Винтовой компрессор: понять, из чего он состоит и как работает

Из этой статьи вы узнаете о функциональности и конструкции винтовых компрессоров. Кроме того, мы рассмотрим принцип работы компрессоров и преимущества винтовых компрессоров.

Винтовой компрессор — что это такое. Особенности и характеристики ротационных компрессоров

Винтовой компрессор — это тип воздушного компрессора, который сжимает воздух и хранит его для последующего использования. В компрессоре этого типа воздух сжимается двумя вращающимися винтами. Эти винты также известны как роторы, поэтому компрессор и получил такое название.

Первый патент на винтовой компрессор был подан в 1930-х годах. Винтовые компрессоры — второй по популярности тип компрессоров после поршневых. Все потому, что они высокоэффективны, компактны, легки, надежны, автономны, энергоэффективны, просты в установке и издают минимум вибраций. Благодаря низкому уровню вибрации винтовые компрессоры не требуют специального фундамента для бесперебойной работы, что делает их идеальными для использования спасателями и в судостроении.

По сравнению с другими ротационными устройствами винтовые компрессоры имеют лучшие характеристики. Они могут достигать максимального давления воздуха в 15 атмосфер и имеют производительность до 100 кубических метров в минуту.

Плюсы винтовых компрессоров

Преимущества ротационных компрессоров по сравнению с поршневыми:

1. Сниженное потребление масла: Ротационные компрессоры потребляют всего два-три миллиграмма масла на кубический метр перекачиваемого воздуха.
2. Более чистый воздух: Для питания пневматического оборудования не требуются фильтры благодаря меньшему расходу масла.
3. Снижение вибрации и шума: Ротационные компрессоры производят меньше вибрации и шума по сравнению с поршневыми компрессорами, что исключает необходимость в специальном фундаменте для гашения вибраций.
4. Легкая конструкция: Ротационные компрессоры легче поршневых моделей.
5. Охлаждение воздуха: Ротационные компрессоры оснащены воздушным охлаждением, что исключает необходимость подачи воды для охлаждения сжатого воздуха. Тепло, выделяемое при работе компрессора, можно использовать для отопления помещений.
6. Повышенная надежность и безопасность.
7. Простое управление и эксплуатация.
8. Непрерывная работа: Ротационные компрессоры могут работать длительное время без перерыва.
9. Минимальные требования к обслуживанию: Ротационные компрессоры не нуждаются в частом техническом обслуживании.

Конструкция винтового компрессора

Основные компоненты традиционного ротационного компрессора:

