Спиральный компрессор устройство и принцип работы

Спиральный компрессор

Спиральный холодильный компрессор, также известен как спиральная помпа, — это механическое устройство, из категории объемных машин, предназначенное для сжатия паров хладагента.

Принцип действия спирального компрессора

Камеры (полости) для сжатия и разряжения, в спиральном компрессоре, создаются при помощи спиралей: неподвижной и подвижной. При движении подвижной спирали относительно неподвижной происходит изменение объема камер компрессора, и соответственно, сжатие и разряжение газов.

Предназначение спирального холодильного компрессора

Предназначение спирального холодильного компрессора, такое как и других видов компрессоров холодильных установок — он предназначен для сжатия и подачи паров холодильного агента (хладагента) в холодильной установке.

Если сравнивать спиральный холодильный компрессор с другими видами компрессоров, например, с распространенным поршневым компрессором, то заметен ряд преимуществ. Спиральный компрессор компактнее, легче, не так шумен, меньше подвержен вибрациям, обладает более высоким КПД.

Конструкция и устройство спирального компрессора

По конструкции, спиральный компрессор — это объемная одновальная машина. Например, спиральный компрессор, с плоскопараллельным движением спирального элемента.

Устройство спирального компрессора отличается простотой и меньшим количеством деталей, что повышает надежность и удешевляет стоимость производства компрессоров. Отсутствуют всасывающие клапаны, и даже нагнетательные клапаны. В качестве холодильного агента можно применять практически любой из используемых хладагентов.

Область применения спирального холодильного компрессора

Область применения спирального компрессора достаточно широка, например, в пищевой промышленности для холодильной техники, либо как компрессоры для тепловых насосов, либо для прочих малых и средних холодильных установок.

Но основная область применения спирального холодильного компрессора — это системы кондиционирования.

Разновидности спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры можно группировать по различным критериям, и по общим критериям классификации компрессоров. Например,

Классификация спиральных холодильных компрессоров по ступеням сжатия:

• одноступенчатые компрессоры;
• двухступенчатые компрессоры;

Классификация спиральных холодильных компрессоров по типу спирали:

• компрессор с эвольвентной спиралью,
• компрессор со спиралью Архимеда,
• компрессор с кусочно-окружной спиралью
• с прочими типами спиралей;

Классификация спиральных холодильных компрессоров по расположению вала:

• компрессоры вертикального типа;
• компрессоры горизонтального типа;

Классификация спиральных холодильных компрессоров по другим условиям:

• герметичный спиральный компрессор;
• бессальниковый (полугерметичный) спиральный компрессор;
• сальниковый (открытый) спиральный компрессор;

• маслозаполненный спиральный компрессор, с впрыском капельной жидкости (хладагента);
• спиральный компрессор сухого сжатия;

Свойства и особенности спирального компрессора

• надежность;
• низкий уровень шума, в том числе и во время пуска (начала работы);
• низкая вибрация;
• компактность;
• небольшой вес компрессора;
• низкое число отказов в работе компрессора;
• высокий коэффициент полезного действия (КПД);
• незначительные потери при работе компрессора;

Некоторые характеристики спирального холодильного компрессора

Холодильный коэффициент (кондиционирование воздуха)

Тип холодильного компрессора	Холодильный коэффициент
Спиральный холодильный компрессор	3,37
Поршневой холодильный компрессор	2,75 — 2,95

Спиральные холодильные компрессоры — это современные компрессоры, которые благодаря своих преимуществам, быстро и уверенно занимают свое лидирующее место среди компрессоров для холодильных машин.

Устройство воздушных спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры имеют широкий спектр применения. Их используют в отопительных, холодильных, вакуумных и прочих системах, а также в качестве источника пневматической энергии для питания строительной, промышленной и прочей техники.

Устройство и принцип работы воздушного спирального компрессора

На рынке представлено большое количество разновидностей конструкций спиральных станций. Самой распространенной из них считается система с двумя спиральными элементами и эксцентриситетом, в которой только один компонент является подвижным.

Электрический или топливный двигатель приводит в движение вал со спиральным элементом, который перемещается по направляющим и взаимодействует со стационарной спиралью.

