1. Компрессор Компрессор всасывает парообразный хладагент, поступающий от испарителя при низкой температуре и низком давлении, производит его сжатие, повышая давление и температуру, и направляет затем к конденсатору. В зависимости от условий работы холодильной машины, давление паров хладагента на выходе из компрессора может составлять атм., а температура 70 90ºС. Важной характеристикой компрессора является степень сжатия и объём хладагента, который нагнетается компрессором. Степень сжатия определяется как отношение максимального давления на выходе из компрессора, к максимальному давлению на входе в компрессор.

По своему конструктивному исполнению компрессоры, используемые в холодильных машинах, могут быть разделены на две основные категории: поршневые; ротационные, спиральные (SCROLL), и винтовые (SCREW). Принципиальное отличие ротационных, спиральных и винтовых компрессоров от поршневых компрессоров заключается в том, что всасывание и сжатие хладагента осуществляется не за счёт возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах, а за счёт вращательного движения рабочих органов компрессоров соответственно пластин, спиралей и винтов.

1.1. Компрессоры поршневые Схема работы поршневого компрессора. Наибольшее распространение получили поршневые компрессоры. Схема работы такого компрессора показана на Рис.1 а, б.

1 выпускной клапан;7 давление нагнетания; 2 линия нагнетания к конденсатору;8 давление в цилиндре; 3 поршень;9 давление всасывания; 4 цилиндр;10 головка клапанов; 5 шатун;11 линия всасывания от испарителя; 6 коленчатый вал;12 впускной клапан. Сжатие газа обеспечивается поршнем ( 3 ) при его движении вверх по цилиндру ( 4 ). Перемещение поршня обеспечивается электродвигателем через коленчатый вал ( 6 ) и шатун ( 5 Всасывающие и выпускные клапаны открываются и закрываются под действием давления газа.

Фаза всасывания хладагента показана на Рис.1 а. Поршень ( 3 ) начинает опускаться в цилиндре ( 4 ) от верхней «мёртвой точки». При движении поршня вниз, над поршнем создаётся разряжение и парообразный хладагент через открытый впускной клапан ( 10 ) всасывается в цилиндр. Фаза сжатия и выпуска разогретого пара высокого давления показана на Рис. 1 б. Поршень двигается в цилиндре вверх и сжимает пар. Выпускной клапан ( 1 ) открывается, и пар под давлением выходит из компрессора. Конструкция цилиндра такова, что поршень никогда не касается головки клапана ( 10 ), всегда оставляя некоторое свободное пространство, называемое «мёртвым объёмом».

Поршневые компрессоры производятся в различных модификациях. В зависимости от типа конструкции компрессора и от типа электродвигателя различают следующие типы: герметичные; полу герметичные; открытые. В герметичных компрессорах электродвигатель и компрессор находятся в едином герметичном корпусе. Мощность таких компрессоров может составлять от 1,7 до 35 к Вт. Они широко используются в холодильных машинах малой и средней мощности. Типовой герметичный компрессор показан на Рис. 1 в.

Рис 1,в Поршневой герметичный компрессор

1 обмотка электродвигателя;4 пружинный амортизатор; 2 -сердечник электродвигателя;5 коленчатый вал; 3 глушитель;6 цилиндр; 7 шатун.

В полу герметичных компрессорах электродвигатель и компрессор закрыты. Они соединены напрямую и расположены по горизонтали в едином разборном контейнере. Эти компрессора производятся в широкой линейке мощностей от 30 до 300 к Вт. В случае повреждения можно вынимать электродвигатель, получая доступ к клапанам, поршню, шатунам и другим повреждённым частям. Они широко применятся в холодильных машинах средней и средне-большой мощности. Общий вид полу герметичного компрессора показан на Рис. 1 г.

Рис. 5 г. Полу герметичный компрессор.

