Динамические компрессоры

В динамических компрессорах энергия сообщается потоку газа за счет того, что рабочие органы компрессора оказывают силовое воздействие на газ, находящийся в его проточной части.

В промышленности используют динамические компрессоры лопастного типа, в которых рабочим органом является колесо с лопастями. Эта лопасти при вращении колеса оказывают силовое воздействие на газ.

Динамические компрессоры

По направлению движения потока газа относительно оси вращения рабочего колеса лопастные компрессоры делятся на центробежные и осевые компрессоры.

Схема центробежного компрессора приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема центробежного компрессора

1 – корпус, 2 – лопасти, 3 - вал

Быстрое вращение вала приводит к забору воздуха лопастями на входе. Далее воздух сжимается на периферии под действием центробежных сил и поступает на выход.

Если одно рабочее колесо, представляющее одну ступень сжатия, в лопастных компрессорах не может создать требуемое давление сжатия газа, то используют многоступенчатые компрессоры, в которых последовательно используется несколько ступеней сжатия. Ониприменяются в пневмосистемах с рабочим давлением газа до 1 МПа и выше.

На рис. 5.2 представлена схема работы одной ступени многоступенчатого центробежного компрессора.

Рис. 5.2. Конструктивная схема ступени центробежного компрессора

1 – вал, 2 - рабочее колесо, 3 – корпус, 4 – диффузор, 5 - обратный направляющий аппарат, 6 - диафрагма

Газ поступает на лопатки рабочего колеса, которое вместе с валом вращается в корпусе. Получая энергию на рабочем колесе, газ поступает сначала в диффузор, где кинетическая энергия превращается в потенциальную, а затем в обратный направляющий аппарат, где потенциальная энергия снова переходит в кинетическую. Рабочее колесо и обратный направляющий аппарат разделены диафрагмой.

В многоступенчатом центробежном компрессоре ступени соединяются последовательно. Число ступеней определяется требуемой величиной давления газа на выходе компрессора, учитывая, что в обычных конструкциях в одной ступени давление повышается в до 1,5 раз.

Центробежный компрессор

Примером простейшего одноступенчатого осевого компрессора может служить обычный бытовой вентилятор, у которого на роторе расположены лопасти, сообщающие воздуху осевое движение. Осевые компрессоры представляют собой многоступенчатую лопастную машину, состоящую из ротора с закрепленными на нем рядами профилированных лопаток, каждый ряд которых представляет собой рабочее колесо одной ступени, и статора с закрепленными на нем рядами таких же лопаток, образующих направляющие аппараты ступеней.

Схема многоступенчатого осевого компрессора представлена на рис. 5.3.

Рис 5.3. Общий вид и профиль лопаток осевого компрессора

1 – вал, 2 - рабочее колесо, 3 - входной направляющий аппарат,

4 – лопатки рабочего колеса, 5 – лопатки направляющего аппарата,

6 - спрямляющий аппарат

Осевой компрессор представляет собой вращающийся вал, на котором закреплены несколько рядов лопаток и неподвижный корпус с лопатками входного направляющего аппарата, нескольких рядов направляющих лопаток, а также выходного спрямляющего аппарата.

Газ поступает в компрессор через входной конфузор, проходя через лопатки входного направляющего аппарата. Аппарат создает предварительную закрутку потока газа, улучшая тем самым рабочие характеристики компрессора. За входным направляющим аппаратом располагаются ступени компрессора. Каждая ступень - это совокупность рабочего колеса с лопатками и следующего за ним направляющего аппарата с лопатками. Цель направляющего аппарата - придать потоку газа, выходящего из рабочего колеса, направление движения, необходимое для поступления в следующую ступень. Проходя все ступени компрессора, поток газа выходит закрученным и с большой скоростью. Для выпрямления потока и снижения его скорости перед выходным диффузором устанавливают спрямляющий аппарат.

Осевой компрессор

Число ступеней в современных промышленных компрессорах этого типа может достигать 20. В упрощенных вариантах осевых компрессоров входной направляющий аппарат или выходной спрямляющий аппарат могут отсутствовать.

Отдельным конструктивным типом динамических компрессоров являются винтовые компрессоры. Пример такого компрессора приведен на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Схема винтового компрессора

1 – корпус, 2, 3 – винты, 4, 5 - валы

Он состоит из корпуса и двух винтов, установленных соосно с зазором около 0,05 мм. Винты вращаются с помощью валов. В результате вращения винтов на входе создается разряжение, и воздух затягивается в зазор между винтами. Далее сжимаясь между поверхностями винтов, он поступает к выходу. Винты в этом компрессоре могут быть синхронизированы внешним редуктором. Если оба винта являются ведущими, то смазка не применяется. Если один винт ведет другой, контактируя с ним, то используется распыление смазки во входном канале, чтобы уменьшить трение между винтами. Эти компрессоры применяются обычно для создания давлений до 10 бар и обеспечивают относительно большой эффективный объем газа на выходе.

Винтовой компрессор

Динамические компрессоры относительно просты, обеспечивают устойчивую поставку воздуха без пульсаций давления, но в нижних его диапазонах.