В это время между ними образуются воздушные карманы, которые с движением деталей постепенно сжимаются, что увеличивает давление газа.

Еще одним распространенным устройством спиральных компрессоров является конструкция, где обе спирали подвижны и совершают вращение по разным осям. При этом также возникают воздушные карманы, объем которых постепенно уменьшается.

Также на рынке представлены воздушные спиральные компрессоры с немного иным принципом работы. В этом оборудовании жесткий элемент с формой «архимедова спираль» воздействует на гибкую трубку. В рабочих блоках таких пневматических станций обычно используется большое количество жидкой смазки, которая снижает износ трубки и быстрее отводит тепло. Это компрессоры шлангового типа.

Использование клапанов динамического типа в устройстве спиральных компрессоров

В этом оборудовании нет необходимости применения клапана на всасывание, так как подвижный спиральный элемент самостоятельно отсекает рабочее пространство от канала для всасывания. Иногда в нагнетательной линии устанавливают обратный динамический клапан, предотвращающий возврат воздуха и вращение спирали в обратном направлении при отключении двигателя. Однако такой клапан создает дополнительное сопротивление, что снижает коэффициент полезного действия устройства.

Динамические клапаны часто встречаются в устройствах спиральных компрессоров для средних и низких температур, которые используются в холодильных установках.

Преимущества и недостатки спиральных станций

• Благодаря своему принципу работы воздушный спиральный компрессор работает более плавно и стабильно чем другие разновидности установок. Подвижную спираль можно идеально уравновесить, что снижает вибрации, а также нагрузку на вал;
• Благодаря отсутствию мертвого объема повышается эффективность работы всей системы;
• Спиральные станции имеют более стабильные рабочие параметры и меньшую пульсацию по сравнению с простыми поршневыми агрегатами;
• В конструкции этих пневматических станций присутствует немного подвижных элементов, что повышает их надежность и долговечность.
• Эти устройства имеют компактную конструкцию и работают плавно, что исключает необходимость использования пружинной подвески.

Из недостатков спиральной техники можно отметить их высокую чувствительность к загрязнению перекачиваемого воздуха, так как мелкие частицы способны оседать на поверхности спирали и снижать герметичность всего механизма.

Приобрести спиральный компрессор вы можете в нашем каталоге. Ниже представлены примеры моделей.

• Модель:SS70
• Производительность: 5400 л/мин
• 3 777 302 руб.

• Модель:SLK-I 7.5-10
• Производительность: 755 л/мин
• 927 290 руб.

• Модель:КС 3-10А
• Производительность: 175 л/мин
• 233 067 руб.

Спиральные компрессоры имеют широкий спектр применения. Их используют в отопительных, холодильных, вакуумных и прочих системах, а также в качестве источника пневматической энергии для питания строительной, промышленной и прочей техники.

Оставьте свой номер телефона и наш специалист перезвонит Вам в течение 15 минут.

Применение и принцип работы холодильных агрегатов на спиральных компрессорах

Техника для охлаждения обладает способностью отводить тепло от разнообразных объектов. Применение и принцип работы холодильных агрегатов на спиральных компрессорах заключается в том, чтобы используя электроэнергию, забирать от объектов теплый воздух и перемещать его к охлаждающим жидкостям или воздуху, у которого должен быть более высокий уровень температур в отличие от объекта, который охлаждается.

Для того чтобы охладить воду или водный раствор, возможно использование чиллеров или технологичных машин для выработки холода. В основном их использование распространяется на то, чтобы обеспечить основные режимы для охлаждения, замораживания и сохранения разнообразных продуктов в системе кондиционирования воздуха, линии по разливу и камере для охлаждения.

Установка по выработке холода представляет собой комплексную систему, которая применяется для того, чтобы поддерживать в объектах низший температурный режим, чем у окружающего воздуха. Основными их компонентами являются одна или несколько холодильных машин, состоящие из необходимого вспомогательного оборудования. Агрегат для охлаждения объектов образуется из объединения необходимых составляющих в единую систему.

