Войти
Механизм спирального насоса; здесь две архимедовы спирали 
Работа спирального компрессора . A спирального компрессора (также называемого спиральным компрессором, спиральный насос и спиральный вакуумный насос ) устройство для сжатия воздуха или хладагента. Он используется в оборудовании для кондиционирования воздуха, в качестве автомобильного нагнетателя (где он известен как нагнетатель спирального типа ) и в качестве вакуумного насоса.. Во многих домашних центральных тепловых насосах и системах кондиционирования воздуха, а также в некоторых автомобильных системах кондиционирования воздуха используется спиральный компрессор вместо более традиционных ротационных, поршневых и качающихся компрессоров.
Спиральный компрессор, работающий в обратном направлении, представляет собой спиральный детандер и может производить механическую работу.
Воспроизведение медиа Анимация вращающегося спирального компрессора впервые запатентовал спиральный компрессор в 1905 году во Франции и США (номер патента 801182). Creux изобрел компрессор как концепцию роторного парового двигателя, но технология литья металла того периода была недостаточно развита, чтобы построить рабочий прототип, поскольку спиральный компрессор требует очень жестких допусков на функционировать эффективно. В патенте 1905 года Creux определяет вращающийся или вращающийся реверсивный паровой детандер, приводимый в движение кривошипом фиксированного радиуса на одном валу. Однако двигатель спирального расширителя не мог преодолеть препятствия обработки радиальной податливости, присущие достижению эффективности в работе спирали, которые не могли быть должным образом решены до работ Нильса Янга в 1975 году. Первые практичные спиральные компрессоры появились на рынке только после этого. Вторая мировая война, когда их построили высокоточные станки. В 1981 году Санден начал производство первых коммерчески доступных спиральных компрессоров для автомобильных кондиционеров. Они не производились серийно для кондиционирования воздуха до 1983 года, когда Hitachi выпустила первый в мире кондиционер с герметичным спиральным компрессором.
Спиральный компрессор использует две чередующиеся спирали. в насос, сжимайте или создавайте давление текучих сред, таких как жидкости и газы. Геометрия лопатки может быть эвольвентной, спиралью Архимеда или гибридными кривыми.
Часто одна из спиралей фиксирована, а другая вращается эксцентрично без вращения, тем самым захватывая и накачивая или сжимая карманы жидкости между спиралями. Эксцентриковый вал может обеспечивать орбитальное движение, но необходимо предотвратить вращение спирали, как правило, с помощью муфты типа Oldham, дополнительных эксцентриковых промежуточных валов или сильфонного соединения (особенно для высоких -чистоты приложений). Другой метод создания движения сжатия - это совместное вращение прокрутки в синхронном движении, но со смещенными центрами вращения. Относительное движение такое же, как если бы вы двигались по орбите.
Утечки из осевых зазоров предотвращаются за счет использования спиральных уплотнений наконечников, помещаемых в канавки на концах обеих спиралей. Эти уплотнения наконечников также помогают снизить трение и могут быть заменены при износе. Некоторые компрессоры используют нагнетательный газ под давлением, чтобы сдвинуть обе спирали вместе, устраняя необходимость в уплотнениях наконечников и улучшая герметичность при эксплуатации; считается, что эти компрессоры изнашиваются, а не изнашиваются, но другие детали, такие как кольцо Олдхэма, могут изнашиваться.
Другой вариант - гибкая (плоская) трубка, где архимедова спираль действует как перистальтический насос, который работает по тому же принципу, что и тюбик зубной пасты. Они имеют кожухи, заполненные смазкой для предотвращения истирания внешней части трубки насоса и для облегчения рассеивания тепла, и используют усиленные трубки, часто называемые «шлангами». Насосы этого класса часто называют «шланговыми насосами». Поскольку движущиеся части, контактирующие с жидкостью, отсутствуют, перистальтические насосы недороги в производстве. Отсутствие в них клапанов, уплотнений и сальников делает их относительно недорогими в обслуживании, а шланг или трубка являются недорогим элементом обслуживания по сравнению с насосами других типов.
Спиральный компрессор с воздушным баком Эти устройства известны своей более плавной, тихой и надежной работой чем обычные компрессоры в некоторых приложениях. В отличие от поршней, масса вращающейся спирали может быть идеально уравновешена простыми массами для минимизации вибрации. (Орбитальная спираль не может быть полностью сбалансирована, если используется муфта Олдхема, также известная как кольцо Олдхема.) Газовые процессы спирали более непрерывны. Кроме того, отсутствие мертвого пространства дает повышенную объемную эффективность.
