения с высоким коэффициентом сжатия, не имеющих динамического нагнетательного клапана.
Процесс спирального сжатия почти на 100% эффективен с точки зрения объема при перекачивании захваченной жидкости. Процесс всасывания создает свой собственный объем, отдельный от процессов сжатия и нагнетания внутри. Для сравнения, поршневые компрессоры оставляют небольшое количество сжатого газа в цилиндре, потому что поршень не может касаться головки или пластины клапана. Этот остаточный газ из последнего цикла затем занимает пространство, предназначенное для всасывания газа. Снижение производительности (т. Е. Объемный КПД) зависит от давления всасывания и нагнетания, причем большее снижение происходит при более высоком соотношении давления нагнетания к давлению всасывания.
Регулируемые спиральные компрессоры
Долгое время спиральные компрессоры выпускались без возможности регулировки производительности. При необходимости уменьшить подачу использовалось частотное регулирование приводного электродвигателя, либо перепуск части газа из линии нагнетания в линию всасывания.
В настоящее время регулируемые спиральные компрессоры производятся компанией Emerson. В этих компрессорах может изменяться расстояние между осями вращения спиралей, при необходимости это расстояние можно выбрать таким, что между спиральным элементами не будут образоваться камеры, а значит подача компрессора будет рана 0. Чередуя два различных рабочих состояния (холостой и рабочий ход) с помощью электронного управления, можно добиться требуемой производительности.
Преимущества и недостатки
К несомненным достоинствам спиральных компрессоров относятся:
- плавная работа без вибраций и рывков;
- отсутствие «мертвого объема»;
- КПД, приближающийся к 100%;
- тихая работа;
- компактность;
- не нужна пружинная доска;
- низкая стоимость сервисного обслуживания;
- минимальный износ элементов.
Конечно, полное отсутствие масла в воздухе – это также преимущество спирального нагнетателя. Но у каждой медали две стороны, поэтому не стоит забывать о недостатках:
- необходима точная настройка оборудования профессионалом;
- требуется периодическая замена спиралей;
- компрессор без динамического клапана не обеспечит нужный уровень давления в подаваемом воздухе.
Для каждого производства и оборудования нужно подбирать компрессор с соответствующими техническими характеристиками. Не существует идеального устройства, которое подходило бы ко всему. Перед покупкой дорогостоящего агрегата обязательно нужно провести консультации с опытным специалистом.
Устройство и принцип работы
Принцип работы нагнетателя спирального типа основывается на вращении одной спирали относительно другой:
- первая – статическая – неподвижно фиксируется на корпусе;
- вторая – динамическая – осуществляет вращения вокруг нее, проталкивая порцию сжатого воздуха к выходному тракту.
Цикл повторяется непрерывно, исключая резкие перепады воздушного давления, так называемые пульсации. Единичный цикл состоит из 3-х этапов.
- Начальный, когда происходит засасывание воздуха в пространство, освобождаемое движущейся спиралью. Между статической и динамической деталями нет зазоров.
- Этап сжатия. По мере оборачивания спирали поступивший воздух сжимается, постепенно продвигаясь к точке выхода.
- Завершающий, когда сжатый воздух выбрасывается из выходного отверстия и подается к потребителю.
Количество оборотов приводного вала достигает нескольких десятков тысяч за 1 мин. Но в отличие от поршневых компрессоров, здесь нет пульсаций, которые приводят к раннему износу комплектующих.
Самые распространенные – электрические компрессоры, но в продаже встречаются нагнетатели с дизельным или бензиновым силовыми установками. Дольше прослужит спиральный компрессор с шестеренчатой передачей. Он показывает нулевой уровень проскальзывания при максимальных нагрузках, отличается КПД, близким к 100% и просто в обслуживании.
Наличие динамического клапана предотвратит движение воздуха в обратную сторону, если на потребителе фиксируется высокое давление. Если компрессор оснащен воздушным фильтром, то его производительность несколько снизится, но повысится ресурс антифрикционных уплотнителей, а значит, и самого агрегата. Эти элементы не являются обязательными, они поднимают общую стоимость системы. Но предсказуемость работы компрессора и срок его службы резко повышаются.
Воздушные спиральные компрессоры для идеального безмасляного воздуха
Спиральные компрессоры – это достойная альтернатива другим типам воздушных нагнетателей, особенно поршневым. В последние годы все больше компаний предпочитают спиральный тип компрессора для обеспечения потребителя чистым воздухом без малейших примесей масла.
Спиральный компрессор – удовольствие не из дешевых, особенно оснащенный ресивером. Но для производств, где по стандартам ISO8573-1 (2010) степень загрязненности воздуха должна соответствовать классу «0», он является наилучшим выбором.