Компрессор и его основные виды

Компрессоры являются важным звеном в системах охлаждения объектов. Они предназначены для того, чтобы нагнетать рабочее тело при различных процессах. Под понятием нагнетания подразумеваются не только процессы по подаче тела, но и повышение его давления.

Рабочее тело состоит из газов и паров от разных веществ.

Компрессоры могут быть:

При функционировании механизмов лопаточного типа давление повышается по причине того, что кинетическая энергия в рабочем теле преобразуется до потенциальной.

Давление увеличивается за счет того, что рабочее тело, проходя через лопаточные каналы, набирает достаточно большую скорость, а при прохождении диффузора её снижает.

Лопаточные устройства, в свою очередь, бывают центробежными и осевыми.

Объемные компрессоры повышают показатели давления путем снижения объемов.

Компрессоры в машинах для охлаждения можно назвать насосами и они занимаются перекачиванием холодильного агента по трубопроводным системам, составляющие части которых заставляет работать электрический двигатель.

В большинстве случаев электрический двигатель и насосы выполняются с одним герметичным корпусом. Устанавливается компрессор снизу, под холодильным шкафом.

Его действие имеет такую последовательность:

• в испарителе находится хладагент, который имеет парообразное состояние, а также низкий уровень давления и температурных показателей;
• всасывается, а после сжимается холодильный агент, и повышаются его температура и показатели давления;
• хладагент в состоянии сжатия или паров направляется в конденсатор.

Почти все модели осуществляют эту подачу с помощью ресивера.

Когда пар хладагента выходит из компрессора, показатели его давления будут колебаться в рамках 15 – 25 атмосфер, а показатели температур от 70 до 90 градусов. Это зависит от степени нагрузки.

Основные критерии оценки функциональности компрессорного механизма

Характеризуют эффективность компрессоров по следующим факторам:

• степени сжатия хладона, которая определяется отношением показателей давления при выходе и при входе;
• на основе такого понятия, как секундный объем хладагента, то есть тот объем, который нагнетается за определенное время.

Существуют несколько видов компрессоров для холодильных машин, в том числе и спиральные. При создании установок для охлаждения часто применяют именно такие устройства.

Процесс изобретения компрессора со спиралью

Спирали известны человеку несколько тысячелетий и представляют собой витки, которые закручиваются вокруг одной и той же точки. Техническое воплощение спиралей стало реальным в прошлом столетии.

В первые годы двадцатого века Леоном Круа была разработана и запатентована конструкция компрессора на их основе. В тот период времени оснащение производственных предприятий оставляло желать лучшего и реализовать технологию не удавалось. Воплотить прототип в работающую конструкцию оказалось возможным только во второй половине двадцатого века благодаря машинной обработке. Именно по этой причине техника на основе спиральных компрессоров появилось в продаже относительно недавно.

Представители крупных компаний-производителей проявили заинтересованность к новинке, поскольку механизмы на спиралях позволяли достигать хороших показателей. Испытания показали, что с применением и принципами работы холодильных агрегатов на спиральном компрессоре можно добиться высокой эффективности, которая превосходит эксплуатационные характеристики аналогов.

В 1992 году компания «Iwata Compressor» выпустила безмасляный или «сухой» компрессор на основе спиралей. К его преимуществам можно отнести возможность долговременного использования, невысокие показатели уровней шумов и вибраций.

Со временем компрессоры этого типа все больше применялись в производстве оборудований, вырабатывающих холод и систем для кондиционирования воздуха. Это происходит потому, что они отличаются высокими возможностями эксплуатирования, а также экономичны, поскольку для их сборки требуется значительно меньшее количество деталей по сравнению с другими.

В наши дни большое количество фирм-производителей представляет на рынке оборудование со спиральным компрессором. Такие установки прекрасно выдерживают все испытания и тестирования и за счет этого активно вытесняют с рынка другие конструкции.