спиральный компрессор открытого типа Процесс сжатия происходит примерно за 2–2½ оборота коленчатого вала по сравнению с одним оборотом для роторных компрессоров и половиной оборота для поршневые компрессоры. Процессы нагнетания и всасывания спирали происходят при полном вращении, по сравнению с менее чем половиной оборота для процесса возвратно-поступательного всасывания и менее чем на четверть оборота для возвратно-поступательного процесса нагнетания. Поршневые компрессоры имеют несколько цилиндров (обычно от двух до шести), в то время как спиральные компрессоры имеют только один элемент сжатия. Наличие нескольких цилиндров в поршневых компрессорах снижает пульсации всасывания и нагнетания. Следовательно, трудно сказать, имеют ли спиральные компрессоры более низкие уровни пульсации, чем поршневые компрессоры, как часто утверждают некоторые поставщики спиральных компрессоров. Более стабильный поток обеспечивает более низкие пульсации газа, более низкий уровень шума и меньшую вибрацию присоединенного трубопровода, при этом не влияя на эффективность работы компрессора.
Спиральные компрессоры никогда не имеют всасывающего клапана, но в зависимости от применения могут иметь или не иметь нагнетательный клапан. Использование динамического нагнетательного клапана более заметно в приложениях с высоким коэффициентом давления, типичных для охлаждения. Как правило, спиральный компрессор кондиционера не имеет динамического выпускного клапана. Использование динамического нагнетательного клапана повышает эффективность спирального компрессора в широком диапазоне рабочих условий, когда степень рабочего давления значительно превышает встроенную степень сжатия компрессора. Если компрессор спроектирован для работы около одной рабочей точки, то спиральный компрессор может фактически повысить эффективность около этой точки, если нет динамического нагнетательного клапана (поскольку есть дополнительные потери нагнетательного потока, связанные также с наличием нагнетательного клапана. поскольку выпускные отверстия имеют тенденцию быть меньше при наличии нагнетания).
изэнтропический КПД спиральных компрессоров немного выше, чем у типичного поршневого компрессора, когда компрессор рассчитан на работу около одного выбранного номинального значения. Спиральные компрессоры в этом случае более эффективны, потому что они не имеют динамического нагнетательного клапана, который вносит дополнительные дроссельные потери. Однако эффективность спирального компрессора, не имеющего нагнетательного клапана, начинает снижаться по сравнению с поршневым компрессором при работе с более высокой степенью сжатия. Это результат потерь недостаточного сжатия, которые возникают при работе компрессоров прямого вытеснения с высокой степенью сжатия, не имеющих динамического нагнетательного клапана.
Процесс спирального сжатия почти на 100% эффективен с точки зрения объема при перекачивании захваченной жидкости. Процесс всасывания создает свой собственный объем, отдельный от процессов сжатия и нагнетания внутри. Для сравнения, поршневые компрессоры оставляют небольшое количество сжатого газа в цилиндре, потому что поршень не может касаться головки или пластины клапана. Этот остаточный газ из последнего цикла затем занимает пространство, предназначенное для всасывания газа. Снижение производительности (т. Е. Объемный КПД) зависит от давлений всасывания и нагнетания, причем большее снижение происходит при более высоких отношениях давления нагнетания к давлению всасывания.
Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей, чем поршневые компрессоры, что теоретически должно повысить надежность. По данным Emerson Climate Technologies, производителя спиральных компрессоров Copeland, спиральные компрессоры имеют на 70 процентов меньше движущихся частей, чем обычные поршневые компрессоры.
В 2006 году крупный производитель оборудования для общественного питания, Stoelting, выбрал изменить конструкцию одной из своих машин для производства мягкого мороженого мороженого с поршневого на спиральный компрессор. В ходе испытаний они обнаружили, что конструкция спирального компрессора обеспечивает лучшую надежность и энергоэффективность при эксплуатации.
Спиральные компрессоры, как правило, очень компактны и работают плавно и поэтому не требуют пружинной подвески. Это позволяет им иметь очень маленькие кожухи, что снижает общую стоимость, но также приводит к уменьшению свободного объема. Это слабое место с точки зрения работы с жидкостью. Их соответствующая сила заключается в отсутствии всасывающих клапанов, которые перемещают наиболее вероятную точку отказа в систему привода, которую можно сделать несколько более прочной. Таким образом, спиральный механизм сам по себе более устойчив к попаданию жидкости, но в то же время более склонен к тому, чтобы испытать его в работе. Небольшой размер и бесшумная работа спирального компрессора позволяют встраивать его в компьютеры с высокой удельной мощностью, такие как мэйнфреймы IBM. Спиральные компрессоры также упрощают конструкцию трубопроводов, поскольку не требуют внешнего подключения для теплоносителя первого контура.
.
Спиральный расширитель - это устройство, используемое в основном для рекуперации тепла низкого давления. По сути, это спиральный компрессор, работающий в обратном направлении; рабочая жидкость или газ с высокой энтальпией поступает на сторону нагнетания компрессора и вращает эксцентриковую спираль перед выпуском из впускного отверстия компрессора. Основная модификация, необходимая для преобразования спирального компрессора в спиральный детандер, заключается в удалении обратного клапана из выпускного отверстия компрессора.
 | На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с спиральными компрессорами. |
