Винтовой компрессор: разбираемся, из чего состоит и как работает

В этой статье вы узнаете, что такое винтовой компрессор, какая конструкция винтового компрессора, как работает винтовой компрессор, плюсы винтовых моделей компрессоров.

Винтовой компрессор – что это. Особенности и характеристики роторных компрессоров

Винтовой компрессор – это разновидность компрессоров, устройств для сжатия воздуха и его хранения для последующего использования. В винтовых моделях газ/воздух сжимают два ротора. Роторы также называют винтами, отсюда и название.

Первый запатентованный винтовой компрессор сконструировали в 30-х годах 20 века. Винтовые компрессоры по популярности уступают лишь поршневым. Это объясняется их эффективностью, небольшими габаритами, малым весом, надёжностью, автономностью, экономичностью электроэнергии, простотой установки, низким уровнем вибрации. Из-за последнего винтовым моделям не нужен специальный фундамент, чтобы нормально работать, поэтому их применяют службы быстрого реагирования, в судостроительстве/размещении на кораблях.

По характеристикам роторные устройства превосходят аналоги – максимальное давление воздуха 15 атмосфер, производительность доходит до 100 кубических метров в минуту.

Плюсы винтовых компрессоров

Преимущества роторных компрессоров над поршневыми:

1. Меньше расходуют масла. Расход масла в роторных компрессорах от двух до трёх миллиграмм на кубометр перекаченного воздуха.
2. Более чистый воздух, не нужны фильтры для питания пневмооборудования. Это исходит из меньшего расхода масла.
3. Меньше вибрируют и шумят, чем поршневые компрессоры. Не нужен специальный фундамент, чтобы гасить вибрации.
4. Легче поршневых моделей.
5. Есть охлаждение воздухом. То есть не требуется водоснабжение, чтобы охлаждать сжатый воздух, а выделяемое во время работы компрессора тепло можно использовать повторно – для отопления помещения.
6. Более надёжные и безопасные.
7. Простота управления, работы.
8. Могут работать длительное время без перерывов.
9. Долго не нуждаются в техосмотре.
10. Есть системы автоматической работы и самовыключения.

Конструкция винтового компрессора

Элементы классического роторного компрессора:

