Виды компрессоров
Воздушный компрессор работает на основе базовых законов физики: нагнетает и поддерживает давление воздуха. Конструкция, мощность, производительность машины бывает разной, и в этой статье мы узнаем почему.
Два типа привода
В конструкции компрессора всегда есть ведущий вал, который вращается электромотором или ДВС.
Воздушный электрический компрессор это малогабаритный инструмент на 220В, либо стационарная установка.
Современные устройства на базе ДВС бывают стационарные контейнерного типа с производительностью от 5 м³ в минуту. Также это передвижные компрессоры в виде прицепа к автомобилю с производительностью от 2,6 до 5 м³ в минуту.
Двигатель приведён к компрессору тремя способами: на одном валу (коаксиально), ременной передачей или шестерёночным блоком. Последний вариант встречается в промышленном оборудовании, а первые два — в профессиональном и бытовом инструменте.
Коаксиальная передача обеспечивает синхронную работу компрессора и двигателя без потери скорости. Второй плюс — компактность и безопасность.
Привод ременной передачи забирает часть мощности и скорости, но его конструкция проще. Зубчатый резиновый ремень может затянуть предмет или рукав, поэтому его дополнительно ограждают сеткой или кожухом.
В случае износа вала его придётся ремонтировать или заменять, а это дорогая работа. Ремень стоит 200-300 рублей и заменяется за 10 минут.
Два принципа сжатия
В сжатии газа — воздуха — применяют два принципа, из которых вытекают тип и конструкция компрессора. Принцип влияет на технические показатели установки: производительность, мощность, время непрерывной работы и другие.
Объёмное сжатие
Воздух сжимает камера, объём которой уменьшается. Когда давление или сжатие достаточны, сжатый воздух выгружается через выпускной клапан или отверстие. Объём камеры увеличивается, через впускной клапан загружается новый, разреженный воздух.
----
Динамическое сжатие
Лопасти рабочего колеса или вала разгоняют газ; на диффузоре он замедляется и скорость переходит в давление. Динамический метод — непрерывный процесс, который нужно поддерживать. Он даёт высокую мощность на выходе, но работа зависит от внешних условий.
Оба типа сжатия нашли широкое применение в промышленных установках. Компрессоры бытового и профессионального класса бывают только объёмные.
Динамические компрессоры — турбины
Турбокомпрессоры это устройства высокой мощности и производительности относительно своих габаритов и массы. Главный минус: если изменится входная температура газа, то изменится и производительность машины.
Центробежные турбокомпрессоры
Колесо с лопастями вращается в закрытой камере и поток воздуха расходится по радиусу к наружным стенкам. Из-за характерной конструкции камеры такие установки называют «улитками».
Область применения:
-
вентиляционные системы
-
очистные сооружения
-
нефтегазовая промышленность
-
перерабатывающая промышленность
Осевые турбокомпрессоры
Внутри камеры с неподвижными лопастями вращается вал, на котором тоже есть лопасти. Лопасти камеры преобразуют скорость газа в давление, которое уравновешивает разгрузочный поршень. Это более совершенная и скоростная установка, чем «улитка».
Область применения:
-
вентиляция
-
газовые турбины электростанций
-
двигатели самолётов.
Больше всего турбокомпрессоров установлено в дизельных двигателях автомобилей. В бытовых установках или мастерских они почти не встречаются.
Объёмные компрессоры
Воздушные насосы, в которых воздух сжимается изменением объёма камеры, делятся на три типа: поршневые, спиральные (орбитальные) и ротационные. Последний тип подразделяется на винтовые, зубчатые и лопастные.
Поршневые компрессоры
Самый простой пример — ручной велосипедный насос.
Поршень сжимает воздух в герметичной камере. Воздух поступает и выгружается через клапаны, иногда смешиваясь с маслом. Масло нужно для смазки пневмоинструмента и деталей установки.
---
Поршневые компрессоры снабжают ресивером. Это камера низкого давления с мембраной внутри, которая поддерживает давление в системе при выключенном нагнетателе.
Маслосмазываемый поршневой компрессор
Картер с маслом сообщается с камерой сжатия. После контакта с маслом воздух проходит сепаратор, который отделяет жидкость от газа. Такой воздух хорошо подходит для отбойных молотков, бетоноломов, пескоструйных устройств, болгарок, дрелей и непригоден для аэрографии или окраски.
Безмасляный поршневой компрессор
Отличаются от масляных внутренней конструкцией нагнетательной установки. В них область смазки и камера сжатия разделены. Воздух такой установки не содержит примесей, его можно использовать для краскопультов и аэрографов.
Поршневая конструкция — простая и недорогая, но не подходит для длительной непрерывной работы. Она создаёт шум, может перегреться, всегда требует ресивера. Однако ремонт воздушного поршневого компрессора делают даже в кустарных условиях.
Спиральный компрессор
Внутри камеры в форме барабана — две встречные спирали. Одна неподвижная на стенке камеры, другая — на роторе. Когда ротор вращается, объём камер, которые образуют лопасти спирали, уменьшается. Чаще всего спирали применяют в холодильных, климатических установках и в кондиционерах.
Ротационные компрессоры
Агрегаты такого типа создают давление осевым вращением ротора внутри камеры. На роторе стоят лопасти, зубчатые элементы или винты.
Лопастный компрессор
Лопасти из специального сплава установлены на роторе радиально. Они имеют форму лезвий, а сам ротор установлен в камере эксцентрически. При контакте со стенками камеры лопасти сдвигаются и объём камеры уменьшается: так возникает давление. Воздух выходит по выпускному отверстию когда сектор лопасти проходит через него.
Применяется в небольших промышленных установках, где нет требований по уровню шума.
Зубчатый компрессор
Два зубчатых элемента установлены на роторах, которые вращаются в противоположные стороны. Конструкция элементов такова, что при вращении они попеременно открывают и перекрывают впускные и выпускные отверстия, а в промежутках происходит сжатие.
Обычно это установки низкого давления.
Мембранный компрессор
Поршень двигает стенки мембраны в камере, вогнутой с двух сторон. Давление образуется при сокращении объёма камеры во время поступательного движения поршня.
Мембрана нечувствительна к высоким и низким температурам, поэтому такой компрессор используют за Полярным кругом и в жарком климате. По такому же принципу устроены погружные дачные насосы типа «Ручеёк» и «Водолей»
Винтовой компрессор
Устройство и принцип работы винтового компрессора. Ведущий и ведомый роторы вращаются в разные стороны. На них закреплены винты, конструкция которых обеспечивает постоянное уменьшение объёма между ними и корпусом камеры. Коэффициент сжатия заложен в них конструктивно: шагом винта и шириной лопастей; его приспосабливают к требуемым показателям давления на выходе.
При небольших размерах такой компрессор подходит для скоростных валов и гарантирует стабильный высокий расход воздуха. В нём нет деталей, которые вызывают дисбаланс, поэтому винтовая конструкция практически бесшумна.
Машины такой конструкции чаще всего применяют как:
-
компрессор для отбойного молотка и бетонолома
-
компрессор для пескоструя
-
воздушный компрессор для покраски и аэрографии
Все современные модели — безмасляные и универсальные, их можно использовать для любых целей.
Винтовой — единственный тип компрессоров, который не производит шума и может работать длительное время. Он подходит для ночных и круглосуточных работ.
Наиболее распространённые модели винтовых мобильных компрессоров на базе дизельной установки:
Все эти компрессоры подходят для работы с пескоструями, краскопультами и отбойными молотками.
