Дом, дизайн, ремонт, декор. Двор и сад. Своими руками

Спиральные компрессора относятся к компрессорам объемного действия, т.е. сжатие хладагента происходит за счет уменьшения объема, в котором находится хладагент. Это совершенно новый тип компрессоров, который в настоящее время все чаще используется в системах кондиционирования воздуха и в холодильных машинах холодопроизводительностью до 40 кВт.

Конструктивно рабочий элемент спирального компрессора состоит из двух вложенных одна в другую спиралей (рис. 5.20). Одна из спиралей установлена неподвижно, а вторая совершает эксцентричное движение. Все процессы, присущие объемным компрессорам (например, поршневому компрессору) - всасывание, сжатие, нагнетание - реализуются в полостях, образуется между поверхностями спиралей. Принцип действия спирального компрессора показан на рис. 5.21. Отличительной особенностью спирального компрессора является отсутствие всасывающего нагнетательного клапанов и практически отсутствия

мертвого объема. В процессе всасывания (рис. 5.21, а) хладагент из испарителя заполняет расширяющуюся полость между неподвиж­ной (черная линия) и подвижной (серая линия) спиральными компрессорами. Направление движения хладагента показано на рисунке стрелкой. Дальнейшее перемещение подвижной спирали отсекает объем, заполненный хладагентом, от линии всасывания (рис. 5.21, б). В процессе движения подвижной спирали отсечен­ный объем перемещается к центральной части спиралей (рис. 5.21, в, г), при этом происходит уменьшение объема и соответственно повышение давления. Достигнув центральной части, сжатый хла­дагент подается в нагнетательный патрубок (положение г) и за­тем в конденсатор холодильной машины.

Число витков спиралей, их форма и радиус перемещения под­вижной спирали подобраны так, что одновременно рабочий про­цесс компрессора реализуется в шести полостях и процесс нагне­тания хладагента практически непрерывный (рис. 5.21, д).

Конструктивно спиральный компрессор может иметь верти­кально расположенный электродвигатель, размещенный в герме­тичном кожухе. В верхней части установлены неподвижная и под­вижная спирали. Компрессор оснащен патрубками для присоеди­нения к линиям всасывания (к испарителю) и нагнетания (к кон­денсатору).

Отсутствие движущихся возвратно-поступательно частей суще­ственно снижает уровень вибрации компрессора и шума. Высокая эффективность и простота в обслуживании при эксплуатации спо­собствуют увеличению числа компрессоров данного типа для хо­лодильных машин и кондиционеров.

Преимущества:

1. Отсутствие всасывающих и нагнетательных клапанов.

2. Практически отсутствует мертвый объем.

3. Процесс нагнетания практически непрерывный.

4. Низкий уровень вибрации и шума.

5. Высокая эффективность и простота в обслуживании.

6. Стабильность работы при попадании в зону сжатия механических примесей, продуктов износа или жидкого хладагента.

7. Малая масса и габариты.

Недостатки:

1. Сложное технологическое изготовление.

Принцип действия, устройство и особенности холодильных спиральных компрессоров COPELAND. Повышенная энергоэффективность и другие преимущества спиральных компрессоров COPELAND по сравнению с другими холодильными компрессорами.

Подробнее о моделях спиральных компрессоров Copeland
Технические характеристики и цены на герметичные среднетемпературные спиральные компрессоры Copeland Scroll серии ZR (R407C)
Технические характеристики и цены на герметичные среднетемпературные спиральные компрессоры Copeland Scroll серии ZP (R410A)
Технические характеристики и цены на герметичные спиральные компрессоры Copeland Scroll серии ZPD и ZRD
Технические характеристики и цены на герметичные спиральные компрессоры Copeland серии ZH
Технические характеристики и цены на герметичные спиральные компрессоры Copeland серии ZB
Технические характеристики и цены на герметичные спиральные компрессоры Copeland серии ZF
Технические характеристики и цены на цифровые компрессоры Copeland Scrol серии ZFD и ZBD

О спиральных компрессорах в общем и о спиральных компрессорах COPELAND в частности

Впервые такой простой вид сжатия был запатентован в 1905 году. Подвижная спираль,согласованно двигаясь по отношению к неподвижной спирали, создает между этими спиралями систему из серповидных областей, заполненных газом (см. Рис. 1).

Во время процесса сжатия одна спираль остается неподвижной (зафиксированной), а вторая совершает орбитальные (но не вращательные) движения (орбитальная спираль) вокруг неподвижной спирали. По мере развития такого движения, области между двумя спиралями постепенно проталкиваются к их центру, одновременно сокращаясь в объеме. Когда область достигает центра спирали, газ, который теперь находится под высоким давлением, выталкивается из порта, расположенного в центре. Во время сжатия несколько областей подвергаются сжатию одновременно, что позволяет осуществлять процесс сжатия плавно.