• Воздушные фильтры первичной очистки. Когда воздух попадает в агрегат, он проходит через один или несколько фильтров, чтобы избавиться от пыли и крупной грязи. Сами фильтры состоят из нескольких слоёв. Один монтируется поверх корпуса на трубку забора воздуха, второй устанавливают на трубку с клапаном.
• Обратный клапан. Благодаря ему масло из рабочей камеры и сжатый воздух не выходят обратно в атмосферу – он блокирует собой выход. Работает механически – закрывается от давления воздуха, открывается от низкого давления в камере. Оснащается пружиной.
• Рабочий блок – основная камера и два винта/ротора. В этой камере роторы и сжимают воздух. Сами роторы представляют собой два больших винта с резьбой, которая при вращении герметично закрывает часть пространства. Винты – самая дорогая часть компрессора. В камере стоит несколько датчиков, один из них для регулировки температуры винтов. Стоит он у воздухоотводящей трубы/патрубка. Компрессор автоматически отключается при выходящей температуре в 105 градусов у винтов. В обратном случае оборудование из-за перегрева устройства придёт в негодность.
• Привод. Он может быть прямым (крутящий момент от мотора/двигателя передаётся сразу винтам) и ременным (ремень надёжно натянут между валами винтов и двигателя; когда вал двигателя вращается, вращается и вал роторов). Прямые более эффективные, но и занимают больше места, их сложнее чинить, поэтому чаще встречаются модели с ременным приводом. Сам ремень представляет собой два связанных шкива. У ременных моделей с высокой скоростью вращения увеличивается производительность и уменьшается давление.
• Ремень/шкивы. В комплекте поставляется несколько ремней/шкив разного размера. Благодаря им можно регулировать скорость вращения.
• Мотор или двигатель. Классический электромотор, который вращает винты прямо через вал или с помощью ремня. Для его защиты предусмотрен термодатчик – когда он разогревается до предельно допустимой температуры (зависит от конкретной модели двигателя), датчик подаёт сигнал на панель управления, тогда контакты двигателя размыкаются, пока он не остынет. Такое решение продлевает срок службы двигателя и предотвращает аварийные ситуации.
• Фильтр масла. Нужен, чтобы очищать масло от крупных загрязнений перед его попаданием в роторы. Стоит перед патрубком подачи масла в рабочей камере.
• Камера отделения масла. Сюда попадает воздух после сжатия. После процесса сжатия в нём находится много масла. Чтобы не загрязнить пневматическое оборудование, нужно его очистить. Для этого воздух закручивают, а из-за центробежной силы, разного веса, густоты капли масла отделяются от воздушных масс. Они скапывают в ёмкость, откуда масло подаётся обратно.
• Фильтр очистки от масла. Это второй этап очистки воздуха от масла. После отделения от него большей части масла воздух проходит через этот фильтр. На выходе содержание масла в нём не превышает 1,4 миллиграмм на кубометр воздуха. Ни в одном поршневом компрессоре воздух так не очищается.
• Клапан безопасности. Часто называют предохранительным клапаном. Срабатывает, когда давление в камере отделения масла превышает допустимый уровень. Этот клапан закрывает подачу воздуха в отсек, после чего компрессор перестаёт работать.
• Термостат. Прибор пускает негорячее масло в обход, чтобы оно быстрее охладилось.
• Охладитель масла. Когда воздух сжимается, он нагревается. Температура поднимается до 107-180 градусов Цельсия. Масло контактирует с воздухом, поэтому тоже нагревается. Горячее масло попадает в охладитель, в нём оно и остывает.
• Камера охлаждения воздуха. Здесь охлаждается воздух. Выше мы упоминали, что в компрессоре сжатый воздух нагревается до температуры 107-180 градусов. Использовать настолько горячий сжатый воздух небезопасно, поэтому в компрессоре предусмотрен воздухоохладитель. Здесь сжатый газ охлаждается до температуры, превышающей окружающую на 10-20 градусов Цельсия.
• Вентилятор. Основная задача вентилятора в компрессоре – забор воздуха для сжатия. Прибор ставят так, чтобы он дополнительно охлаждал оборудование.
• Реле давления. Автоматизирует работу компрессора – замеряет давление в системе, когда оно доходит до определённого уровня, размыкает контакты мотора, и компрессор останавливается. В последние модели ставят электронные панели.
• Манометр. Замеряет давление в компрессоре. Устанавливается на лицевую панель, чтобы пользователь мог следить за давлением.
• Трубка выхода воздуха.

Как работает винтовой компрессор

Принцип работы роторного компрессора следующий:

Электродвигатель вращает вал винтов через ремень. Над рабочей камерой с роторами располагается отверстие или трубка с вентилятором для забора воздуха. Сами винты сконструированы таким образом, что, когда соединяешь их боковые стороны, образуется герметичная секция. Воздух попадает в эту секцию. Винты порционно передвигают воздух к трубке отвода воздуха. Чтобы облегчить вращение роторов, их смазывают маслом, из-за чего выходящий воздух смешан с маслом. По отводящей трубке смесь попадает в камеру очистки. Там воздух закручивают, из-за центробежной силы, разной массы, плотности и густоты масло стекает вниз, воздушные массы поднимаются. Там они проходят через масляный фильтр, практически полностью очищаясь от масла. Когда газ сжимают, он нагревается. Воздух в компрессоре разогревается до 107-180 градусов Цельсия, поэтому его нужно охладить. После камеры очистки он по трубке попадает в радиатор, где и охлаждается. Выходит сжатый газ через патрубок. Масло контактирует с воздухом, поэтому тоже нагревается. После очистительной камеры оно также попадает в радиатор, где охлаждается. Далее по трубкам смесь поступает обратно к роторам для повторного использования. По дороге оно проходит через масляный фильтр. Для автоматического отключения на трубках стоит реле давление, которое отключает мотор при достижении определённого показателя.