Спиральные компрессоры: тихие, надежные, эффективные

Спиральные компрессоры стоят недешево, поскольку при их производстве обязательно соблюдаются минимальные допуски и точная обработка деталей. Тем не менее, эти машины обладают многочисленными преимуществами, которые не могут обеспечить другие разновидности воздуходувок. Спиральные компрессоры работают очень тихо, а воздух, проходящий через выходное отверстие, полностью очищается от масла. Если учесть доступные эксплуатационные расходы, становится очевидным, почему все большее число частных лиц и предприятий методично рассматривают имеющиеся на рынке варианты агрегатов данной категории.

Конструкция и принцип работы

• При вращении рабочей спирали между ее концом и стенками неподвижного элемента остается нулевое пространство;
• В процессе наматывания образуется зона сжатия, так как воздух движется к центру спирали и сжимается;
• Сжатое рабочее вещество выбрасывается в выпускной канал.

Этот процесс работы рассматривается как один оборот спирального компрессора. Она повторяется многократно, так как число оборотов приводного вала может достигать тысячи в минуту. Процесс сжатия происходит стабильно, без резких скачков давления в течение одного оборота, как это происходит в поршневых компрессорах.

Такая схема работы достигается за счет смещения осей спиралей, одной подвижной и одной неподвижной. Это известно как эксцентриковое расстояние.

Обратите внимание, что некоторые компрессоры допускают регулировку, которая может изменять величину смещения, как для настройки максимального выходного давления, так и для обеспечения цикла без разряжения.

Преимущества спиральных компрессоров

Одним из преимуществ спирального компрессора, о котором уже упоминалось, является стабильность потока. Эта особенность обеспечивает отсутствие колебаний выходного воздушного потока, что улучшает условия работы пользователя, особенно при использовании пневматических инструментов, требующих больших усилий.

Кроме того, спиральный компрессор обладает дополнительным преимуществом в виде минимального изменения расхода и постоянной подачи воздуха, что обеспечивает очень тихую работу. Уровень звукового давления может достигать 5-10 дБ, что делает их особенно ценными в медицинском оборудовании и системах кондиционирования воздуха. Кроме того, спиральные компрессоры обладают и другими положительными качествами.

Минимальные потери

Спиральный компрессор находит широкое применение в дозирующих системах благодаря практически нулевому износу антифрикционных уплотнений, которые устраняют зазор между рабочими элементами. В результате за один цикл не происходит потери массы газа, что делает его пригодным для различных целей. Он широко используется в оборудовании, предназначенном для подготовки газовых смесей с контролируемым составом.

Нулевой мертвый объем

Поршневые компрессоры известны тем, что имеют свойство мертвого объема, в то время как спиральные компрессоры, напротив, вообще не имеют мертвого объема. Фактически весь объем рабочего блока в спиральных компрессорах работает с максимальной эффективностью для выполнения своих функций.

Нулевые гидравлические потери

Классическая конструкция спиральных компрессоров делает их безмасляными и исключает необходимость использования редукторов или гидротрансформаторов. Эта конструктивная особенность позволяет использовать всю энергию, передаваемую системой привода, исключительно для сжатия газа, что гарантирует отсутствие гидравлических потерь в любых условиях эксплуатации.

Минимальный теплообмен

Когда газ подвергается сжатию, он нагревается. Тепло, попадая в окружающую среду или в различные части оборудования, может повлиять на эффективность работы компрессора и его общую полезность. Однако спиральные агрегаты сконструированы таким образом, что не допускают теплообмена с окружающей средой.

Минимальные потери на трение

В подобных компрессорах потери от трения происходят только в местах соприкосновения рабочей спирали с антифрикционным уплотнением. Однако эти потери минимальны, и ими можно пренебречь. В результате общие потери на трение в устройстве можно считать равными нулю.

Одновременное всасывание и нагнетание

Расположение спиралей компрессора таково, что за один оборот подвижного элемента в рабочем цикле одновременно происходит и всасывание воздуха, и его выброс в нагнетательный тракт. Благодаря такой конструкции приводной двигатель может работать плавно и стабильно, не испытывая скачков напряжения.

Коэффициент передачи

В спиральном компрессоре отсутствуют какие-либо проблемы, связанные с утечками, неполным сбросом газа или газообменом через зазоры. Это отличает его от поршневых агрегатов, которые часто страдают от потерь в уплотнительных кольцах цилиндра. В идеальном случае, когда уплотнения имеют нулевой износ, спиральный компрессор демонстрирует коэффициент теплопередачи, равный 1.

Однако на практике экспериментальные исследования показали несколько меньший коэффициент. Например, спиральные установки демонстрируют коэффициент 0.92 при температуре ниже -10 градусов Цельсия, 0.94 при нуле градусов и 0.95-0.98 при положительных температурах. Важно отметить, что коэффициент передачи увеличивается с ростом мощности установки.