И процесс всасывания (внешняя часть спиралей), и процесс нагнетания (внутренняя часть спиралей) осуществляются непрерывно.

1. Процесс сжатия осуществляется путем взаимодействия орбитальной и неподвижной спиралей. Газ попадает во внешние области, образованные во время одного из орбитальных движений спирали.

2. В процессе прохождения газа в полость спиралей всасывающие области закрываются.

3. Т. к. подвижная спираль продолжает орбитальное движение, газ сжимается в двух постоянно уменьшающихся областях.

4. К тому времени, как газ достигнет центра, создается давление нагнетания.

5. Обычно во время работы все шесть областей, наполненных газом, находятся в различных стадиях сжатия, что позволяет осуществлять процессы всасывания и нагнетания непрерывно.

Спиральные компрессоры Copeland впервые появились на холодильном рынке России и стран СНГ в начале 90-х годов прошлого века. Спиральные компрессоры Copeland нашли применение во всех основных системах воздушного кондиционирования, включая сплит и мульти-сплит модели, напольные версии и в чиллерах, руф-топах (крышных кондиционерах) и тепловых насосах. Типичным применением является кондиционирование воздуха в квартирах, на кораблях, фабриках и больших зданиях, также на АТС, в процессах охлаждения и на транспорте. Холодильные спиральные компрессоры широко используются в компрессорно-конденсаторных агрегатах, в системах "выносного холода" супермаркетов, в промышленном холоде и в транспортных установках, включая контейнеры. Границы холодопроизводительности для спиральных компрессоров постоянно расширяются и в настоящее время приближаются к 200 кВт при использовании многокомпрессорной станции.

Данный модельный ряд имеет как стандартный набор свойств компрессоров, так и новые дополнительные функции. Такой набор возможностей не имеет аналогов среди компрессоров других типов. Спиральные компрессоры Copeland представлены в диапазоне мощности 2...15 л.с. (по встроенному электрическому /двигателю). К основным особенностям таких компрессоров относятся: широкий рабочий диапазон, эффективность, сравнимая с полугерметичными компрессорами, и превосходство над герметичными моделями при низкотемпературном применении, плавная работа, позволяющая осуществлять постоянное сжатие и уменьшенное количество движущихся частей, высокая надежность, достигаемая с помощью эксклюзивной конструкции Copeland Scroll™. Преимущество в массогабаритных показателях: спиральные компрессоры Copeland занимают 1/3 опорной поверхности эквивалентной полугерметичной модели компрессора, а их вес составляет 1/4 от ее веса. В спиральных компрессорах движущихся частей меньше, чем в поршневых. Благодаря этому они обладают повышенной надежностью и могут использоваться в более широком рабочем диапазоне. Оптимизированные для работы при низких, средних и высоких температурах кипения серии холодильных спиральных компрессоров "Копланд" все более и более вытесняют поршневые компрессоры. В спиральных компрессорах "Копланд" серии ZR используются электродвигатели на 50 и 60 Гц. Спиральные компрессоры ZR адаптированы для хладагентов HFC и HCFC, и полный модельный ряд ZR может быть поставлен как с минеральным, так и с синтетическим маслом.

