В данной статье мы расскажем об основных элементах конструкции винтового компрессора и о его устройстве.
В настоящее время производством винтовых компрессоров занимается достаточно большое количество компаний по всему миру. Однако, как автомобиль состоит из кузова, двигателя и трансмиссии, так и винтовой компрессор разных производителей состоит из компонентов, имеющих различия в конструкции, но выполняющих одну и ту же задачу при работе агрегата.
Любой винтовой компрессор может быть схематично представлен следующим образом:
Основные элементы винтового компрессора
1 – входной фильтр
2 – всасывающий клапан
3 – винтовой блок
4 – электродвигатель
5 – масляный резервуар
6 – сепаратор
7 – клапан минимального давления
8 – термостат
9 – масляный фильтр
10 – воздушный радиатор
11 – масляный радиатор
12 – вентилятор
13 – обратный клапан
14 – сетчатый фильтр
15 – выход сжатого воздуха
Входной фильтр
На входе винтового компрессора обязательно устанавливается фильтр, задачей которого является предотвращение проникновения в компрессор вместе с засасываемым воздухом пыли и твердых механических частиц.
Он представляет собой, как правило, цилиндрический патрон из гофрированной бумаги и может устанавливаться как открыто, так и в корпусе.
Воздушный фильтр винтового компрессора
Размер ячейки входного фильтра в большинстве случаев составляет 10 мкм, а площадь его поверхности соответствует производительности компрессора.
Всасывающий клапан
Наличие на входе винтового компрессора всасывающего клапана (иногда его еще называют регулятором всасывания) является отличительной особенностью компрессоров данного типа. Закрытие и открытие всасывающего клапана позволяет легко переводить компрессор в режим холостого хода и работы под нагрузкой соответственно.
Запорный элемент всасывающего клапана имеет вид поворотного (заслонки) или поступательно двигающегося диска с уплотнением. Положение запорного элемента изменяется под действием сжатого воздуха, подаваемого во внутренний или внешний пневмоцилиндр из масляного резервуара через управляющий электромагнитный клапан.
Всасывающий клапан винтового компрессора
Всасывающий клапан винтового компрессора
Запуск винтового компрессора всегда происходит при закрытом всасывающем клапане. Но для того, чтобы в масляном резервуаре произошло накопление сжатого воздуха с давлением, достаточным для последующего воздействия на поршень управляющего пневмоцилиндра, всасывающий клапан имеет канал небольшого сечения с обратным клапаном.
Обратный клапан
Винтовой блок
Основным рабочим элементом компрессора является винтовой блок, в котором собственно и происходит процесс сжатия всасываемого через входной фильтр воздуха.
Винтовой блок
В корпусе винтового блока расположены два вращающихся ротора – ведущий и ведомый. При их вращении происходит движение воздуха от всасывающей стороны к нагнетающей с одновременным уменьшением объема межроторных полостей, т.е. сжатие.
Принцип сжатия воздуха в винтовом блоке
Зазор между роторами уплотняется находящимся в корпусе винтового блока маслом. Масло также служит для смазывания подшипников и отвода тепла, образующегося при сжатии воздуха.
Также существуют безмасляные винтовые компрессоры классического исполнения (без уплотняющей жидкости) и с водяным впрыском в камеру сжатия вместо масла.
Электродвигатель
Для передачи вращения ведущему ротору винтового блока, как правило, используется обычный трехфазный асинхронный электродвигатель.
Электродвигатель
Исключение составляют мобильные винтовые компрессоры, в которых в качестве источника вращения используется дизельный двигатель.
Дизельный компрессор
Вращение от вала двигателя ведущему ротору винтового блока может передаваться как при помощи клиноременной передачи:
Ременной привод
или через муфту с эластичным элементом (так называемый «прямой привод»).
Муфта эластичная
В некоторых случаях применяется шестеренчатый привод (в компрессорах большой производительности).
Нередко бывает необходимо регулировать производительность винтового компрессора, изменяя частоту вращения вала двигателя. В этом случае электропитание двигателя осуществляют при помощи специального устройства – частотного преобразователя.
Частотный преобразователь
Применение частотного преобразователя позволяет в широких пределах регулировать производительность винтового компрессора в зависимости от реальной потребности в сжатом воздухе, не прибегая к переводу агрегата в режим холостого хода закрытием всасывающего клапана.
