Спиральный компрессор: принцип работы и сферы применения
Спиральный компрессор – это устройство для сжатия воздуха или другой рабочей среды, уменьшение объема вещества в котором осуществляется за счет работы спиралей.
Отличительными особенностями спиральных компрессоров перед другими видами нагнетателей являются низкий уровень шума, не превышающий 5-10 ДБ, малое энергопотребление, компактность: спиральные компрессоры имеют на треть меньше деталей, чем другие виды нагнетателей, большой срок службы и низкий риск отказов.
За счет бесшумной работы и отсутствия вибраций в процессе эксплуатации спиральные компрессоры широко применяются в системах кондиционирования, в том числе и автомобильных, холодильных установках, в медицинском оборудовании. Также они применяются в тех случаях, когда необходимо получить максимально чистый сжатый воздух.
Главным рабочим узлом спирального компрессора является пара спиралей, одна из которых плотно зафиксирована, а вторая соединена с эксцентриком и осуществляет движение без вращения.
В процессе работы в «парной полости», то есть в пространстве между двумя деталями, формируются область низкого давления, когда рабочая среда находится на внешнем радиусе деталей, область промежуточного давления и область высокого давления. Нагнетание вещества осуществляется в центре.
Помимо металлических спиралей в компрессор входят:
- Герметичный корпус
- Вал с эксцентриком и опорными тефлоновыми подшипниками
- Муфта
- Всасывающий и нагнетательный патрубки
- Электрический двигатель
- Масляная система для снижения износа подшипников
Рабочая среда, например, хладагент в компрессорных установках, попадает в компрессор через всасывающий клапан.
Двигаясь к «полости спиралей» охлаждающая жидкость снижает температуру мотора и системы в целом.
Работа спиралей обеспечивается валом, который осуществляет вращение вокруг своей оси. На верхней части вала установлен эксцентрик, который через муфту соединен с подвижной спиралью компрессора.
Благодаря муфте и эксцентрику спираль не вращается вокруг своей оси, а осуществляет эксцентрические движения относительно зафиксированного компонента.
Ремонт спирального компрессора и способы увеличения срока службы нагнетателя
Большинство спиральных нагнетателей изготавливаются с герметичным корпусом, в случае поломок они не подлежат ремонту и заменяются на новые.
Работоспособность полугерметичных установок может быть восстановлена путем замены изношенных компонентов: воздушного фильтра, приводных ремней, обратных клапанов, уплотнительных деталей, подшипников.
Неправильная эксплуатация компрессора может привести к повреждениям обратного всасывающего клапана, симптомами этой поломки являются треск и сильные посторонние звуки в моменты остановки нагнетателя.
Вследствие износа муфты, которая передает движение вала к подвижной спирали, компрессор может заклинить, при чем в некоторых случаях без возможности ремонта.
Однако наиболее частой и серьезной проблемой нагнетателей данного вида является износ рабочих элементов – спиралей. В процессе эксплуатации они испытывают на себе сильные нагрузки, высокие скорости перемещения, контактные давления, между сопряженными поверхностями спиралей возникает сильное трение.
Из-за этого детали преждевременно выходят из строя и требуют замены. Спирали являются наиболее дорогостоящими и технически сложными элементами системы, поэтому разрабатываются разнообразные методы для их защиты.
Одним из них является нанесение на спирали слоя фторопласта – антифрикционного материала полимерной структуры. Однако он не обеспечивает длительного снижения трения деталей, так как быстро истирается.
Более эффективным способом увеличения срока службы спиралей является нанесение антифрикционных твердосмазочных покрытий, таких как MODENGY 1066.
Оно изготавливается на основе дисульфида молибдена и графита – твердых смазок, обеспечивающих низкий коэффициент трения деталей. Материал обладает высокой несущей способностью, износостойкостью, поэтому эффективно предотвращает износ и повреждение спиралей в процессе работы компрессора.
Факторы, влияющие на срок службы спиральных компрессоров
Главным фактором, влияющим на качество работы нагнетателя, является соблюдения требований к производству спиралей компрессора.
Поверхность должна быть зеркально гладкой, без каких-либо включений, механических повреждений и задиров.
Наибольшее количество отказов компрессора связано с некачественным монтажом компонентов, особенно нарушением целостности трубопроводов.
Это приводит к попаданию грязи и других посторонних частиц в систему, что становится причиной нестабильной работы подвижной спирали и нагнетателя в целом.
Из-за нарушения целостности патрубков хладагент вытекает и компрессор работает без должной степени охлаждения, перегревается и выходит из строя.
Необходимо своевременно пополнять запас не только рабочей среды компрессора (например, хладагент в компрессор кондиционера доливают каждые 1,5-2 года), но и масла. Его недостаток приводит к изнашиванию подшипников вала.
Ремонт спирального компрессора проводится крайне редко, так как нагнетатель обладает высокой степенью надежности, а для защиты рабочих элементов от износа существуют современные материалы, не нуждающиеся в обновлении.