Считается, что спиральные компрессоры применимы только в кондиционировании воздуха, а для работы в низкотемпературной области подходят только полугерметичные поршневые или винтовые компрессоры. Да, данное высказывание действительно для большинства существующих в мире спиральных компрессоров. Но не для компрессоров фирмы Copeland. Многие дистрибьюторы продукции конкурирующих фирм обращают всеобщее внимание на то, что спиральный компрессор предназначен только для высоких или, в крайнем случае, средних температур. Вероятно, они имеют ввиду те компрессоры, которые поставляют они сами, не имея возможности приобрести оборудование с более широкими возможностями. Или, что тоже вероятно, подобные высказывания являются простым трюком в конкурентной борьбе за умы тех, кто пока не посвящен в детали внутреннего устройства спиральных компрессоров различных фирм, а также ничего не знает об их сравнительных преимуществах/недостатках.
Уникальность спиральных компрессоров Copeland заключается в том числе в возможности безболезненно впрыскивать жидкий (или парообразный) хладагент непосредственно в спиральные полости приблизительно в середине процесса сжатия. Такой возможности не имеет большинство других спиральных компрессоров ввиду серьезного отличия конструкции. Фирма Copeland, будучи пионером в промышленном освоении спиральной технологии в мировом масштабе (первые в мире серийные спиральные компрессоры сошли с конвейера нового специализированного завода Copeland в США в 1987г.), первой запатентовала в ряде стран наиболее интересные технические решения, которые и позволяют производить впрыск жидкости для промежуточного охлаждения в низкотемпературных режимах непосредственно в зону сжатия, не снижая рабочего ресурса компрессора. Благодаря этому низкотемпературный спиральный компрессор Copeland практически единственный в мире может спокойно работать при температурах кипения минус 35…минус 40°С (R22 или R404A) и при обычных температурах конденсации +30…+50°С. Таким образом, технологический процесс замораживания с использованием низкотемпературного спирального компрессора Copeland – это реалии сегодняшнего дня. Данная технология уже опробирована и успешно применяется в России, Украине и других странах СНГ.
Те специалисты, кто уже имеет собственный практический опыт эксплуатации низкотемпературных спиральных компрессоров Copeland, хорошо знают, что ни один другой компрессор любого типа (включая поршневые, ротационные, винтовые и даже турбокомпрессоры) не выходит на заданный низкотемпературный режим так быстро, как это происходит с спиральным компрессором Copeland. Так что те потребители, кому требуется самый быстрый темп заморозки, могут сказать фирме Copeland спасибо за низкотемепратурный спиральный компрессор.

Второе поколение холодильных спиральных компрессоров "Копланд" серий ZB и ZF с впрыском пара предназначено для экспплуатации в среднетемпературных и низкотемпературных режимах с лучшими в отрасли показателями эффективности в течении года. Ряд ZB с мощностью привода от 2 до 30 л.с. и ZF от 4 до 15 л.с. предназначенны для работы с хладагентами R22, R134a, R404A и R407C. Наличие в три раза меньшего количества движущихся частей в сравнении с традиционными полугерметичными поршневыми компрессорами, встроенной системы защиты и механизма согласования спиралей обеспечивает значительную толерантность к попаданию жидкого хладагента, позволяет говорить об отменной надежности этого ряда компрессоров в целом.

Другими важными преимуществами спиральных компрессоров "Копланд"являются работа при низких температурах конденсации, обеспечивающая превосходную годовую эффективность эксплуатации, широкий рабочий диапазон и уменьшение габаритов для лучшей приспособляемости к требуемому применению. Особенно подходящим оборудованием для много испарительных холодильных систем, требующих регулирования холодопроизводительности, являются модели спиральных компрессоров ZBD для средних температур кипения и ZFD с впрыском пара для низких температур кипения.

Цифровой спиральный компрессор "Копланд"обеспечивает плавное регулирование производительности в диапазоне от 10 до 100% при помощи простой механической системы и гарантирует точный контроль давления кипения и температуры при любой нагрузке. Цифровой спиральный компрессор "Копланд" не требует сложного электронного управления и легко интегрируется в холодильную систему. Электродвигатель компрессора всегда работает при постоянной номинальной скорости вращения, что обеспечивает высокую надежность и гарантирует эффективность внутренней системы смазки.