• Фильтры первичного воздуха. Когда воздух поступает в устройство, он проходит через один или несколько фильтров для удаления пыли и крупных частиц. Эти фильтры состоят из нескольких слоев, один из которых расположен в верхней части корпуса устройства на трубке воздухозаборника, а другой — на трубке клапана.
• Обратный клапан. Обратный клапан играет важную роль в предотвращении утечки масла из рабочей камеры и сжатого воздуха в атмосферу. Он работает механически, закрываясь под давлением воздуха и открываясь, когда в камере достигается низкий уровень давления. Обратный клапан оснащен пружинным механизмом.
• Основной частью рабочего блока является камера, в которую входят два винта или ротора. Внутри этой камеры роторы отвечают за сжатие воздуха. Эти роторы похожи на большие винты с резьбой, которые при вращении помогают герметично закрыть определенную часть камеры. Интересно, что винты являются самым дорогостоящим компонентом компрессора. Внутри камеры находится несколько датчиков, один из которых предназначен для регулирования температуры шнеков. Этот конкретный датчик расположен на трубе выхода воздуха. Если температура винтов достигнет 105 градусов, компрессор автоматически отключится, чтобы избежать повреждений, вызванных перегревом. Невыполнение этих требований может привести к поломке всего оборудования.
• Ремень/шкивы. В комплект входит множество ремней и шкивов разного размера, что позволяет регулировать скорость вращения.
• Мотор или двигатель. Традиционный электродвигатель, который напрямую приводит в движение пропеллеры через вал или ремень. Для защиты двигателя в него встроен датчик температуры. Если двигатель достигает максимально допустимой температуры (которая зависит от конкретной модели), датчик посылает сигнал на панель управления, которая размыкает контакты двигателя до тех пор, пока он не остынет. Эта функция помогает продлить срок службы двигателя и предотвратить несчастные случаи.
• Масляный фильтр. Масляный фильтр необходим для удаления крупных загрязнений из масла перед его попаданием в роторы. Он расположен перед штуцером подачи масла в рабочую камеру.
• Маслоотделительная камера отвечает за удаление масла из сжатого воздуха. Когда воздух сжимается, он загрязняется маслом. Чтобы это масло не повредило пневматическое оборудование, его необходимо удалить. Это происходит за счет завихрения воздуха в камере, в результате чего капли масла отделяются от воздуха под действием центробежной силы. Отделенное масло попадает в контейнер для повторного использования.
• Фильтр очистки масла является второй ступенью очистки воздуха в компрессоре. После удаления большей части масла в сепарационной камере воздух проходит через этот фильтр. К моменту выхода из фильтра содержание масла в воздухе снижается всего до 1.4 миллиграмма на кубический метр. Этот уникальный метод очистки воздуха не встречается ни в одном другом поршневом компрессоре.
• Предохранительный клапан. Этот компонент, называемый предохранительным клапаном, срабатывает, когда давление в маслоотделительной камере превышает допустимый предел. Его основная функция — перекрыть подачу воздуха в отсек, тем самым остановив работу компрессора.
• Термостат. Термостат, предназначенный для ускорения процесса охлаждения, отвечает за отвод ненагретого масла для более быстрого охлаждения.
• Масляный радиатор. При сжатии воздуха выделяется тепло, что приводит к значительному повышению температуры (от 107 до 180 градусов Цельсия). Масло, находясь в непосредственном контакте с воздухом, также имеет свойство нагреваться. Для борьбы с этим горячее масло направляется в масляный радиатор, где оно эффективно охлаждается.
• Камера охлаждения отвечает за охлаждение воздуха. Как уже упоминалось, сжатый воздух в компрессоре нагревается до температуры 107-180 градусов Цельсия, что не подходит для использования. Для устранения этой проблемы компрессор оснащен воздухоохладителем. В этой камере сжатый газ охлаждается до температуры, которая на 10-20 градусов Цельсия выше окружающей среды.
• Вентилятор в компрессоре играет важнейшую роль как в заборе воздуха для сжатия, так и в охлаждении оборудования. Его расположение позволяет обеспечить дополнительное охлаждение.
• Реле давления автоматизирует работу компрессора, измеряя давление в системе. Как только оно достигает определенного уровня, контакты двигателя размыкаются, и компрессор останавливается. Некоторые последние модели оснащены электронными панелями для этой функции.
• Манометр отвечает за измерение давления в компрессоре. Оно устанавливается на передней панели, что позволяет пользователю легко контролировать давление.

Принцип работы винтового компрессора

Принцип работы ротационного винтового компрессора заключается в следующем:

Электродвигатель с помощью ремня вращает вал шнеков. Над рабочей камерой, где расположены роторы, имеется отверстие или труба с вентилятором для забора воздуха. Конструкция шнеков позволяет образовывать герметичную секцию при соединении их сторон. В эту секцию подается воздух. Винты разделяют воздух и направляют его в выпускную трубу. Для облегчения вращения роторов они смазываются, в результате чего нагнетаемый воздух смешивается с маслом. Смесь поступает в камеру очистки через отводную трубку. Внутри воздух закручивается под действием центробежной силы, имеет разную массу, плотность и упругость. Масло течет вниз, а воздушные массы поднимаются вверх. Затем они проходят через масляный фильтр, эффективно удаляя большую часть масла. При сжатии газ нагревается. Воздух в компрессоре достигает температуры 107-180 градусов Цельсия, что требует его охлаждения. После камеры очистки воздух направляется по трубке в радиатор для охлаждения. Сжатый газ выходит через сопло. Поскольку масло контактирует с воздухом, оно также нагревается. После камеры очистки воздух поступает в радиатор для охлаждения. Затем смесь направляется обратно к роторам для повторного использования, проходя по пути через масляный фильтр. Для автоматического отключения на трубках имеется реле давления, которое останавливает двигатель при достижении определенного значения.