К тому же, учитывая низкую стоимость сервисного обслуживания и высокий КПД агрегата, его стоимость быстро отбивается. Добавьте к этому абсолютно чистый воздух и бесшумную работу – и станет понятно, почему воздушные спиральные компрессоры так стремительно завоевывают рынок.
История
Анимация вращающегося спирального компрессора
Леон Кре впервые запатентовал спиральный компрессор в 1905 году во Франции и США (номер патента 801182). Creux изобрел компрессор как вращающийся паровой двигатель концепция, но технология литья металла того периода не была достаточно развитой, чтобы построить рабочий прототип, поскольку спиральный компрессор требует очень жестких допусков для эффективной работы. В патенте 1905 года Creux определяет вращающийся или вращающийся реверсивный паровой расширитель, приводимый в движение кривошипом фиксированного радиуса на одном валу. Однако двигатель спирального расширителя не мог преодолеть препятствия обработки радиальной податливости, присущие достижению эффективности в работе спирали, которые не могли быть должным образом решены до работ Нильса Янга в 1975 году. Первые практичные спиральные компрессоры появились на рынке только после Вторая Мировая Война, когда более точные станки позволили их построить. В 1981 г. Санден начала производство первых коммерчески доступных спиральных компрессоров для автомобильных кондиционеров. Они не производились серийно для кондиционирования воздуха до 1983 года, когда Hitachi выпустила первый в мире кондиционер с герметичным спиральным компрессором.
Что такое септик
Для большинства дачников и владельцев загородных домов, это обыкновенная выгребная яма, куда хозяева сбрасывают все свои стоки от ванн, умывальников, стиральных машин и т.д. По мере наполнения, выгребная яма опорожняется с помощью ассенизационной машины. Выполняют эту операцию, по договору, специалисты коммунальной службы. Работа вредная, услуга платная. Увы, для большинства деревенских жителей выгребная канализация остается пока единственным способом утилизации хозфекальных стоков.
Сегодня владельцам загородного жилья доступен современный способ решения этих проблем — устройство на своем участке локального очистного сооружения (ЛОС), составной частью которого является септик.
В локальной очистной станции реализуются три способа очистки:
- гравитационный – загрязненная вода отстаивается до выпадения в осадок тяжелых взвесей;
- биоферментная – доочистка аэробными и анаэробными бактериями;
- фильтры.
Очищенная вода пригодиться для полива растений на приусадебном участке. Накопленный ил используется в качестве удобрения. Такой способ канализации стоков весьма экологичен. Затраты на монтаж достаточно быстро окупятся, поскольку хозяину не придется платить коммунальным службам
И, что немаловажно, грамотная эксплуатация локальных очистных станций гарантирует отсутствие запахов, характерных для канализационных устройств
По объему септика
Чтобы обеспечить отстойник объемом до трех кубических метров необходимым количеством кислорода, достаточно аппарата с производительностью 60 л/мин. Для пятикубового резервуара понадобится аппарат, вырабатывающий за минуту не менее 80 литров воздуха. Для емкостей, объемом 6 куб.м. понадобится устройство с производительностью не менее 120 л/мин. Следует помнить, что с ростом производительности аппарата растет и его энергопотребление.
Уровень звуковой нагрузки
Как бы тихо не работал мембранный агрегат, с ростом его производительности растет и уровень шума, издаваемого им. Чтобы аппарат не снижал уровня комфортности своим гулом, выбирать следует модели с уровнем звуковой нагрузки не выше 35 или 40 дБ.
Размеры и масса компрессора
Воздушный насос располагается в специальном отсеке резервуара, сразу под крышкой люка. Прежде чем покупать механизм, следует снять размеры отсека, где изделие будет смонтировано, с учетом высоты устройства, чтобы люк свободно закрывался. И чем легче окажется аппарат, тем лучше для отстойника. Для устранения вибрации применяют виброизоляционные опоры.
Система управления
Управление несложное, включает в себя следующие элементы:
- Кнопка включения/отключения.
- Предохранители.
- Защита от перегрева. Предусмотрена в дорогих моделях, работающих круглые сутки.
В электрической схеме подключения прибора предусматривается аварийное отключение. Для септиков чаще применяют дифференциальные автоматы с функцией УЗО.
Спиральный холодильный компрессор. Принцип работы и устройство.
Главным элементом любого холодильного оборудования является компрессор. Он служит для обеспечения движения хладагента в системе и создания разности давлений.
Относительно недавно стали применяться в холодильной технике компрессоры спирального типа. В основном они работают в составе систем кондиционирования, чиллеров, тепловых насосов, средне и высокотемпературных холодильных установок.