Принцип работы агрегатов на основе компрессоров со спиралью

Работа этого вида установок осуществляется за счет следующих процессов:

1. Компрессор содержит две спирали, которые находятся одна в другой и имеют особенность к расширению от центральной части к краю в процессе вращения. Причем одна из них все время пребывает в неподвижном состоянии, а вторая находится в процессе вращения вокруг первой.
2. Профили спиралей образует герметичная кривая, которая называется эвольвента. У зубчатых колес шестеренок аналогичный геометрический профиль, который способствует перекатыванию зубьев в местах соприкосновения. Местом расположения подвижной спирали является эксцентрик.
3. Когда одна из спиралей находится в процессе вращения, происходит взаимодействие ее наружной поверхности с внутренними поверхностями неподвижной спирали. Это позволяет парам хладагента сжиматься и вытеснять их к нагнетательному отверстию. В результате этого происходит охлаждение.

Применение установок для охлаждения со спиральными компрессорами

Агрегаты, способные вырабатывать холод, применяют в областях, которые подразумевают хранение продуктов или медикаментов. Это супермаркеты, бары, кафе, рестораны и другие заведения, где необходимо хранить продукты, которые должны сохранить свой вкус и полезные качества.

У оборудования по выработке холода есть и более масштабная область применения, например, пищевая промышленность, мясоконсервное производство, птицефабрики, молочная промышленность и прочие области пищевой индустрии, где есть необходимость в хранении продуктов с соблюдением определенного температурного режима.

Также подобные агрегаты применяют в области фармацевтики, так как многие лекарственные препараты необходимо хранить при определенной температуре.

На современных предприятиях с недавних пор появилась методика «шоковой заморозки продуктов», где установки на основе спиральных механизмов находят применение в кратковременном замораживании.

Еще одна сфера использования – это фермерское и сельское хозяйство, где также необходимо хранение продукции при определенных температурах.

Помимо хранения продуктов, подобные установки применяют на цветочных складах и в местах розничной торговли букетами. Правильное охлаждение позволяет продлить срок хранения срезанных цветов.

Широкая область применения и принципы работы холодильных агрегатов на спиральном компрессоре обеспечивают высокий уровень спроса на подобную продукцию и в наши дни произведено более двадцати миллионов подобных машин.

Спиральный компрессор: принцип работы

Эксцентричными называют поступки, выходящие за рамки принятого. В техническом обиходе под определением«эксцентрического» понимается вращение, не совпадающее с геометрическойосью. А если соединить «норму» и «отклонение» в одном технологическом процессе, получится… спиральный компрессор . Суть работы этой разновидности насоса объёмного типа – в сжатиивоздуха или другой среды взаимодействием пары спиралей, одна из которых неподвижна, а другая словно пытается сорваться с привязи, «гуляя» вокруг «колышка». Эти эксцентрические движенияи способствуют переносу рабочей среды из одной полости в другую – из области всасывания в область нагнетания.

Суть – в деталях

Спиральным компрессор называется потому, что его рабочим элементом является спираль. Основу конструкции составляют две вставленные друг в друга с полукружным разворотом спиральные пластины. Их оси параллельны, но смещены по отношению друг к другу на 180 градусов – величину эксцентриситета вала. Спирали не касаются друг друга, между ними есть незначительный зазор. Это обуславливает долговечность службы, но ужесточает требования к точности исполнения.

Спирали одинаковы по размеру и внешнему виду, но одна обычно– неподвижная (соединяется с корпусом спирального блока), а другая – подвижная (вставляется в неподвижнуюи крепится с эксцентриком компрессорного вала).Принцип работы компрессора – в согласованном вращении подвижной спирали относительно неподвижной.

Каждая точка подвижной спирали описывает в ходе работы окружность, совершая орбитальное движение. В результате этого вращения образуются камеры (карманы) с непостоянным объемом. При вращении карманы уменьшаются, и находящийся в них воздухсжимается.Добравшись до центра спирали, сжатый до нужного давлениягазвыталкивается в выходное отверстие у основания неподвижной спирали. Рабочий цикл осуществляется за каждый оборот подвижной спирали, а за минуту она успевает обернуться несколько десятков тысяч раз.Таким образом, нагнетание и всасывание обеспечивается непрерывно. И поскольку сжатие среды происходит одновременнов разных полостях, процесс протекает плавно. Это и является залогом долгого срока службы компрессора без существенных потерь эффективности.

