Compresoare volumice rotative

Compresoare volumice rotative

In aceasta categorie sunt incluse:

- compresoare cu palete in rotor;
- compresoare cu piston rotativ;
- compresoare cu spirale (Scroll).

Toate aceste masini sunt caracterizate de simplitatea aparenta a constructiei, datorata numarului redus de piese in miscare, dar care necesita tehnologii de fabriacatie scumpe.

1. Compresorul cu palete in rotor

Este un compresor volumic, utilizat in tehnica frigului inca din anii 1930, dar care datorita problemelor legate de materialele componente nu a suferit dezvoltari ulterioare.

Partea principala a masinii este reprezentata de un stator cilindric in interiorul caruia se invarte un rotor excentric, tangent la cilindru, asa cum se observa in figura 1.20.

Rotorul are prevazute canale radiale in care paletele pot sa culiseze liber sub efectul fortei centrifugale, pe care o imprima rotorul.

Noile materiale descoperite in industria aeronautica si posibilitatea de a se prelucra in serie profile complexe, pot sa asigure din nou succesul acestor tipuri de masini. Firma Rotocold din Marea Britanie, realizeaza asemenea compresoare, special pentru tehnica frigului si a adus cateva imbunatatiri dintre care se mentioneaza:

Realizarea paletelor din materiale compozite (polimeri aromatici si fibra de sticla), usoare si rezistente, ceea ce permite atingerea de turatii ridicate (viteza periferica de cca. 25 m/s);

Acoperirea paletelor cu un material autolubrifiant (teflon), asigura functionarea corecta si in cazul unei defectiuni pe circuitul de ulei;

S-a realizat un dispozitiv de protectie impotriva loviturilor hidraulice, prin echiparea compresorului cu o placa mobila situata la extremitatea rotorului, mentinuta in pozitie normala de resorturi. O eventuala suprapresiune datorata prezentei lichidului, deplaseaza placa mobila si astfel masina este protejata impotriva oricaror defectiuni mecanice;

Uleiul de ungere este preluat dintr-un separator de ulei (la presiune ridicata) si injectat intr-un dublu circuit intern. Primul alimenteaza garnitura mecanica asigurand ungerea si racirea acesteia, ungerea rulmentului din fata si ungerea unei fete a rotorului. Al doilea circuit asigura ungerea rulmentului din spate si ungerea celei de-a doua fete a rotorului. Acest mod de functionare elimina necesitatea utilizarii unei pompe de ulei, ceea ce simplifica mult constructia;

Reglarea puterii frigorifice, in lipsa unui dispozitiv specializat, se realizeaza fie prin utilizarea unui motor de antrenare cu doua turatii, fie prin utilizarea unui dispozitiv de modificarea a frecventei de alimentare.

Firma Rotocold are ca si caracteristici principalte pentru seria de compresoare cu 8 palete, urmatoarele caracteristici:

- materiale componente: polimeri si fibre de carbon;
- turatia nominala: 1450 . 4000 rot/min;
- turatia maxima admisa: 6000 rot/min;
- debit: 12,8 . 80,4 m³/h;
- agenti frigorifici: R22 si R502.

2. Compresor cu piston rotativ

Acest compresor este prezentat din considerente istorice, nefiind foarte raspandit in prezent. Poate fi considerat ca o varianta a compresorului cu lamele in rotor, avand insa o singura lamela, montata in stator, ca in figura 1.21.

Este utilizat inca din 1980 de cateva firme constructoare din Japonia, in special de firma Daikin, care foloseste asemenea compresoare ermetice in aparate de climatizare, in frigidere casnice si in grupuri compresor-condensator cu o putere de aproximativ 3 kW.

3. Compresorul cu spirale (Scroll)

Aceasta masina a fost inventata si brevetata in S.U.A. in 1905 si dezvoltata ulterior tot in S.U.A. in anii 1970. Pentru prima data au fost utilizate in frigidere casnice (de putere frigorifica redusa) de firma DWM-Copeland, iar apoi in climatizare de firma Trane care le-a folosit si in grupuri de racire a apei cu puterea frigorifica de 35 kW. Totusi nu exista nici un impediment pentru realizarea unor asemenea compresoare de puteri frigorifice mai mari.

Eseu: Reguli privind depozitarea materialelor si substantelor combustibile Referat: Caiet de sarcini pentru demolare

Un compresor Scroll este prezentat in figura 1.22. Piesele principale sunt practic din doua spirale una in alta.