Сравнение с другими типами компрессоров

Низкотемпературные спиральные компрессоры Copeland	Другие типы компрессоров любых известных мировых производителей
Высокий коэффициент подачи и холодильный коэффициент в оптимальной для данного модельного ряда области давлений (температур) кипения в сочетании с обычными давлениями (температурами) конденсации => при одинаковой холодопроизводительности потребляемая мощность ниже	Большинство поршневых герметичных и полугерметичных (кроме моделей ряда Copeland Discus), ротационных, винтовых и центробежных компрессоров имеют худшие показатели ввиду одного или нескольких нижеприведенных факторов: «мертвый» объем, потери в клапанах, большие внутренние тепловые потери, высокий КПД только в относительно узкой области степеней сжатия и т.п. => при одинаковой холодопроизводительности потребляемая мощность выше
Возможность применения одной модели в широком диапазоне температур кипения от минус 40oC до +7oC (для R22 или R404A) => для различных прикладных задач требуется только один тип модели (низкотемпературный!) => оптимизация складских запасов: меньше моделей - меньше запчастей	Большинство других типов компрессоров имеют четкое деление на низко- и среднетемпературные модели => для различных задач требуется несколько разных типов моделей (2 или даже 3 типа!) => складские запасы слишком велики - требуется больше запчастей
Относительно большая мощность привода исключается перегрев электродвигателя при выходе на режим. Выше надежность. Нет необходимости защищать двигатель низкотемпературного компрессора при работе при высоких давлениях (температурах) кипения => не требуется ТРВ с функцией MOP => технологические задачи решаются гораздо быстрее за счет быстрого наполнения испарителя в период пуска компрессора и выхода на безопасный режим работы (например, заморозка продукта пройдет намного быстрее; готовый продукт будет более качественным)	В связи с относительно низкой мощностью привода низкотемпературных поршневых компрессоров требуется искусственное ограничение максимального давления (температуры) кипения, которое обычно реализуется с помощью ТРВ с функцией MOP => требуется ТРВ с функцией MOP => в связи с малой подачей хладагента в испаритель до момента достижения предельно максимального давления кипения (индивидуально для каждого компрессора) холодильная (морозильная) установка выходит на заданный режим очень медленно => потери качества замороженной продукции в связи с нарушением скорости заморозки
Пусковой ток практически не отличается от рабочего (компрессор пускается полностью внутренне механически разгруженным) => минимальна => контакторы компрессора могут иметь меньшую мощность, а защитный электроавтомат должен быть (!) менее мощным. Экономия электроэнергии при пуске.	Другие типы компрессоров имеют повышенный либо очень высокий пусковой ток даже при применении устройств механической разгрузки => неблагоприятное влияние на соседних электропотребителей; требуется более мощная электроустановочная аппаратура Повышенное потребление электроэнергии при пуске.
Спиральный компрессор Copeland имеет один из лучших показателей по степени уноса масла в систему – одно из самых низких значений => во многих прикладных случаях применение маслоотделителя и других сложных компонентов системы смазки не требуется	Унос масла в большинстве поршневых компрессоров (кроме моделей с вентилирующим клапаном в картере, например, для Copeland – модельные ряды Discus или S-серия) выше, а у винтовых в несколько раз выше => дополнительно обязательно требуются дорогостоящие компоненты системы возврата масла (а иногда и охлаждения), система управления установкой усложняется, а ее надежность снижается
Возможность временной работы в условиях прерывистого (обедненного) возврата масла благодаря тефлоновым подшипникам скольжения => высокий рабочий ресурс даже в тяжелых условиях эксплуатации (например, пониженная вязкость вследствие высокой температуры масла либо большого количества растворенного хладагента; прерывистый (порционный) возврат масла в компрессор)	Почти все другие компрессоры в мире (кроме модельных рядов Discus или S-серии у Copeland), в которых применяются подшипники скольжения, имеют бронзовое либо подобное покрытие (баббиты и т.п.) в парах трения => при ненадлежащих условиях смазки повышенный износ пар трения => быстрый выход из строя компрессора
Высокий коэффициент подачи на протяжении всего срока службы вследствие свободного, самоподстраивающегося уплотнения между спиралями – радиальное согласование => неизменная холодопроизводительность	У большинства типов компрессоров коэффициент подачи снижается по мере эксплуатации компрессора по причине износа сопрягаемых деталей в полостях сжатия => пониженная холодопроизводительность в конце нормативного срока эксплуатации
Повышенная устойчивость к «влажному ходу» благодаря радиальному согласованию	Низкая устойчивость к «влажному ходу» у всех типов компрессоров (включая спиральные модели, где отсутствует радиальное согласование), кроме винтовых компрессоров
Высокая устойчивость к механическим загрязнениям благодаря радиальному согласованию	Попадание механических частиц в зону сжатия практически всегда приводит к выходу из строя любых типов компрессоров, включая спиральные модели без радиального согласования

Сравнение с другими видами спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры Copeland	Другие спиральные компрессоры
Имеется наиболее полная линейка спиральных компрессоров, включая низкотемпературные модели до минус 40 oC кипения: * кондиционирование (R22, R134a, R407C) ZR * кондиционирование (R410A) ZP * высокотемпературные тепловые насосы ZH * высоко- и среднетемпературное охлаждение / чиллеры ZB * среднетемпературное охлаждение ZS * низкотемпературное охлаждение ZF * сверхнизкотемпературное (криогенное) охлаждение ZC * горизонтальные модели: ZBH – высоко- и среднетемпературное охлаждение ZSH – среднетемпературное охлаждение ZFH – низкотемпературное охлаждение * модели со ступечатым и бесступенчатым регулированием производительности	Большинство из фирм, выпускающих спиральные компрессоры, имеют в своем арсенале лишь модели для кондиционирования (в крайнем случае, для среднетемпературного холода), т.к. низкотемпературные модели слишком сложны и требуют радикального изменения внутренней конструкции
Имеется внутренняя механическая защита спиралей от перегрузки: средне- и температурные модели ZS и ZF – при превышении соотношения давлений нагнетания/всасывания 20:1 высоко- и среднетемпературные модели ZR и ZB – при превышении соотношения давлений нагнетания/всасывания 10:1 благодаря осевому согласованию	У большинства производителей механическая защита самих спиралей от перегрузок отсутствует (отсутствует осевое согласование) => возможно разрушение спиралей при перегрузке
При пуске спирали не касаются друг друга своими боковыми поверхностями (благодаря осевому согласованию) => разгруженный пуск => повышенный моторесурс и пониженное энергопотребление	Большинство спиральных компрессоров имеют конструкцию с жестко фиксированной траекторией движения вращающейся спирали (отсутствует осевое согласование) => пуск под нагрузкой => повышенное энергопотребление
Прямой контакт между спиралями в торцевом направлении без применения торцевых прокладок => высокий ресурс и возможность работы при высоких степенях сжатия	Многие производители применяют торцевые прокладки для обеспечения надлежащего уплотнения => пониженный срок службы и трудности в работе с большими перепадами давления (низкотемпературныне режимы)

