Рабочие процессы в спиральных компрессорах

Процесс всасывания в СПК длится в течение почти полного оборота вала по каналам большого сечения, газ не контактирует с горячими деталями компрессора. Утечки газа из первых двух одинаковых ячеек невелики, так как давление в них после их закрытия мало.

Конструктивные формы СПК предопределяют особенности рабочих процессов компрессора. Рабочий цикл в отдельно взятой ячейке не отличается от цикла других компрессоров объемного принципа действия, в частности от винтовых. Теоретическая индикаторная диаграмма СПК выглядит так же, как и у винтового компрессора.

Рабочий процесс может идти с недожатием и пережатием, если нет клапана на нагнетании. Применение такого клапана СПК исключает процессы недожатия и пережатия, что способствует повышению энергетических показателей СПК.

Всасывание в СПК длится в течение одного оборота вала компрессора, что предопределяет малые скорости движения газа на всасывании.

Другой особенностью СПК является наличие наддува в процессе всасывания, причем наддув происходит не только с использованием ударной волны подобно наддуву в полостях винтового компрессора, но и вследствие сокращения физического объема ячейки всасывания СПК. Благодаря этому плотность пара рабочего вещества к концу процесса всасывания повышается на 1-2%.

Перенос газа, как и в поршневом компрессоре, в СПК отсутствует.

Сжатие газа и вытеснение в СПК длятся в течение поворота вала компрессора на угол, равный у типовых конструкций СПК, т.е. значительно дольше, чем всасывание.

Картина изменения объемов ячеек и давлений в них наглядно представлена на совмещенной теоретической диаграмме рабочих процессов в СПК (Рисунок 78). Изменение объема ячейки показано в относительных величинах в функции угла поворота вала компрессора для СПК с углом закрутки .

При любом аргументе сечение диаграммы по вертикали позволяет определить, какая ячейка находится в стадии всасывания, а также ее относительный объем, также ячейки сжатия и выталкивания и давления в них при известных исходных данных.

Продолжается поиск оптимальных конструкций СПК и их деталей. На рисунке 79 представлена одна из перспективных форм спиралей.

Рисунок 78 – Совмещенная диаграмма рабочих процессов СПК (для угла закрутки )

изменение относительного объема ячейки всасывания: ОА - в процессе всасывания; АЕ - в процессе сжатия; АД - изменение ;(АБ и АД1-аналогично, при ).

Рисунок 79 – Спирали компрессора с переменной толщиной ребер

При таком размещении массы ребра подвижной спирали, ее силы инерции уменьшаются без ущерба для прочности и производительности машины.

В заключение напомним, что спиральный компрессор может работать с еще большим успехом (с более высоким КПД, чем компрессор) в качестве детандера или газового мотора.