Ротационно-пластинчатые компрессоры
В ротационно-пластинчатом компрессоре на роторе нарезаны пазы, в которых установлены пластины. Воздух попадает в ячейки между рабочими пластинами и при вращении ротора сжимается. Ротационно-пластинчатые компрессоры сжимают воздух путем уменьшения объема рабочих полостей, заключенных между пластинами вращающегося ротора и цилиндром-статором компрессора. Эти компрессоры изготовляют одно- и двухступенчатыми.
Преимущество ротационных компрессоров – равномерность подачи газа, компактность и простота конструкции, отсутствие самодействующих клапанов и динамическая уравновешенность, позволяющая использовать высокоскоростной привод с непосредственным соединением с компрессором через упругую муфту. Эти компрессоры производительностью 6—10 м3/мин и давлением нагнетания 8 кгс/см2 применяют в автокомпрессорах как с собственным приводом, так и с приводом от двигателя базового автомобиля.
Кпд воздушных ротационно-пластинчатых компрессоров в значительной степени зависит от перетечек воздуха через зазоры между ротором и крышками цилиндров.
Рис. 180. Схема ротационно-пластинчатого компрессора: 1 – всасывающий патрубок; 2 – ротор; 3 – корпус; 4 – рабочие пластины; 5 – цилиндр; 6 – нагнетательный патрубок; О, и 02 – оси статора и ротора.
Поэтому отношение длины цилиндра к его диаметру d для одноступенчатого компрессора и для I ступени двухступенчатого должно быть 1,5—2,5, а величину торцовых зазоров устанавливают такой, чтобы при температурных расширениях ротора и пластин в цилиндре избежать задиров или заклинивания.
Наиболее нагруженными деталями компрессора являются пластины. С учетом напряжений и деформаций пластин для компрессоров с давлением нагнетания до 8 кгс/см2 эксцентриситет (смещение оси ротора к оси цилиндра) е=0,28. Высота устанавливаемой пластины h=3,8 е. В зависимости от размеров машины, перепада давления в компрессоре, материала пластин, способа смазывания и охлаждения число пластин бывает от 4 до 30. При этом следует иметь в виду, что большему числу пластин соответствует меньший перепад давлений между соседними ячейками. При этом уменьшаются потери от перетечек и снижаются изгибающие напряжения в пластинах, но одновременно увеличивается износ зеркала в цилиндре.
Для уменьшения износа цилиндра применяют пластины из пластмасс большей толщины, чем остальные. Чтобы из-за объема пластин не снижался объем полезной площади цилиндра, устанавливают меньшее число пластин, что приводит к большему перепаду Давлений между ячейками А, В, С, Д (рис.180). Меньшее число пластин возможно при обильном смазывании цилиндра, что способствует снижению потерь от неплотности. При внутреннем охлаждении компрессора впрыском масла необходимо иметь небольшое число пластин, в противном случае возрастают газодинамические потери. Окружная скорость для стальных пластин допустима до 13, а для пластин из пластмасс – до 10 м/с1.
Пазы для пластин в роторах в зависимости от его частоты вращения выполняют радиальными (ниже 24 м/с1) или наклонными (выше 24 м/с-1) под углом к плоскости, проходящей через ось ротора. Ротор вращается только в одном направлении.
Ротационно пластинчатый компрессор (рис.180) представляет собой компактную уравновешенную машину. В горизонтально расположенном корпусе цилиндра размещен ротор. Ось ротора 02 смещена (имеет эксцентриситет) относительно продольной оси цилиндра 01 на величину е. В пазах роторов расположены пластины, которые при вращении под действием центробежных сил прижимаются к поверхности цилиндра.
Между двумя соседними ротационными пластинами, внутренней поверхностью цилиндра и ротором образуются замкнутые ячейки А, В, С и Д. При вращении ротора в ячейку А через патрубок всасывается воздух из атмосферы; в ячейках В и С происходит процесс сжатия, постепенно объемы этих ячеек уменьшаются; в ячейке Д — процесс нагнетания сжатого воздуха, который выталкивается через патрубок. Радиальные зазоры между цилиндром и ротором в зоне отсекания сжатого воздуха должны быть в пределах 0,15-0,2 мм.
Жидкостно-кольцевой компрессор представляет собой объемный компрессор с заданной степенью повышения давления.
Ротор с фиксированными лопатками эксцентрично установлен в корпусе компрессора, который частично заполнен жидкостью. Рабочее колесо с лопатками перемещает жидкость относительно корпуса компрессора, и за счет центробежной силы у стенок корпуса образуется кольцо жидкости. Благодаря овальной форме корпуса компрессора кольцо жидкости располагается эксцентрично относительно ротора. Объемы между лопатками рабочего колеса циклично изменяются. Конструкция компрессора обычно предполагает установку двух камер сжатия на противоположных сторонах рабочего вала, позволяя тем самым устранить радиальную нагрузку на подшипники. Благодаря контакту воздуха с жидкостью охлаждение в жидкостно-кольцевом компрессоре является непосредственным. Это означает, что повышение температуры сжатого воздуха окажется незначительным. Однако потери на вязкое трение между корпусом и лопатками будут велики. Воздух насыщается парами компрессорной жидкости, в качестве которой обычно используется вода. Могут также использоваться и другие жидкости, например, для поглощения определенной составной части сжимаемого газа или для защиты компрессора от коррозии, которая происходит при сжатии агрессивных газов.