Спиральный компрессор. Спиральный компрессор устройство и принцип работы.

Динамические клапаны часто встречаются в средне- и низкотемпературных спиральных компрессорах в холодильных системах.

Компрессор кондиционера. Устройство и принцип работы

Компрессор является одним из четырех основных элементов, без которых не может функционировать ни один холодильный контур. Компрессор отвечает за циркуляцию хладагента в контуре кондиционера. Компрессор всасывает газ-хладагент низкого давления, сжимает его и в газообразном состоянии под высоким давлением подает в воздушный конденсатор. Компрессор для системы кондиционирования воздуха должен обладать еще одной характеристикой по сравнению с соответствующими компрессорами, работающими при более низких температурах кипения: Вибрации. Он должен работать с как можно меньшей вибрацией, что ограничивает использование некоторых типов компрессоров в системах кондиционирования воздуха.

• Принцип потока,
• объемный принцип.

• герметичный,
• бессальниковый (полугерметичный),
• бесклапанный (открытого типа).

• осевой,
• поршень,
• ротационный (вращающийся),
• спираль,
• винт,
• центробежный (турбокомпрессор).

Бытовые и полупромышленные кондиционеры

Наружные блоки кондиционеров этого типа в основном устанавливаются на стенах зданий, на крышах или рядом со зданием. Если во время работы наружного блока возникают сильные вибрации, все основания могут разрушиться. По этой причине компрессор используется только в герметичной конструкции, где корпус и двигатель, приводящий в действие компрессор, находятся в едином водонепроницаемом корпусе. Для снижения вибрации используется ротационный или спиральный компрессор.

Существует еще один тип компрессоров, используемых в автомобильных системах кондиционирования воздуха: Осевые компрессоры. Они компактны, имеют низкую или среднюю производительность и минимальную вибрацию во время работы.

Промышленные кондиционеры

Этот тип кондиционера сочетает в себе несколько типов оборудования. Это мультизональные системы, вентиляторные системы с чиллерами, потолочные кондиционеры, высокопроизводительные сплит-системы, компрессорно-конденсаторные блоки и прецизионные кондиционеры. Такие кондиционеры обычно имеют высокую мощность — от 20 до 7000 кВт. Обычно они устанавливаются на крышах зданий. Они также могут быть размещены на земле рядом со зданием, а в редких случаях — внутри здания. Нет стационарных фундаментов, поэтому вибрации от работы передаются на место установки. Поэтому основным критерием выбора компрессоров для таких систем кондиционирования является низкий уровень вибрации — в большинстве случаев используются роторные или спиральные компрессоры герметичной конструкции. Однако для очень высокой производительности в системах кондиционирования воздуха используются винтовые компрессоры без уплотнений или, реже, центробежные компрессоры.

Как видно из вышесказанного, поршневые компрессоры не используются в системах кондиционирования воздуха, поскольку они генерируют сильные вибрации во время работы, и для гашения этих вибраций пришлось бы строить огромные, массивные фундаменты, что невозможно из-за конструкции систем кондиционирования воздуха и помещений, в которых они установлены.

Аксиальный компрессор

Как упоминалось ранее, эти компрессоры в основном используются в автомобилях из-за их компактных размеров и низкой вибрации.

Компрессор устанавливается на двигателе автомобиля. Он приводится в действие двигателем автомобиля с помощью ремня (7) или, если компрессор герметичен, встроенным электродвигателем (1).

Вал двигателя заканчивается наклонным диском (2), который жестко соединен с валом двигателя и имеет шарнир (3), соединяющий диск с поршнем. При вращении вала наклонный диск передает поршню (4) возвратно-поступательное движение за счет своего углового положения. Мойка может быть оснащена несколькими поршнями, что позволяет увеличить производительность при небольших размерах просто за счет увеличения количества поршней.

В верхней части компрессора находится тарелка клапана, на которой установлены впускной (5) и выпускной (6) клапаны. В некотором смысле этот компрессор можно также назвать поршневым, но у него нет классического шатуна и поршня, которые отвечают за основные вибрации.

Рисунок: Механизм осевого компрессора.