Но бывают спиральные компрессоры и с двумя подвижными спиралями. В отличие от описанного механизма, в подвижной паре вращательные движения осуществляют обе спирали относительно разных осей. В итоге точно так же образуются карманы-камеры с уменьшающимся при вращении объемом.

Более отличается т. н. шланговый спиральный компрессор, где жесткая спираль воздействует на упругую трубку. Принцип его работы напоминает функциональные особенности перистальтического насоса. Для отвода тепла и предохранения от износа гибкой трубки спиральный компрессор такого типа, как правило, заполненжидкой смазкой – в отличие от «классических» спиральных компрессоров, работающих «всухую».

Большинство спиральных компрессоров обходятся не только без масла, но и без клапана на всасывании. Необходимости в лишней детали нет, поскольку от канала всасывания рабочую камеру отсекает самаподвижная спираль. Динамические клапаны в линии нагнетания устанавливаются лишь для предотвращения обратного потока на средне- и низкотемпературных компрессорах для холодильной техники. Производители подобным образом исключают вращение спирали при выключенном двигателе под воздействием сжатого газа.

Совершенству нет предела

А принадлежит идея конструкции спирального компрессора французскому инженеру ЛеонуКруа, запатентовавшему собственную разработку в далеком 1905 году. Правда, время для ее реализации сто с лишним лет назад еще не наступило: инженерная мысль опередила развитие производственной базына полстолетия. Создать первую работоспособную модель с малым конструктивным зазором между деталями удалось лишь во второй половине XX века – после освоения технологии точной металлообработки.

С конца1980-х годов спиральные компрессоры стали использоваться в системах управления климатом и холодильной технике, поскольку при высокой надёжности продемонстрировали наибольшее давление и наивысший КПД.Сегодня эта техника безотказно работает в кондиционерах и чиллерах, холодильниках и тепловых насосах.

Спиральные холодильные компрессоры от мировых брэндов – примеры постоянной инновационной работы и развития технологий.Современные возможности позволяют регулировать производительность спиральных компрессоров изменением скорости вращения вала с помощью частотных преобразователей.

Врегулируемых спиральных компрессорах нового поколения с энергосберегающей целью предусматривается изменение зазора между осями вращения спиралей. При необходимости можно выставить такое расстояние, при котором между спиралями не будут образовываться карманы, и тяга компрессора окажется нулевой. Специальный соленоид позволяет регулировать желаемую производительность чередованием рабочего хода с холостым.Обеспечивая возможность работы компрессора без образования зоны сжатия, изменение расстояния между спиралями в процессе вращения выполняет задачу экономии энергоресурсов.

Таким образом, спиральные компрессоры продолжают оставаться в авангарде технических решенийи на втором веку после своегоизобретения.

Основные сведения о спиральных компрессорах и область их применения

Идею создания спиральных компрессоров подал в 1972 году Нильс Янг, директор компании Arthur D. Little. Руководство компании сразу же начало работу над созданием новых моделей. Ими сразу же заинтересовались производители холодильного и нефтехимического оборудования, поскольку давно испытывали необходимость в разработке новой конструкции компрессора, обладающей большей эффективностью. Уже при испытании прототипа, была отмечена его уникальная способность обеспечивать максимальную степень сжатия, что выгодно отличало его от всех других, существовавших на то время холодильных компрессоров. Кроме того, новый тип имел высокие эксплуатационные характеристики, такие как низкий уровень шума и повышенная степень надежности.

В 1973 году компания Arthur D. Little начала разработку спирального компрессора для американской корпорации Тгаnе. Затем идею исследования поддержали такие компании как Copeland, Hitachi, Volkswagen1, начавшие изготавливать отдельные детали и осваивать технологии в целом. Работа над созданием прототипа воздушного спирального компрессора продвигались медленно. Таким образом, в конце 80-х Hitachi и Mitsui Seiki создали маслосмазывающий воздушный компрессор, который впоследствии оказался только одной из модификаций. В 1987 году компания Iwata Compressor заключила соглашение на производство спирального компрессора совместно с Arthur D. Little. Но только в 1992 году ей удалось представить первый воздушный спиральный компрессор. Вскоре за ним появилось еще две его модификации мощностью 2,2 и 3,7 кВт. Основным преимуществами перед поршневыми стали низкий уровень вибрации и шума, а также надежность и долговечность.