Помимо вышеперечисленных преимуществ, спиральные воздуходувки также превосходят своих конкурентов по различным технологическим показателям. Проще говоря, они обладают рядом преимуществ, понятных неспециалистам.

• Коэффициент производительности спиральных компрессоров на 20-30% выше по сравнению с поршневыми агрегатами.
• При температуре выше +10 градусов Цельсия эффективность увеличивается на 10-15%.
• Спиральные компрессоры характеризуются очень низким уровнем шума, не вносят примесей в воздух и создают стабильный поток без заметного выбега пара.

Разновидности

Существует множество типов и моделей спиральных компрессоров, отличающихся конструктивными особенностями, типами рабочих элементов, степенью уплотнения, основным назначением и другими характеристиками. Эти компрессоры можно разделить на одноступенчатые и двухступенчатые, и они могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально.

Спиральные компрессоры выпускаются в различных конфигурациях, таких как классическая спираль Архимеда, эвольвентный элемент, кусочно-окружной и другие. Они могут быть полностью герметичными, бессальниковыми и негерметичными с сальниковым уплотнением. Кроме того, они могут быть классифицированы как устройства сухого сжатия или маслонаполненные. Эти компрессоры различаются по требованиям к приводу или мощности, максимальному давлению нагнетания, производительности и рекомендуемым методам охлаждения.

Советы по выбору

Для того чтобы выбрать подходящий спиральный компрессор, необходимо ознакомиться с его разновидностями, ценами, полезными свойствами и техническими характеристиками. На последнем аспекте стоит остановиться подробнее.

Тип привода

Наиболее распространенный тип спиральных компрессоров оснащен электродвигателем. Эти компрессоры являются автономными устройствами. В настоящее время можно приобрести воздуходувки, работающие от дизельных и бензиновых двигателей. Некоторым группам пользователей может быть выгодно иметь устройство, которое можно подключить к внешнему приводу.

Способ передачи крутящего момента

В настоящее время основным способом передачи энергии в спиральных компрессорах является использование ремня, в частности клинового ремня. Однако у этого метода есть один недостаток: со временем ремень может растянуться и иногда проскальзывать, когда нагрузка и противодавление на компрессор значительно возрастают.

С другой стороны, зубчато-ременная передача является более надежным вариантом, хотя и требует точной регулировки. Без такой регулировки ремень не сможет прослужить положенный срок. Этот тип передачи имеет минимальное проскальзывание и доступен по разумной цене.

Хотя редукторы и другие шестеренчатые узлы отличаются высокой надежностью и долговечностью, они не обеспечивают такой же степени свободы при настройке привода. Однако если вам требуется отсутствие проскальзывания под любой нагрузкой, преобразование крутящего момента, предсказуемое поведение и простота обслуживания, шестерня — это важный компонент, без которого вам не обойтись.

Впускной фильтр

Износ антифрикционного уплотнения зависит не только от производительности спирального компрессора. Его действие может значительно усиливаться при наличии пыли и других механических частиц в потоке всасываемого воздуха. Таким образом, несмотря на то, что использование очищающего фильтра может негативно сказаться на производительности компрессора, рекомендуется выбирать компрессор с такой установкой. Таким образом, срок службы компрессора будет продлен до следующего технического обслуживания, максимально соответствующего спецификациям производителя.

Динамический клапан

Реверсирование воздушного потока предотвращается динамическим клапаном, который эффективно блокирует обратный поток воздуха. Например, когда привод регулируемого компрессора отключается, что приводит к высокому давлению на стороне потребителя. Хотя этот узел не является обязательным, он значительно повышает предсказуемость всей подсистемы нагнетаемого воздуха.

Регулировка

Возможность регулировки максимального выходного давления регулируемых компрессоров путем изменения эксцентрикового расстояния между рабочей и неподвижной спиралью. Кроме того, эти воздуходувки могут работать в режиме без подпитки или с нулевым циклом (вентиляция). Хотя эта опция может быть дорогостоящей, в некоторых случаях она может оказаться весьма полезной.

Другим важным фактором, который следует учитывать, является наличие антифрикционных уплотнений и их материал. Эти уплотнения являются единственной частью компрессора, требующей периодической замены.

Наконечник! При выборе спирального вентилятора внимательно изучите данные производителя о частоте выхода из строя уплотнителя. Также полезно ознакомиться с инструкцией по замене, чтобы определить, сможете ли вы выполнить замену самостоятельно.

Фактически, концепция спирального компрессора воплотилась в жизнь только после разработки материалов, противостоящих трению, для антифрикционных уплотнений. В итоге, при оценке средних и бюджетных моделей, где производитель не предоставляет информацию о среднем времени наработки на отказ (MTBF) или другие полезные сведения, может оказаться полезным обратить внимание на год выпуска модели на рынок. Чем новее модель, тем выше вероятность того, что в ней используются надежные и долговечные антифрикционные уплотнители.