Ротационный компрессор (роторный)

Это основной тип компрессора для бытовых и полупромышленных кондиционеров. Простой дизайн, более дешевая конструкция по сравнению с другими компрессорами. Он всегда изготавливается в герметичном исполнении, и в случае дефекта его не ремонтируют, а заменяют другим. Выпускаются с одним или двумя роторами, в зависимости от производителя и мощности.

Основными частями компрессора являются: Цилиндр (1), ротор (3), штифт (4) с пружиной (5), распределительный вал (8), заканчивающийся кулачковым пальцем (2). Выпускной клапан (6) эластичен, а впускной клапан (7). Штифт (4) прижимается к ротору пружиной (5) и давлением пара, который подается через камеру сжатия через специальные перфорации в пространство над штифтом.

Статор (9) электродвигателя запрессован в кованый корпус (16), в котором установлен сам компрессор. Контакты втулки и пусковое реле (14) закрыты и закреплены на корпусе компрессора. Компрессор установлен на внешних резиновых амортизаторах в раме (15).

Резервное управление отвечает за непрерывную подачу газовой смеси. Даже если вентилятор выходит из строя, работа не прерывается. Современная электроника гарантирует бесперебойную работу при незначительно сниженной мощности.

Устройство и принцип работы спирального компрессора

Существуют различные стандартные конструкции спиральных компрессоров.

Наиболее распространенным является использование двух спиральных элементов, соединенных кривой. Один из этих элементов является подвижным, другой — нет.

Конструкция компрессора с одной подвижной спиралью

Спиральный компрессор показан на рисунке.

Внутри герметичного корпуса находится электродвигатель, который приводит в движение вал. На верхней части корпуса установлен стационарный цилиндр. Вал оснащен подвижной катушкой, которая может перемещаться по направляющим и совершать составное движение относительно неподвижной катушки.

В результате движения между витками образуются камеры (карманы), объем которых уменьшается при дальнейшем движении и сжимается газом, находящимся в этих карманах.

Принцип работы такого компрессора показан в цилиндре:

Существуют также компрессоры с двумя подвижными цилиндрами, вращающимися на разных осях. Вращение тел качения также создает камеры, объем которых уменьшается с вращением.

Компрессор, в котором жесткий элемент в виде архимедовой спирали действует на гибкий резиновый шланг, в большей степени отличается от представленных выше вариантов. В принципе, он напоминает перистальтический насос. Они обычно заполнены жидкой смазкой для уменьшения износа шланга и отвода тепла. Такие компрессоры часто называют гидравлическими мембранными компрессорами.

Динамические клапаны

В компрессорах со спиральным насосом всасывающий клапан не нужен, поскольку движущийся спиральный насос сам отделяет рабочую камеру от всасывающего канала. Динамический клапан может быть установлен в нагнетательной линии спирального компрессора для предотвращения обратного потока и, соответственно, вращения сжатого газа при выключенном двигателе. Необходимо учитывать, что динамический клапан создает дополнительное сопротивление в нагнетательном трубопроводе.

Динамические клапаны устанавливаются в нагнетательной линии средне- и низкотемпературных компрессоров Copeland для холодильных установок.

Достоинства спиральных компрессоров

Спиральный компрессор работает более плавно и надежно, чем большинство других объемных машин. В отличие от поршней, подвижная спираль может быть идеально сбалансирована для минимизации вибрации.

В спиральных компрессорах отсутствует мертвый объем, что приводит к более высокой объемной эффективности.

Спиральные компрессоры обычно имеют меньше импульсов, чем однопоршневые компрессоры, но больше, чем многопоршневые машины.

Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей, чем поршневые компрессоры, и поэтому теоретически более надежны.

Спиральные компрессоры, как правило, очень компактны и не требуют пружинной подвески благодаря плавности хода.

Регулируемые спиральные компрессоры

Долгое время спиральные компрессоры выпускались без регулировки производительности. Если необходимо было уменьшить производительность, то либо приводной двигатель регулировался по частоте, либо часть газа отводилась из линии нагнетания в линию всасывания.

Сегодня спиральные компрессоры с регулируемой скоростью производятся компанией Emerson. В этих компрессорах расстояние между валами качения можно изменять и, при необходимости, подбирать таким образом, чтобы между телами качения не образовывались камеры, и тогда производительность компрессора будет равна 0. Переключение между двумя различными рабочими состояниями (холостой ход и циклический режим) с помощью электронного управления позволяет достичь желаемой производительности.