Заинтересованность в совершенствовании спиральных компрессоров сейчас проявляют большинство ведущих компаний-производителей. На данный момент эти агрегаты прошли испытание временем и начали постепенно вытеснять с рынка холодильного оборудования другие виды холодильных агрегатов. Заняв доминирующее положение, они находят все более широкое применение в системах кондиционирования воздуха. Прежде всего, это обусловлено их высокой надежностью, большим эксплуатационным периодом и меньшим уровнем шума, что объясняется тем фактом, что спиральные компрессоры содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые.

Объемы производства спиральных компрессоров в последние годы стремительно растут. Их начали активно применять в сфере воздушного кондиционирования, в том числе, в сплит и мультисплит моделях, в чиллерах, руф-топах и тепловых насосах. Их можно встретить в системах кондиционирования квартир, больших зданий, транспортных установок, в системах супермаркетов и компрессорно-конденсаторных агрегатах. Их границы холодопроизводительности постоянно увеличиваются и на данный момент приближаются к 200 кВт (многокомпрессорная станция).

Многогранность использования спиральных компрессоров объясняется их многофункциональностью и надежностью. Их используют:

• в бытовом кондиционировании. Здесь получили широкое применение благодаря компактным размерам, низкому уровню шума и небольшой массе, сравнительно с поршневыми компрессорами. Они обладают наиболее подходящими характеристиками для комфортного кондиционирования. Используемые в комнатном кондиционировании однофазные электродвигатели обходятся без конденсаторов и стартового реле, а также оказывают наименьшее влияние на остальные элементы контура;
• активно используют и в коммерческом кондиционировании, когда требуется высокая холодопроизводительность: в банках, офисах, магазинах, барах и прочих объектах. Они являются наиболее подходящим техническим решением особенно для агрегатов постоянно работающих в режиме теплового насоса;
• в тепловых насосах их применяют из-за возможности вести контроль над жидким хладагентом, который поступает в аварийных ситуациях в компрессор;
• в компьютерных центрах и АТС. В данном направлении от холодильных агрегатов требуется период непрерывной работы более 8000 ч/год. При этом важным моментом является обеспечение их бесперебойной работы за счет регулярного сервисного обслуживания. В этом случае спиральные компрессоры благодаря своей эффективности снижают энергопотребление. Еще один фактор, позволяющий использовать их в системах кондиционирования,— это низкий уровень шума;
• в автономных агрегатах «руф-топ». Чаще всего такие компрессоры применяются в продуктовых супермаркетах, где задействованы все преимущества спиральных компрессоров, поскольку данный сектор характеризуется высоким энергопотреблением холодильных установок и систем воздушного кондиционирования. Вторым после производительности решающим фактором является надежность. Так при работе супермаркета непрерывная работа холодильного оборудования, позволяет избежать неожиданных растрат.

Их используют в химической промышленности, для очистки вина в автоклавах, в холодильных системах, для охлаждения безводноочищающегося оборудования, при холодильном консервировании сырья биологического происхождения, в испытательных камерах, для переработки пищевого сырья и т.д.

Производители, пользуясь популярностью своей продукции, проводят активные рекламные компании. Одновременно с этим поклонники поршневых винтовых компрессоров, в попытках отстоять свои позиции, начинают активные антирекламные компании в поддержку своей продукции. Именно поэтому возникает необходимость разобрать объективные преимущества и недостатки спиральных компрессоров.

Спиральные компрессоры незаменимы на реструктуризированных объектах распределительных холодильников, овоще- и фруктохранилищах и хладокомбинатах. Также они с децентрализованной системой охлаждения успешно используются для охлаждения реструктуризированных холодильных камер, что позволяет уменьшить хладоемкость системы, протяженность и количество трубопроводов, и дает возможно поддержать экологическую безопасность и надежность холодильных систем.