В открытых компрессорах электродвигатель расположен снаружи. Вал с соответствующими сальниками выведен за пределы корпуса. Соединение электродвигателя с компрессором может быть прямым (в линию) либо через трансмиссию. Охлаждение электродвигателя герметичных и полу герметичных компрессоров производится самим же всасывающим хладагентом.

Регулирование мощности холодильной машины может выполняться как в режиме «пуск-остановка», так и сплавной регулировкой скорости вращения компрессора, с использованием специальных устройств, называемых инверторами. В полу герметичных компрессорах регулирование мощности может обеспечиваться также перепуском газа с выхода на вход либо закрытием всасывающего клапана одного из нескольких цилиндров. Для привода компрессора используются, в зависимости от мощности, однофазные с конденсаторным пуском или трёхфазные электродвигатели.

Основным недостатком поршневого компрессора является наличие пульсаций давления паров хладагента на выходе из компрессора, а также большие пусковые нагрузки. Поэтому электродвигатель должен иметь запас мощности для пуска компрессора и иметь акустическую защиту для снижения уровня шума. Количество запусков компрессора является наиболее критичным для его срока службы. Именно на режиме запуска происходит большое количество отказов, поэтому система управления холодильной машины ограничивает время между повторными пусками компрессора (как правило, не менее 6 минут) и время между основным и повторным пуском (2 - 4 минуты).

1.2. Ратационные компрессоры вращения Ротационные компрессоры осуществляют всасывание и сжатие газа с помощью вращательного движения пластин. В ротационных, так же, как в спиральных и винтовых компрессорах, существенно снижены пульсации давления и пусковые токи за счёт вращательного движения рабочих органов. Кроме того, поскольку такие компрессоры не имеют масляного картера, то значительно снижается возможность выброса масла при запуске компрессора. Ротационные компрессоры производятся в двух вариантах: со стационарными пластинами (смотри Рис.2) и с вращающимися пластинами (смотри Рис.3).

Рис.2 Ротационный компрессор с неподвижными пластинами

а заполнение газом имеющегося пространства; б начало сжатия и начало всасывания; в продолжение сжатия и всасывания; г завершение сжатия и окончательное заполнение газом существующего пространства. 1 пластина;4 эксцентричный ротор; 2 пружина;5 газ, сохранившийся при предыдущем витке вращения; 3 всасывание;6 выпуск; 7 сжатие.

В компрессоре со стационарными пластинами на роторе двигателя установлен эксцентрик. При вращении ротора эксцентрик обкатывается по внутренней поверхности цилиндра, сжимая перед собой очередную порцию хладагента. Пластины разделяют зоны высокого и низкого давления. Последовательные циклы всасывания и сжатия показаны на Рис. 2 в, г. В компрессорах с вращающимися пластинами (смотри Рис. 3) используется ротор ( 1 ), на котором установлены две или несколько пластин.

Рис.3. Ротационный компрессор с двумя подвижными пластинами.

а заполнение газом имеющегося пространства; 1 ротор; б начало сжатия и начало всасывания; 2 цилиндр; в завершение сжатия и всасывания; 3 всасывание; г начало всасывания и начало сжатия. 4 выпуск. Ось ротора смещена относительно оси цилиндра ( 2 ). Две пластины ( 1 ) образуют две чётко разграниченные зоны: зону высокого давления и зону низкого давления. Цикл всасывания и сжатия показан на Рис.7 а ÷ г

1.3 Спиральные компрессоры SCROLL Спиральные компрессоры появились несколько лет назад и нашли широкое применение в холодильных машинах малой и средней мощности. Компрессор состоит из двух стальных пластин, расширяющихся от центра к краю цилиндра и вставленных одна в другую (смотри Рис. 4). Одна из спиралей закреплена неподвижно ( 1 ), вокруг неё вращается спираль подвижная ( 2 ). Профиль спиралей образован кривой, которая в математике называется «эвольвентой». К примеру, зубчатые колёса шестерён имеют такой же профиль, благодаря которому в местах контакта зубья перекатываются друг по другу без проскальзывания.