Спиральные компрессоры Copeland Digital Scroll™

Конструкция компрессоров "Копланд" Digital Scroll™ базируется на уникальной технологии согласования спирального блока Copeland Compliance™. Управление производительностью достигается путем разведения спиралей в осевом направлении на небольшой период времени. Это простой и надежный механический способ для плавного регулирования производительности, прецизионного поддержания температуры и повышения эффективности системы.

Спиральный компрессор Copeland Digital Scroll™ является решением, которое можно интегрировать в существующую систему. Это происходит быстро и легко, поскольку не требуется других компонентов. Чтобы сделать процесс внедрения более простым, Dixell и Alco разработали совместно c Copeland два контроллера для управления компрессорами Copeland Digital Scroll ™.

Спиральный компрессор "Копланд" Digital Scroll™ предлагает самый широкий диапазон регулирования производительности в промышленности и позволяет плавно менять производительность от 10% до 100% без изменения рабочего диапазона по сравнению со стандартным компрессором Copeland Scroll™. В результате, давление всасывания и температура поддерживаются очень точно, и цикличность компрессора сведена к минимуму. Это гарантирует оптимальную эффективность системы и долгий срок службы оборудования и компонентов.

Возможность использования спиральных компрессоров Copeland Digital Scroll ™ при температуре конденсации до 10°C также гарантирует лучшие показатели сезонной эффективности на рынке компрессоров. Скорость хладагента в системах с компрессорами Copeland Digital Scroll™ идентична стандартным компрессорам, даже при низкой производительности.

Спиральный компрессор Copeland Digital Scroll™ работает на полной скорости все время, никогда не уменьшая возврат масла в компрессор. Компрессор Digital Scroll™ обеспечивает аналогичный высокий уровень надежности, как и системы со стандартными компрессорами. Электродвигатель компрессора не перегревается и не возникает резонансных колебаний в процессе работы, как это часто бывает в системах с инвертором.

Высокоэффективные спиральные компрессоры Copeland ZF EVI

Copeland Scroll TM предлагает наиболее эффективное решение для низкотемпературного применения в супермаркетах. Три года назад, приступив к производству спиральных компрессоров серии ZB, предназначенной для холодильной техники, работающей в диапазоне средних температур кипения, Copeland начал выпуск второго поколения спиральных компрессоров. Сегодня это поколение пополнилось новой серией высокоэффективных спиральных компрессоров, которые несомненно окажут значительное влияние на последующее развитие холодильных систем. Новый спиральный компрессор ZF EVI, специально разработанный и оптимизированный для максимального использования преимуществ технологии переохлаждения жидкости и впрыска пара, является ключевым компонентом для проектирования высокоэффективных низкотемпературных центральных станций холодоснабжения.

Спиральные компрессоры ZF EVI характеризуются более высокими значениями холодопроизводительности и холодильного коэффициента (COP) по сравнению с имеющимися на рынке моделями, что обеспечивает дополнительные преимущества при эксплуатации и делает этот компрессор наиболее предпочтительным решением для систем хранения пищевых продуктов.В данной статье описана концепция спирального компрессора EVI, даны его основные характеристики и прикладные аспекты использования в холодильных системах. Впрыск пара. Холодильный цикл со спиральным компрессором EVI подобен двухступенчатому циклу с промежуточным охлаждением, но с использованием одного единственного компрессора (см.рис.1). Данная концепция является намного более простой и исключает дополнительные потери, существующие в обычной системе с двумя ступенями сжатия. Принцип действия ступени высокого давления заключается в отборе части сконденсировавшейся жидкости и её последующем испарении после расширительного вентиля в теплообменнике-переохладителе (экономайзере) противоточного типа. Далее перегретый пар поступает через промежуточные порты впрыска в полости спирального блока.