Spirala superioara unde se gaseste orificiul de refulare este fixa, in timp ce spirala inferioara este antrenata intr-o miscare orbitala. Aspiratia se realizeaza prin zona periferica, iar refularea prin orificiul situat in centrul spiralei fixe.

Spirala fixa este prezentata in figura 1.23, iar spirala mobila este prezentata in figura 1.24.

Modul de functionare al acestor tipuri de compresoare este ilustrat in figura 1.25.

- aspiratia - in timpul deplasarii spiralei inferioare se formeaza doua zone prin care sunt aspirati vaporii de agent frigorific pana in momentul in care cele doua zone se inchid;

- comprimarea - miscarea spiralei antreneaza vaporii spre zona centrala, iar volumul ocupat de vapori se reduce treptat ceea ce produce comprimarea acestora;

- refularea - vaporii comprimati sunt evacuati prin orificiul din zona centrala.

Se observa ca in timpul functionarii, cele trei faze (aspiratia, comprimarea si refularea) se desfasoara simultan, simetric si continuu, ceea ce reprezinta o caracteristica importanta a acestui tip de compresor, care va fi supus unei variatii a cuplului mai redusa decat in cazul compresorului cu piston.

Compresorul nu necsita supape, fiind suficienta o simpla clapeta unisens, care sa impiedice reantoarcerea vaporilor refulati. Raportul de comprimare este fix, iar coeficientul de debit este foarte bun, pentru ca nu exista spatiu mort.

Compresorul nu prezinta decat trei piese in miscare, dar pune probleme deosebite din urmatoarele puncte de vedere: etanseitate axiala, etanseitate radiala si evitarea rotatiei inverse a spiralei mobile.

- Etanseitatea axiala - este esentiala tinand seama de suprafata spiralei mobile si de fortele de presiune axiale datorate comprimarii, care tind sa departeze spirala mobila de cea fixa. Principalii constructori utilizeaza diverse metode pentru rezolvarea acestei probleme:

- Aplicarea unei presiuni de vapori pe spatele spiralei fixe, pentru a o impinge spre cea mobila. in acest scop in zona de inceput a comprimarii se practica un mic orificiu in spirala fixa, care prezinta totusi o usoara capacitate de deplasare axiala. Presiunea practicata trebuie sa fie suficient de mare ca sa poata asigura etansarea, dar nu prea mare pentru a nu provoca piederi datorate frecarilor excesive dintre cele doua spirale. La oprirea compresorului, cele doua spirale nu sunt in contact, ceea ce reduce cuplul de pornire.

- Aplicarea unei forte elastice asupra spiralei mobile, prin intermediul unui resort;

- Etanseitatea radiala - adica etanseitatea care trebuie sa existe la contactul dintre cele doua spirale. Pentru aceasta problema exista de asemenea doua solutii tehnice:

- Prin antrenarea excentrica libera a spiralei mobile, de catre arborele motor, situatie in care forta centrifuga asigura contactul permanent dintre spiarale in as afel incat spirala mobila sa ramana concentrica cu cea fixa;

- Prin antrenarea spiralei mobile, utilizand ca piesa intermediara o maselota cu excentric de tipul celei prezentate in figura 1.26. Antrenarea spiralei se realizeaza excentric fata de axul acesteia, care pivoteaza in orificiul prevazut in acest scop in corpul maselotei. Deplasarea maselotei este limitata cu ajutorul unui stift.

Aceasta solutie permite curatarea spiralei mobile in cazul prezentei nedorite de lichid sau impuritati solide, evitandu-se astfel distrugerea compresorului.

- Dispozitivul antirotatie - solutia de antrenare a spiralei mobile, prezentata anterior, caracteristica pentru compresoare ermetice asigura rotatia spiralei in sensul dorit. La compresoarele deschise se utilizeaza alte solutii tehnice care sa realizeze acelasi efect.

- Ungerea este asigurata de o pompa centrifugala imersata in baia de ulei din carter. Uleiul circula prin canale practicate in arborele de antrenare asigurand ungerea palierelor arborelui, dar si palierul spiralei mobile. Uleiul antrenat de vapori asigura lubrifierea zonei de contact dintre spirale.

La ora actuala cele mai numeroase utilizari ale acestor compresoare se intalnesc in conditionarea aerului.