Dwie podstawowe zasady sprężania: wypornościowa i dynamiczna
16 marca, 2023
Poznaj podstawowe zasady sprężania powietrza i gazu.
Sprężarki dynamiczne: odśrodkowe i osiowe
Jeśli potrzebujesz dużej mocy, dynamiczny kompresor jest idealnym wyborem. Są one dostępne zarówno w wersjach osiowych, jak i promieniowych, a często nazywane turbosprężarkami. Urządzenia o konstrukcji promieniowej nazywane są sprężarkami odśrodkowymi.
Sprężarka dynamiczna pracuje przy stałym ciśnieniu, w przeciwieństwie do na przykład sprężarki wyporowej, która pracuje ze stałym przepływem. Na wydajność sprężarki dynamicznej mają wpływ warunki zewnętrzne. Na przykład zmiana temperatury na wlocie powoduje zmianę wydajności.
Co to są sprężarki odśrodkowe?
Sprężarka odśrodkowa charakteryzuje się promieniowym przepływem tłocznym. Powietrze jest zasysane do środka obracającego się wirnika z łopatkami promieniowymi. Jest on wypychany w kierunku obwodu wirnika przez siły odśrodkowe. Promieniowy ruch powietrza powoduje jednocześnie wzrost ciśnienia i generowanie energii kinetycznej. Zanim powietrze zostanie doprowadzone do środka wirnika następnego stopnia sprężarki, przechodzi przez dyfuzor i spiralę. W tym miejscu energia kinetyczna jest przekształcana w ciśnienie.
Każdy stopień zajmuje część ogólnego wzrostu ciśnienia w sprężarce. W maszynach przemysłowych maksymalny stosunek ciśnienia stopnia sprężarki odśrodkowej często nie przekracza 3. Wyższe współczynniki ciśnienia zmniejszają wydajność stopnia. Zastosowania wielostopniowe pozwalają na możliwość chłodzenia międzystopniowego w celu zmniejszenia zapotrzebowania na energię. Wiele etapów można układać szeregowo na pojedynczym wale o niskiej prędkości. Koncepcja ta jest często stosowana w przemyśle naftowym i gazowym lub przetwórczym.
Ponieważ stosunek ciśnienia na stopień jest niski, do osiągnięcia żądanego ciśnienia wykorzystuje się dużą liczbę stopni i/lub wiele zespołów sprężarek. W zastosowaniach sprężania powietrza przekładnia o wysokiej prędkości jest zintegrowana z stopniami sprężarki, aby obracać wirniki na wałkach zębatych o wysokiej prędkości. Wirnik może mieć konstrukcję otwartą lub zamkniętą.
Otwarta konstrukcja
Najczęściej stosowane do zastosowań z dużą prędkością powietrza są wirniki o otwartej konstrukcji. Dzięki temu wirnik jest zwykle wykonany ze specjalnego stopu stali nierdzewnej lub aluminium. Prędkość obrotowa wału wirnika jest bardzo wysoka w porównaniu do innych typów sprężarek. Prędkości 15,000-100,000 obr./min są wspólne. Oznacza to, że czopy na wale lub wałku zębatym wysokiej prędkości sprężarki są wykonywane przy użyciu łożysk ślizgowych z warstwą oleju zamiast łożysk wałeczkowych.
Nie wymaga smarowania
Alternatywnie, łożyska z powłoką powietrzną lub aktywne łożyska magnetyczne mogą być używane w całkowicie bezolejowej maszynie. Dwa wirniki są zamontowane na każdym końcu tego samego wału, aby przeciwdziałać obciążeniom osiowym spowodowanym różnicami ciśnienia. Zazwyczaj do standardowych zastosowań sprężonego powietrza używane są 2 lub 3 stopnie z wymiennikami powietrza.
W nowoczesnej konfiguracji odśrodkowej sprężarki powietrza do bezpośredniego napędu wirników służą silniki elektryczne o bardzo wysokiej prędkości. Ta technologia tworzy kompaktową sprężarkę bez przekładni i powiązanego z nią układu smarowania olejem, dzięki czemu jest całkowicie bezolejowa konstrukcja sprężarki.
Uszczelnienia
Każda sprężarka odśrodkowa musi być uszczelniona w odpowiedni sposób, aby ograniczyć wycieki wzdłuż wału, w którym przechodzi przez obudowę sprężarki. Stosuje się wiele rodzajów uszczelnień, a najbardziej zaawansowane można znaleźć w sprężarkach wysokoobrotowych przeznaczonych do pracy pod wysokim ciśnieniem. Najczęściej spotykane typy to uszczelnienia labiryntowe, uszczelnienia pierścieniowe lub uszczelnienia z regulowaną szczeliną, (zazwyczaj uszczelnienia grafitowe) i uszczelnienia mechaniczne.
Sprężarka osiowa ma przepływ osiowy, w którym powietrze lub gaz przepływa wzdłuż wału sprężarki przez rzędy wirujących i nieruchomych łopatek. W ten sposób prędkość powietrza jest stopniowo zwiększana w tym samym czasie, gdy nieruchome łopatki przekształcają energię kinetyczną na ciśnienie. Bęben równoważący jest zwykle wbudowany w sprężarkę w celu zrównoważenia osiowego ciągu.
Sprężarki osiowe są zazwyczaj mniejsze i lżejsze od ich odpowiedników sprężarek odśrodkowych i zwykle pracują z większą prędkością. Stosowane są do stałych i dużych objętościowych przepływów przy stosunkowo umiarkowanym ciśnieniu, na przykład w systemach wentylacyjnych. Ze względu na dużą prędkość obrotową, są one idealnie połączone z turbinami gazowymi do wytwarzania energii elektrycznej i napędu statków powietrznych.
Powiązane artykuły
Jak dobrać idealną sprężarkę przemysłową
30 czerwca, 2022
Przy wyborze sprężarki powietrza należy wziąć pod uwagę wiele rzeczy. W tym artykule wyjaśnimy, jaka sprężarka jest najbardziej odpowiednia, w zależności od zastosowania i potrzeb.
Vacuum Pumps, Booster Compressors and Pressure Intensifiers
22 kwietnia, 2022
Learn more about some other kinds of compressors: the vacuum pump, booster compressor and pressure intensifier.