В компрессоре SCROLL подвижная спираль ( 2 ) установлена на эксцентрике и при вращении её внешняя поверхность как бы катиться по внутренней поверхности неподвижной спирали ( 1 ). Благодаря этому точка контакта обеих спиралей постепенно перемещается от периферии к центру, сжимая перед собой пары хладагента и вытесняя их в центральное отверстие ( 3 ) в верхней крышке ( 4 ). Так как точек контакта несколько (они расположены на каждом витке подвижной спирали), то происходит плавное сжатие паров, уменьшается нагрузка на электродвигатель, особенно в момент пуска

Рис.4 Спиральный компрессор SCROLL

Рис.5 Спиральный компрессор

2 подвижная пластина; 4 противо поворотное устройство. Рис.5 Спиральная пара. а: 1 подвижная спираль; 2 неподвижная спираль; б: спиральная пара в сборе.

Пары хладагента поступают через входной штуцер ( 5 ) в цилиндрической части, охлаждают электродвигатель ( 6 ), сжимаются в спиралях ( 1 ) и ( 2 ) и выходят через подающий штуцер ( 7 ) в верхней части компрессора. Естественно, в технологическом плане компрессор SCROLL более сложен, поскольку необходимо обеспечить герметичность по торцам спиралей и очень точное прилегание профилей спиралей. Поэтому пока такие компрессоры устанавливаются на холодильных машинах малой и средней мощности от 5 до 40 к Вт.

1.5. Винтовые компрессоры Винтовые компрессоры нашли широкое применение в холодильных машинах большой мощности от 160 до к Вт. Компрессоры выполняются в двух различных модификациях: с одним винтом одновинтовые; с двумя винтами двухвинтовые. В моделях с одинарным винтом используется одна или две шестерни-сателлиты, подсоединённые с боков к ротору. Ротор и шестерни располагаются в соответствующем картере. Внешний вид компрессора этого типа показано на Рис. 9.

Винтовые компрессоры нашли широкое применение в холодильных машинах большой мощности от 160 до к Вт. Компрессоры выполняются в двух различных модификациях: с одним винтом одновинтовые; с двумя винтами двухвинтовые. В моделях с одинарным винтом используется одна или две шестерни-сателлиты, подсоединённые с боков к ротору. Ротор и шестерни располагаются в соответствующем картере. Внешний вид компрессора этого типа показано на Рис. 6

Рис.6 Винтовой компрессор

Работа винтового компрессора (рис.7 а) Сжатие паров хладагента обеспечивается по принципу, используемому в шестерёнчатых насосах, с помощью вращающихся в разные стороны роторов ( 1 ) и ( 2 ). Вращение роторов обеспечивается центральным ротором ( 3 ), выполненным в виде винта. Пары хладагента через отверстие всасывания ( 4 ) поступают на охлаждение двигателя и попадают во внешний сектор вращающихся шестерёнок роторов ( 1 ) и ( 2 ), сжимаются и через скользящий клапан ( 5 ) поступают в выходному отверстию ( 6 ). Герметичность прилегания винтов обеспечивается использованием смазывающего масла, которое в дальнейшем отделяется от хладагента в специальном сепараторе, входящем в конструкцию компрессора.

Рис.7 а Одновинтовой компрессор 1 центральный ротор; 2 шестерни; 3 скользящий клапан. В моделях с двойным винтом используются два ротора, один из которых основной, другой приводной.

Рис. 7. б Двухвинтовой коьпрессор

Рис.8 Двухвинтовой компрессор

1.6. Роторы двухвинтового компрессора Рис.8 Ротор

В винтовых компрессорах отсутствуют впускные и выпускные клапаны. Всасывание хладагента производится непрерывно с одной стороны, а выпуск его с противоположной. Они имеют меньший уровень шума по сравнению с поршневыми компрессорами. Винтовые компрессоры обеспечивают плавную работу компрессора и позволяют регулировать мощность изменением числа оборотов электродвигателя.

Для создания презентации использованы материалы: menti_holodilnoi_mashin/