Дополнительное переохлаждение увеличивает холодопроизводительность испарителя, понижая энтальпию хладагента на входе, при неизменном массовом расходе. Необходимый для впрыска дополнительный массовый расход зависит от места расположения порта и создает дополнительную нагрузку, что немного увеличивает энергопотребление спирального компрессора. Поэтому конструкция порта впрыска была оптимизирована таким образом, чтобы обеспечить максимальное увеличение производительности при минимальном росте энергопотребления компрессора. Хорошо известно, что эффективность цикла двухступенчатого сжатия выше, чем одноступенчатого (при равной объемной производительности).

Прирост холодопроизводительности компрессора достигается за счет более глубокого переохлаждения жидкости в экономайзере при незначительном увеличении энергопотребления на сжатие малой порции газа от промежуточного давления до давления нагнетания. Межступенчатое охлаждение паром уменьшает температуру нагнетания, обеспечивая работу спирального компрессора при большем соотношении давлений. Ранее впрыск пара традиционно применялся только в крупных коммерческих винтовых и многоступенчатых центробежных компрессорах (но не в небольших герметичных). Сегодня Copeland представляет новый компрессор с впрыском пара, входящий в семейство спиральных. Он специально разработан для низкотемпературного применения и обеспечивает уровень эффективности, сопоставимый с КПД полугерметичного компрессора Copeland серии Discus, который за последние годы был признан самым эффективным в мире среди компрессоров всех типов.

Спиральный компрессор - устройство для сжатия газа (воздуха или хладагента), за счет уменьшения его объема в камерах, образованных поверхностями спиралей.

Спиральные компрессоры используются в системах кондиционирования, охлаждения, нагрева, в автомобилях, в криогенных и холодильных системах, в качестве вакуумных насосов.

Устройство и принцип работы спирального компрессора

Существует несколько типовых конструкции спиральных компрессоров .

Наиболее распространенный вариант - использование двух спиральных элементов , установленных с эксцентриситетом. Один из этих элементов подвижный, другой нет.

Конструкция компрессора с одной подвижной спиралью

Спиральный компрессор показан на рисунке.

В герметичном корпусе размещен электродвигатель, который приводит во вращение вал. В верхней части корпуса установлена неподвижная спираль. На валу установлена подвижная спираль, которая может перемещаться по направляющим совершая сложное движение относительно неподвижной спирали.

В результате перемещения между спиралями образуются камеры (карманы), объем которых при дальнейшем движении уменьшается, и как следствие газ находящийся в этих карманах сжимается.

Принцип работы такого компрессора показан в ролике:

Также встречаются компрессоры с двумя подвижными спиралями , совершающими вращательное движение относительно разных осей. В результате вращения спиральных элементов также образуются камеры, объем которых при вращении уменьшается.

В большей степени от представленных выше вариантов отличается компрессор, в котором жесткий элемент выполненный в форме архимедовой спирали воздействует на гибкую упругую трубку . По принципу работы такой компрессор схож с перистальтическим насосом. Такие спиральные компрессоры обычно заполнены жидкой смазкой для снижения износа гибкой трубки и отвода тепла. Такие компрессоры часто называют шланговыми .

Динамические клапаны

В спиральных компрессорах клапан на всасывании не нужен, т.к. подвижная спираль сама отсекает рабочую камеру от канала всасывания. В линии нагнетания спирального компрессора может устанавливаться динамический клапан, который не допускает обратного потока и, как следствие, вращения спирали под действием при выключенном двигателе. При этом следует учитывать, что динамический клапан создает дополнительное сопротивление в линии нагнетания.

Динамические клапаны устанавливают в линии нагнетания средне- и низкотемпературных компрессоров Copeland, предназначенных для холодильной техники.

Достоинства спиральных компрессоров

Спиральный компрессор работает более плавно , и надежно, чем большинство других объемных машин. В отличие поршней, подвижная спираль может быть идеально уравновешена, что сводит к минимуму вибрацию.

Отсутствие мертвого объема в спиральных компрессорах обуславливает повышенную объемную эффективность.

Спиральные компрессоры обычно обладают меньшей пульсацией чем с одним поршнем, но большей чем много поршневые машины.

Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей , по сравнению с поршневыми, что, теоретически, обеспечивает их большую надежность.

Спиральные компрессоры, как правило, очень компактны и не требуют пружиной подвески, вследствие плавной работы.

