Ротационные компрессоры

Ротационные компрессоры относятся к объёмному типу компрессоров и осуществляют нагнетание за счёт сжатия вещества с помощью вращающегося ротора. Иногда этот тип компрессоров называют роторным, но это ошибочно, возникла эта ошибка, скорее всего, из-за некорректного перевода иностранной технической литературы.

Различают ротационные компрессоры с неподвижными пластинами, с вращающимися пластинами, двухроторные и с качающимся ротором.

Компрессор с неподвижными пластинами

Другое название данного компрессора - с катящимся ротором (ККР).Конструктивно такой компрессор представляет из себя вал двигателя на котором насажен цилиндрический ротор, но вал находится не в центре окружности, а эксцентрично,то есть смещён от центра. Вращается ротор внутри также цилиндрического корпуса. Между ротором и корпусом образуется зазор, величина которого при вращении из-за эксцентричности ротора изменяется. Где его величина минимальна находится нагнетательный патрубок, а где максимальна - всасывающий. Пространство между ними перекрывает подвижная пластина, плотно прижимающаяся пружиной к вращающемуся ротору,предотвращая перетекание рабочего вещества из зоны высокого давления в зону низкого. Наглядно это видно на рисунках:

Приемущества этого вида компрессоров:

-очень простая конструкция

-немного движущихся деталей

-надёжность

-отсутствуют клапаны

-меньшие пульсации давления, так как ротор движется непрерывно

-отличные массогабаритные показатели

-маленькие газодинамичесие потери на всасывании

-невысокая цена, из-за массовой распространённости

Недостатки:

-перетекание газа из области всасывания в область нагнетания

-наличие "горячей точки", т.е. трения в месте соприкосновения ротора с корпусом.

Компрессоры с подвижными пластинами

Принцип действия этого типа компрессора такой же как и у предыдущего, с той лишь разницей, что пластины находятся на роторе и вращаются вместе с ним. Подробней это видно рисунке, для упрощения показано всего две пластины.

Преимущества и недостатки этого типа такие же как и у первого типа, за исключением:

-возможность развивать большее давление за счёт большего количества пластин

-больше точек трения

-более сложное изготовление

Ротационные компрессоры с двумя роторами

Применяет такие компрессоры компания Toshiba. Для чего-же,собственно, понадобилось усложнять конструкцию добавлением ещё одного ротора?

Представим однороторный компрессор, ротор на его валу расположен эксцентрично, то есть смещён геометрический центр и ,соответственно, центр тяжести. Такую конструкцию, например применяют в телефонах для виброзвонка - двигатель с грузиком, смещённым относительно центра. Можно вспомнить и лопасть вентилятора с одним винтом - при вращении идут биения и вибрации. Для уравновешивания и придумали добавить ещё один ротор.

Как следствие этого:

-уменьшенный уровень вибраций и шума

-повышение надёжности и долговечности (не только самого компрессора, но и всей конструкции холодильной машины)

-возможность снижения производительности до 15 % от номинальной

Последний пункт важен для инверторных кондиционеров, так даёт возможность не выключать компрессор, работая на малых оборотах, при этом экономится электроэнергия.

Компрессор с качающимся ротором

Данный вид компрессора использует корпорация Daikin, в её терминологии SWING. Основной причиной разработки этого компрессора послужил переход с хладагента R22 на другие виды хладагентов. При использовании фреона R22 для смазки применяется минеральное масло, а в составе самого фреона присутствует хлор, поэтому при работе компрессора с этим видом хладагента на поверхностях трущихся деталей образуется защитная ферро-хлоридная плёнка. Эта плёнка значительно снижает трение и риск коррозии. При использовании R410a и R407c эта плёнка отсутствует.

Следующий неприятный момент при использовании новых хладагентов - потери давления. Эти потери происходят из-за перетекания газа из одной зоны в другую, по исследованиям 70 % перетекания между ротором и цилиндром корпуса, а 30 % между цилиндром и торцом пластины. Эти потери зависят от наличия масляной плёнки и плотности прилегания ротора и пластины,которую, в свою очередь, нельзя сильно уменьшать, иначе увеличится сила трения.

Фирма Дайкин разработала и запатентовала ротационные компрессоры с качающимся ротором. В этом компрессоре пластина и ротор выполнены в виде ондной детали, которая совершает колебательные и возвратно-поступательные движения, из-за чего компрессор и получил название "с качающимся ротором", в англоязычной терминологии SWING (качаться-англ.)

В результате этого уменьшается трение между ротором и цилиндром корпуса, а также исключаются потери на трение и перетекания между пластиной и ротором.

Схематически это выглядит так:

Основная область применения ротационных компрессоров холодильные машины малой производительности - от полутора до десяти киловатт. На данный момент в 90 % кондиционеров применяют компрессоры данного типа в герметичном исполнении.