Електронний посібник
ТЕХНІЧНА ЕКСПЛУАТАЦІЯ АВТОМОБІЛЯ
частина І
РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТУ КОЛІСНИХ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ
8. Обладнання для мастильно-заправних робіт
8.5.2. Гвинтові (роторні) компресори
8.5.2. Гвинтові (роторні) компресори
Другу групу компресорів складають гвинтові (роторні) компресори, асортимент яких також досить різноманітний.
Класифікують гвинтові компресори за кількома ознаками.
За максимальним робочим тиском:
– 8 бар;
– 10 бар;
– 13 бар.
За компоновкою:
– без ресивера (на рамі);
– з ресивером:
– з вбудованою системою підготовки повітря;
– без системи підготовки повітря.
За типом змащення:
– оливонаповнені;
– безоливні.
За типом приводу:
– прямий;
– пасовий.
За системою керування:
– з електромеханічною системою керування;
– з електронною системою керування.
Гвинтові (роторні) компресори також відносять до типу об’ємних, тобто таких, що забезпечують збільшення тиску за рахунок зменшення об’єму камери стиснення. Конструктивно гвинтовий компресор є складною установкою (рис. 8.28).
Ротаційні компресори працюють за таким принципом. Спочатку запускається електромотор, який рухає гвинтову пару. Через впускний клапан повітря надходить до робочої камери, де стискається до потрібного тиску. Герметична камера та мінімальний зазор між роторами забезпечують компресію середовища. Одночасно здійснюється впорскування оливи, яка відіграє роль ущільнювача, не допускаючи витоку повітря. Отримана повітряно-оливна суміш поділяється на компоненти, потім охолоджується (олива повертається до системи). Стиснутий газ подається на вихід компресора до споживача.
Принцип роботи гвинтового компресора (рис. 8.29). Повітря надходить до компресора з атмосфери через повітрозбірник, всередині якого стоїть паперовий фільтроелемент (4) для попереднього очищення повітря від частинок пилу та інших забруднень. Через впускний клапан (3) повітря потрапляє в гвинтовий блок (1), де знаходиться пара роторів. Електродвигун (2) з’єднаний з ведучим ротором через еластичну муфту (9) й трансмісії, щоб приводити ротори в обертання, в результаті чого відбувається всмоктування та стиснення повітря. Під час цього до гвинтового блоку також впорскується олива, яка виконує три функції:
– заповнює зазори між корпусом, гвинтами та порожнинами роторів й відіграє роль ущільнення, що перешкоджає витоку повітря між відсіками й підвищує ККД компресора;
– утворення плівки на гвинтах, яка запобігає прямому контакту й тертю між ними під час обертання, і як результат – подовжений строк служби гвинтового блоку без капітального ремонту;
– забирає й відводить тепло, яке з’являється в результаті процесу стиснення повітря.
Рис. 8.29. Схема роботи гвинтового (роторного) компресора:
1 – гвинтовий блок, 2 – електродвигун, 3 – впускний клапан, 4 – повітряний фільтр, 5 – корпус сепаратора, 6 – оливний фільтр, 7 – оливовідділювач-сепаратор, 8 – радіатор, 9 – еластична муфта, 10 – вентилятор, 11 – клапан мінімального тиску, 12 – термостат
Після стискання гаряча суміш із повітря та оливи надходить у оливовідділювач-сепаратор (7), де розділяється на окремі компоненти. Після відділення олива відфільтровується в оливному фільтрі (6), а очищена й достатньо холодна олива буде знов подаватись в гвинтовий блок (1). Якщо олива занадто гаряча, то регулювальний термостат (12) відправить її охолоджуватись в радіаторі (8), а вже після цього – подаватись до гвинтового блоку (1). Таким чином циркуляція оливи відбувається по замкнутому колу.
Стиснене повітря ж із сепаратора (7) потрапляє в радіатор охолодження (13), після чого надходить на вихід компресора. Для підвищення ефекту охолодження радіатора його поверхні обдуваються вентилятором (10).
