Винтовые компрессоры.

В последние годы в горной промышленности находят применение винтовые компрессоры, которые, как и поршневые, относятся к группе объемных машин.

На рис. 101 показанный передвижной винтовой одноступенчатый компрессор ЗИФ-ШВ-5. Производительность этого компрессора 5 про/мин при избыточном давлении 0,7 МПа и частоте обращения вала 5689 про/мин. В компрессорную установку, смонтированную на передвижной тележке, входят компрессор, взрывобезопасный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, воздухосборник, масляный охладитель и фильтр. Компрессор состоит из Корпуса 1 с всасывающим 2 и напорным 3 патрубками, которые ведет 4 и ведомого 5 винтовых роторов и повышающего редуктора,

ведущая шестерня 6 которого насаженная на вал 7. Воздух из всасывающего патрубка поступает в винтовые каналы между роторами и корпусом. В определенный момент обращения эти заполненные воздухом пустоты сначала изолируются от всасывающего патрубка, а потом зубцы одного ротора постепенно заполняют впадины другого и объем воздуха в канале уменьшается. Воздух в впадине 8 ротора 5 начинает сжиматься, так как спиральный зуб 9 ротора 4 постепенно заполняет эту впадину. Сжатие воздуха продолжается к соединению заполненной воздухом пустоты с выхлопным окном 10.

Благодаря большой частоте обращения роторов процесс сжатия происходит настолько быстро, что истока воздуха небольшие.

Давление воздуха в конце сжатия в винтовом канале не зависит от давления в напорном патрубке и определяется только конструкцией роторов и расположением выхлопного окна.

На рис. 101 показанные также: 11 — дроссельный клапан для регулирования производительности;12— подшипники роторов;13 — обратный клапан на напорном патрубке для предотвращения обратного тока воздуха; 14 — фильтр для очищения всасываемого воздуха; 15 — вентилятор для охлаждения; 16 — полумуфта для соединения компрессора с двигателем;17— пустота нагнетания.

Компрессор маслозаполненный, так как в камеру сжатия подается масло для уплотнения зазоров и охлаждение сжимаемого воздуха, который снижает показатель политропы сжатия. Подача масла в компрессор вырабатывается основной секцией двухсекционного шестеренного насоса.

Отделение масла от воздуха происходит в воздухосборнике, который одновременно есть и резервуаром для масла. Окончательное очищение масла от воздуха происходит в маслоотделителе. Дополнительная секция шестеренного маслонасоса отсасывает масло, которое скапливается, с маслоотделителя и подает его в воздухосборник. Горячее масло из воздухосборника поступает в трубчатый охладитель и дальше к фильтру.

Рис. 101 Винтовой передвижной компрессор ЗИФ – ШВ – 5.

На рис. 102 показанная зависимость давления воздух в одном из винтовых каналов компрессора от его объема. Линиями обозначенные процессы; 1-2 — всасывание; 2-3 — сжатие; 3-4 — выталкивание сжатого воздуха; Эта диаграмма отвечает периоду, если давление в винтовом канале в момент соединения его с выхлопным окном равняется давлению воздуха в напорном патрубке.

Если давление в напорном патрубке выше расчетного, то перед выталкиванием воздуха происходит изохорный дожатие его в пустоте нагнетания 17 (див, рис. 101) за счет подачи сжатого воздуха из следующего винтового канала (см. рис. 102, линия 3-5). В связи с этим работа при той же степени повышения давления будет большее, чем работа в поршневом компрессоре на величину площади 3-5-6—3.

Если давление в напорном патрубке ниже расчетного, то в начале выталкивания происходит изохорное расширение воздуха в пустоте нагнетания (линия 3-7) и потому работа по сравнению с поршневым компрессором возрастает на величину, равноценную площади 3-7-8—3. Если винтовой компрессор работает на выхлоп (в атмосферу), работа определится площадью 2-3-9—2.

Соответствующей действительности производительность винтового компрессора (м^з/мин)

(149)

где α_п—коэффициент подачи, равный 0,85...0,95; l-длина винтового канала, г; ε и п — соответственно число каналов и частота обращения ведущего ротора; F₁ и F₂ — площади поперечного перереза винтовых каналов соответственно ведущего и известного роторов, м².

Теоретическая производительность винтового компрессора определяется также по формуле (149), но без α_г в правой части выражения.

Показатель политропы процесса сжатия воздух в этих компрессорах приблизительно отвечает показателю адиабаты. Полный к.п. д. их довольно высокий.

Степень повышения давления в одном степени винтового компрессора не превышает 4,5...5, поэтому при более высоких степенях повышения давления применяются двухступенчатые компрессоры.

Производительность винтовых компрессоров регулируется изменением частоты обращение и дросселированием воздух на всасывании.

В СССР винтовые компрессоры изготовляются Казанским компрессорным заводом. Наиболее большой из этих компрессоров типа 6 ВКМ-25/8 характеризуется данными; производительность 25 м³/мин, давление 0,8 МПа, частота обращения 2965 про/мин.

В заграничной практике известные винтовые компрессоры большой производительности.

Преимущества винтовых компрессоров:небольшие масса и размеры; отсутствие клапанов; равномерная подача воздуха; упроченная работа на внешнюю сеть.

Недостатки винтовых компрессоров: высокая стоимость компрессора (через высокую точность обработки роторов); большой шум при неблагоприятном спектре его частоты;наличие зубчатой передачи; неэкономичность работы при отклонении давления сжатого воздуха за компрессором от расчетных.