Масляный резервуар
Масляный резервуар играет очень важную роль в работе винтового компрессора:
- выполняет роль первичного аккумулятора сжатого воздуха;
- увеличивает объем масляной системы компрессора и, соответственно, количества масла, необходимого для эффективного отвода тепла, образовывающегося при сжатии воздуха;
- работает, как отделитель основной массы масла от сжатого воздуха, т.к. масло-воздушный поток попадает в резервуар из винтового блока по касательной к его цилиндрической поверхности – как бы «закручивается».
Масляный резервуар
Масляный резервуар
Сепаратор
Для того, чтобы выходящий из винтового компрессора сжатый воздух содержал минимальное количество масла, в его конструкции обязательно применяется сепаратор.
Сепаратор может быть внешним (в компрессорах небольшой мощности) и встроенным в масляный резервуар.
Внешний вид встроенного сепаратора:
Сепаратор встроенный
Сепаратор внешний:
Сепаратор внешний
Сепаратор в разрезе с указанием потока масла и воздуха:
Сепаратор в разрезе
Благодаря наличию в конструкции винтового компрессора сепаратора содержание масла в сжатом воздухе на выходе не превышает 3 мг/м3.
Клапан минимального давления
Для нормальной циркуляции масла при работе винтового компрессора необходимо, чтобы давление в масляном резервуаре не опускалось ниже определенного минимально необходимого уровня.
Когда в магистрали, на которую работает винтовой компрессор, уже присутствует давление, это условие выполняется. А вот в случае, когда компрессор используется для заполнения пустого воздухосборника, для создания в масляном резервуаре повышенного давления используется клапан минимального давления.
Клапан минимального давления
Клапан минимального давления в разрезе:
Клапан минимального давления в разрезе
Этот клапан открывается при давлении на его входе, превышающем определенное значение, которое задается регулировкой сжатия закрывающей клапан пружины. Типичным для винтовых компрессоров давлением открытия клапана является значение 4÷4,5 бар.
Термостат
В винтовом компрессоре, как и в двигателе автомобиля, существует два круга системы охлаждения – малый и большой.
Сразу после запуска компрессора масло в нем циркулирует по малому кругу, что обеспечивает довольно быстрый рост температуры. Это необходимо, чтобы при сжатии воздуха не происходило выпадение конденсата и смешивание его с маслом, значительно ухудшающее его эксплуатационные свойства.
Малый круг охлаждения
После достижения определенного значения температуры масла термостат открывается, направляя поток циркуляции по большому кругу – через охлаждаемый вентилятором радиатор.
Большой круг охлаждения
Как правило, открытие термостата начинается при температуре масла +55°С и полностью завершается при температуре +70°С.
Масляный фильтр
В процессе работы винтового компрессора в масле могут присутствовать механические примеси – продукты износа движущихся частей и частицы пыли, размер которых меньше размера ячейки входного фильтра.
Для очистки масла от этих примесей в циркуляционный контур компрессора включается масляный фильтр.
Масляный фильтр в разрезе
Воздушный радиатор / Масляный радиатор / Вентилятор
Для охлаждения сжимаемого винтовым компрессором воздуха его пропускают через радиатор, который обдувается вентилятором. Температура сжатого воздуха на выходе компрессора, как правило, превышает температуру окружающей среды не более, чем на 20÷30 °С.
Для охлаждения циркулирующего в компрессоре масла служит масляный радиатор. Обычно воздушный и масляный радиаторы объединены в единый блок и обдуваются одним вентилятором (двумя в компрессорах большой мощности).
Обычно вентилятор приводится в действие отдельным электродвигателем.
Вентиляторы охлаждения
В небольших компрессорах зачастую для обдува радиаторов используется вентилятор, входящий в состав приводного двигателя.
Вентилятор охлаждения на двигателе
Выход сжатого воздуха
На выходной патрубок винтового компрессора необходимо установить запорный кран, позволяющий отключить компрессор от магистрали сжатого воздуха на время проведения технического обслуживания или ремонта.
Также для соединения выхода компрессора с магистралью рекомендуется использовать гибкое соединение (металлорукав) для устранения влияния температурных и вибрационных деформаций трубопровода на соединение.
Шаровый кран и металлорукав
Пн-Пт с 9:00 до 18:00