Рабочим элементом спирального компрессора является спираль. Принцип работы холодильного спирального компрессора основан на согласованном вращении одной спирали относительно другой.
Принцип работы спирального холодильного компрессора.
В спиральном компрессоре сжатие паров хладагента происходит между двумя спиралями.
Одна спираль неподвижная, вторая – совершает вращение вокруг неё. Причем это движение имеет непростую траекторию. Электродвигатель, находящийся в одном герметичном корпусе компрессора, совершает работу – вращает вал, на конце которого находится эксцентрично установленная спираль. Вращаясь, подвижная спираль перекатывается по стенкам неподвижной спирали, скользя по масленой плёнке. Точки контакта спиралей постепенно перемещаются от края к центру, причем они расположены на каждом витке рабочего элемента. Захватывая всасываемые пары хладагента в зоне большего объема сжимаемого газа, спирали постепенно сжимают их по мере приближения рабочей зоны к центру, так как объем её уменьшается. Соответственно, в центре спиралей достигается максимальное давление газа, который через линию нагнетания компрессора затем поступает в конденсатор. В спиральном компрессоре, в процессе работы, сжатие паров происходит непрерывно, так как точка касания спиралей не одна и рабочих зон сжатия образуется несколько. Электродвигатели герметичных спиральных компрессоров охлаждаются за счет всасывающих паров хладагента.
Устройство спирального холодильного компрессора.
Рассмотрим устройство спирального холодильного компрессора на примере продукции фирмы Danfoss Performer . Устройство компрессоров других производителей аналогично. Основные узлы спирального компрессора показаны на рисунке 2.
Рисунок 2. Устройство спирального холодильного компрессора.
Благодаря своей конструкции, количество взаимно трущихся деталей в спиральном компрессоре значительно меньше, чем в поршневом, что теоретически говорит о его надежности.
Также к достоинствам конструкции можно отнести отсутствие мертвого вредного пространства в зоне сжатия, что увеличивает эффективность работы.
Благодаря тому, что в процессе сжатия газа образуются одновременно несколько рабочих зон, пары хладагента нагнетаются равномерней, чем в поршневых компрессорах и меньшими рабочими объемами, что снижает нагрузку на электродвигатель.
Для повышения эффективности работы, большое внимание в спиральных компрессорах уделяется герметизации боковых и торцевых поверхностей контактов спиралей, для уменьшения перетечек газа между соседними зонами сжатия. Спиральные компрессоры изначально проектировались и нашли своё наибольшее применение в области высоко- и средне-температурных холодильных систем – это кондиционирование воздуха, чиллеры, тепловые насосы
Но и в низкотемпературных холодильных установках они также используются, благодаря технологии впрыска малого количества хладагента в центр спиралей в процессе работы
Спиральные компрессоры изначально проектировались и нашли своё наибольшее применение в области высоко- и средне-температурных холодильных систем – это кондиционирование воздуха, чиллеры, тепловые насосы. Но и в низкотемпературных холодильных установках они также используются, благодаря технологии впрыска малого количества хладагента в центр спиралей в процессе работы.
Регулирование производительности спиральных компрессоров возможно с помощью частотных преобразователей, изменяя скорость вращения вала. Кроме этого, производитель спиральных компрессоров Copeland , разработал технологию регулировки производительности за счет изменения расстояния между спиралями во время вращения. Эта технология позволяет работать спиральному компрессору в холостую, вообще не образуя рабочих зон сжатия.
На сегодняшний день спиральные холодильные компрессоры производят и поставляют в Россию и соответственно в Челябинск такие всемирно известные фирмы, как Emerson Copeland , Danfoss Performer , Bitzer .
Применение
Промышленные холодильные агрегаты производства нашей компании оборудуются производительными и экономичными поршневыми и винтовыми компрессорами Copeland, Bitzer, Maneurope и L’UniteHermetique.
Полугерметичные винтовые компрессора
холодильного оборудованиявинтовых компрессоров
- открытые;
- герметичные;
- полугерметичные
- полугерметичные компактные.
холодильной установкичиллерах
Винтовые полугерметичные компрессоры Bitzer обладают производительностью от 84 до 780 кВт, что позволяет их использовать в камерах шоковой заморозки, а также там, где необходимо плавное регулирование уровня мощности. Объединив в одной установке несколько компрессоров можно достичь холодопроизводительности 2800 кВт и больше.
Винтовые компрессоры имеют следующие преимущества:
- небольшие размеры;
- низкая шумность и отсутствие вибрации;
- высокая производительность, а также возможность работы со всеми типами хладагентов;
- надежные и мощные электродвигатели.