Найважливіший елемент гвинтового компресора – гвинтовий блок, що містить два черв’ячних ротори. Ротори знаходяться в зачепленні (рис. 8.30), один з них – ведучий, другий – ведений. Форма зубців одного ротора – ввігнута, і створює канавки для проходження повітря, а другого – випукла, що забезпечує виштовхування повітря з канавки. Відкриті порожнини і корпус компресора утворюють об’єм, куди під час обертання роторів, завдяки розрідженню, надходить повітря. Ротори обертаються в протилежних напрямах, відкриті порожнини канавок закриваються, об’єм між ними зменшується, а тиск нагнітання зростає. Далі стиснене повітря надходить в нагнітальний патрубок.
Рис. 8.30. Гвинтовий блок роторного компресора:
1 – шестерні синхронізації, 2 – ущільнення вала, 3 – сорочка охолодження, 4 – гвинтова пара, 5 – антифрикційні підшипники
Повний цикл стиснення здійснюється за один оберт ведучого ротора. Завдяки тому, що канавки задіюються в циклах плавно, один за одним без пауз, то в роторних компресорах відсутня сильна пульсація нагнітання, притаманна поршневим компресорам. Відсутність пульсацій не призводить до вібрацій корпусу, тому установка роторного компресора не потребує закладки спеціального фундаменту.
Гвинтовий блок здатен працювати тільки за умови прецизійного виконання всіх частин: корпусу і двох взаємно підігнаних роторів. Важливу роль при цьому відіграє змащування. Компресорна олива впорскується в гвинтовий блок в циклі стиснення і виконує кілька функцій одночасно:
– створює оливну плівку, що усуває механічний контакт між роторами;
– ущільнює проміжок між роторами і корпусом, знижуючи втрати тиску повітря;
– змащує підшипники гвинтового блоку;
– відводить тепло, що утворюється в процесі стиснення повітря.
Оптимальна робоча температура повітряно-оливної суміші на виході із гвинтового блоку складає +90˚С. За температури +110˚С в’язкість оливи зменшується, що може призвести до заклинювання роторів. Тому на виході із гвинтового блоку встановлюється термодатчик, який вимикає компресор за досягнення температури суміші +105˚С. В той же час, за низьких температур в’язкість оливи зростає і може призвести до виникнення конденсату. Для швидкого розігріву оливи до робочої температури служить термостат, змушуючи її циркулювати по малому колу. За поступового нагрівання оливи термостат відкривається і олива циркулює через оливний радіатор.
Гвинтові компресори в рамному виконанні є найширшою групою обладнання такого класу. Рама потрібна для утримування гвинтового блоку, приводу і вбудованої системи підготовки повітря (рис. 8.31). Така конструкція, через великі габарити і вагу, не завжди дозволяє встановити компресор на ресивер, тому він встановлюється окремо, а це змушує або збільшувати виробничу площу компресорної, або взагалі виносити ресивер у виробничий цех разом з системою підготовки повітря.
Гвинтові компресори з невеликою продуктивністю мають габарити, допустимі для встановлення на ресивері (рис. 8.32). Іноді і габаритні компресори встановлюють на ресивер, але це потребує додаткових технічних рішень. Однак в кінцевому випадку таке виконання економить площу компресорної.
Що стосується режимів роботи, то гвинтові компресори апріорі можуть бути тільки промисловими (професійними), оскільки їх продуктивність більша 500 л/хв.
Два типи приводів: прямий і пасовий, що застосовують в гвинтових компресорах, мають свої переваги і недоліки. Найпоширенішим, завдяки своїй простоті, є пасовий привід. Його основний недолік – втрати крутного моменту. В прямому приводі передачу крутного моменту забезпечує пружна муфта, встановлена між електродвигуном і ведучим гвинтом. ККД такого приводу на 10% вищий. Однак важливо враховувати, що у разі виході з ладу приводного пасу його заміну легко забезпечити силами споживача. І самі паси мають невелику вартість. А для усунення проблем в роботі пружної муфти знадобиться допомога спеціалізованих сервісних центрів.
а)
б)
Переваги та недоліки гвинтових компресорів наведено на рис. 8.33.
Рис. 8.33. Недоліки та переваги гвинтових компресорів