Недостатки спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры чувствительны к загрязнению перекачиваемого газа, т.к. мелкие частицы могут оседать на поверхности спирали, что не позволит обеспечить достаточную герметичность рабочей камеры.

Спирального компрессора должен вращаться только в одном направлении.

Регулируемые спиральные компрессоры

Долгое время спиральные компрессоры выпускались без возможности регулировки производительности. При необходимости уменьшить подачу использовалось частотное регулирование приводного электродвигателя, либо перепуск части газа из линии нагнетания в линию всасывания.

В настоящее время регулируемые спиральные компрессоры производятся компанией Emerson. В этих компрессорах может изменяться расстояние между осями вращения спиралей, при необходимости это расстояние можно выбрать таким, что между спиральным элементами не будут образоваться камеры, а значит подача компрессора будет рана 0. Чередуя два различных рабочих состояния (холостой и рабочий ход) с помощью электронного управления, можно добиться требуемой производительности.

Основными достоинствами спиральных компрессоров являются:

1.Высокая энергетическая эффективность; их эффективный КПД достигает 80-86%;

2.Высокая надежность и долговечность, определяемая долговечностью подшипников;

3.Хорошая уравновешенность; незначительное изменение крутящего момента на валу компрессора; малые скорости движения газа в машине-все это обеспечивает ход машины с низким уровнем шума.

4.Быстроходность-число оборотов вала компрессора от 1000 до 13000 , и этот диапазон расширяется.

5.Отсутствие мертвого объема, малая доля протечек, и, следовательно, более высокий индикаторный КПД; всасываемый компрессором газ не соприкасается с горячими стенками деталей компрессора;

6.Процессы всасывания, сжатия и нагнетания “растянуты” по углу поворота вала и поэтому даже при большой частоте вала скорости газа невелики.

7.Отсутствие клапанов на всасывании, а часто и на нагнетании;

8.Спиральный компрессор, как и винтовой, может работать по циклу с “дозарядкой”;

9.Спиральный компрессор, как и все компрессоры объемного принципа действия, может работать на любом холодильном агенте, на любом газе и даже с впрыском капельной жидкости.

По сравнению с поршневыми компрессорами одинаковой мощности спиральный компрессор имеет следующие преимущества:

1. Более высокий КПД - на 10-15%;

2. Более высокий коэффициент подачи - на 20-30%;

3. Меньшие размеры - на 30-40%;

4. Меньшая масса - на15-18%;

5. Уровень шума ниже на 5-7 дБА;

6. Нет деталей, часто выходящих из строя - поршневых колец, клапанов.

7. Может работать с впрыском капельной жидкости, например, в маслозаполненном варианте, как и винтовой;

8. Меньшее число деталей, меньшая стоимость производства.

К недостаткам спиральных компрессоров надлежит отнести следующие:

1.Спиральным машинам требуются новые для машиностроения детали-спирали, для изготовления которых необходимы фрезерные станки с ЧПУ.

2.На подвижную спираль действует сложная система сил: осевые, центробежные, тангенциальные, требующие грамотного расчета и уравновешивания, а, следовательно, и балансировки ротора.

3.Если отсутствует нагнетательный клапан, то теоретическая индикаторная диаграмма спирального компрессора будет по виду такой же, как и у винтового компрессора, с возможными недосжатиями и пережатиями газа, т.е. с дополнительными потерями.

Человек о существовании спирали знает довольно давно, но использовать ее свойства технически он смог только в конце 20-го века. Первую разработку подобного рода можно отнести к 1905 году, когда французский инженер Леон Круа создал первый прототип спирального компрессора и приобрел соответствующий патент. Данная технология не могла получить массового развития, поскольку для ее реализации отсутствовала производственная база. Первого действующего устройства пришлось ждать до второй половины 20-го века, поскольку для его изготовления необходима была прецизионная машинная обработка , которая стала доступна именно в этот период. Это и объясняет относительно недавнее появление спиралей на рынке высокотехнологического оборудования.

Идею создания спиральных компрессоров подал в 1972 году Нильс Янг, директор компании Arthur D. Little. Руководство компании сразу же начало работу над созданием новых моделей. Ими сразу же заинтересовались производители холодильного и нефтехимического оборудования, поскольку давно испытывали необходимость в разработке новой конструкции компрессора, обладающей большей эффективностью. Уже при испытании прототипа, была отмечена его уникальная способность обеспечивать максимальную степень сжатия, что выгодно отличало его от всех других, существовавших на то время холодильных компрессоров. Кроме того, новый тип имел высокие эксплуатационные характеристики, такие как низкий уровень шума и повышенная степень надежности.

В 1973 году компания Arthur D. Little начала разработку спирального компрессора для американской корпорации Тгаnе. Затем идею исследования поддержали такие компании как Copeland, Hitachi, Volkswagen1, начавшие изготавливать отдельные детали и осваивать технологии в целом. Работа над созданием прототипа воздушного спирального компрессора продвигались медленно. Таким образом, в конце 80-х Hitachi и Mitsui Seiki создали маслосмазывающий воздушный компрессор , который впоследствии оказался только одной из модификаций. В 1987 году компания Iwata Compressor заключила соглашение на производство спирального компрессора совместно с Arthur D. Little. Но только в 1992 году ей удалось представить первый воздушный спиральный компрессор. Вскоре за ним появилось еще две его модификации мощностью 2,2 и 3,7 кВт. Основным преимуществами перед поршневыми стали низкий уровень вибрации и шума, а также надежность и долговечность.

Заинтересованность в совершенствовании спиральных компрессоров сейчас проявляют большинство ведущих компаний-производителей. На данный момент эти прошли испытание временем и начали постепенно вытеснять с рынка другие виды холодильных агрегатов. Заняв доминирующее положение, они находят все более широкое применение в системах кондиционирования воздуха . Прежде всего, это обусловлено их высокой надежностью, большим эксплуатационным периодом и меньшим уровнем шума, что объясняется тем фактом, что спиральные компрессоры содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые.

Объемы производства спиральных компрессоров в последние годы стремительно растут. Их начали активно применять в сфере воздушного кондиционирования, в том числе, в сплит и мультисплит моделях, в чиллерах, руф-топах и тепловых насосах. Их можно встретить в системах кондиционирования квартир, больших зданий, транспортных установок, в системах супермаркетов и компрессорно-конденсаторных агрегатах. Их границы холодопроизводительности постоянно увеличиваются и на данный момент приближаются к 200 кВт (многокомпрессорная станция).

Многогранность использования спиральных компрессоров объясняется их многофункциональностью и надежностью. Их используют:

• в бытовом кондиционировании. Здесь получили широкое применение благодаря компактным размерам, низкому уровню шума и небольшой массе, сравнительно с поршневыми компрессорами. Они обладают наиболее подходящими характеристиками для комфортного кондиционирования. Используемые в комнатном кондиционировании однофазные электродвигатели обходятся без конденсаторов и стартового реле, а также оказывают наименьшее влияние на остальные элементы контура;
• активно используют и в коммерческом кондиционировании , когда требуется высокая холодопроизводительность: в банках, офисах, магазинах, барах и прочих объектах. Они являются наиболее подходящим техническим решением особенно для агрегатов постоянно работающих в режиме теплового насоса;
• в тепловых насосах их применяют из-за возможности вести контроль над жидким хладагентом, который поступает в аварийных ситуациях в компрессор;
• в компьютерных центрах и АТС. В данном направлении от холодильных агрегатов требуется период непрерывной работы более 8000 ч/год. При этом важным моментом является обеспечение их бесперебойной работы за счет регулярного сервисного обслуживания. В этом случае спиральные компрессоры благодаря своей эффективности снижают энергопотребление. Еще один фактор, позволяющий использовать их в системах кондиционирования,- это низкий уровень шума;
• в автономных агрегатах «руф-топ» . Чаще всего такие компрессоры применяются в продуктовых супермаркетах, где задействованы все преимущества спиральных компрессоров, поскольку данный сектор характеризуется высоким энергопотреблением холодильных установок и систем воздушного кондиционирования. Вторым после производительности решающим фактором является надежность. Так при работе супермаркета непрерывная работа холодильного оборудования, позволяет избежать неожиданных растрат.

Их используют в химической промышленности, для очистки вина в автоклавах, в холодильных системах, для безводноочищающегося оборудования, при холодильном консервировании сырья биологического происхождения, в испытательных камерах, для переработки пищевого сырья и т.д.

Производители, пользуясь популярностью своей продукции, проводят активные рекламные компании. Одновременно с этим поклонники поршневых винтовых компрессоров, в попытках отстоять свои позиции, начинают активные антирекламные компании в поддержку своей продукции. Именно поэтому возникает необходимость разобрать объективные преимущества и недостатки спиральных компрессоров.

Спиральные компрессоры незаменимы на реструктуризированных объектах распределительных холодильников, овоще- и фруктохранилищах и хладокомбинатах. Также они с децентрализованной системой охлаждения успешно используются для охлаждения реструктуризированных холодильных камер, что позволяет уменьшить хладоемкость системы , протяженность и количество , и дает возможно поддержать экологическую безопасность и надежность холодильных систем.