история создания компрессоров

Винтовые компрессоры и холодильные машины

Ежегодно для систем кондиционирования и охлаждения производится примерно 140 000 винтовых компрессоров. Это более чем в 10 раз превышает количество выпускаемых в год центробежных компрессоров. За последние 10 лет объём производства винтовых компрессоров увеличился более чем в двое.

С начала производства в 1922 г. «локомотивом» коммерческого и промышленного кондиционирования остаются центробежные компрессоры. Однако в наши дни их теснят винтовые компрессоры, которые находят применение в системах охлаждения, а также в чиллерах средней и большой мощности, предназначенных для систем кондиционирования. Сегодня большинство производителей холодильной и климатической техники по всему миру выпускает свои собственные винтовые компрессоры. На этот вид продукции переключились и компании, традиционно занимающиеся изготовлением поршневых компрессоров.

Винтовые компрессоры были спроектированы и запатентованы в Германии в 70-х годах XIX в., однако уровень технологий того времени не позволял изготовлять ротор с требуемыми характеристиками. Лишь во второй половине 30-х годов XX в. Шведская компания  SRM смогла воплотить в жизнь теоретические наработки более чем полувековой давности и приступила к производству воздушных компрессоров для газовых турбин. Понадобилось 10 с лишним лет, чтобы добиться нужной точности изготовления роторов. В 1948 г. SRM продала лицензию на изготовление своей разработки британской компании Howden, после чего стала заключать лицензионные соглашения с компаниями всего мира. Это было началом эры глобального производства винтовых компрессоров. SRM продолжила патентовать различные варианты своей разработки и по состоянию на 2008 г. имела действующие лицензионные соглашения более чем с 50 компаниями по всему миру.

Первыми стали выпускаться винтовые компрессоры сухого сжатия, позже – в 50-х годах прошлого века появились модели с впрыском масла.

В холодильных системах винтовые компрессоры стали применяться в 1960-х годах, спустя 40 лет после начала производства центробежных чиллеров. В это время происходит вытеснение поршневых компрессоров компрессорами с ротационным принципом сжатия.

Первые компрессоры выпущенные SRM, имели симметричный профиль ротора, однако исследования в области усовершенствования конструкции привели к разработки в 1970-х годах компрессоров с асимметричной формой роторов, ставшей в настоящее время стандартом.

Чуть раньше, в 1960-х годах, французский изобретатель Бернар Циммерн создал конструкцию, известную сегодня как одновинтовой компрессор. Свою разработку конструктор начал производить на предприятии Omphale в Париже, затем, чтобы обеспечить внедрение новинок в США, основал компанию Single Screw Compressor Inc. (SSCI). В отличии от двойного винтового компрессора одновинтовой имеет всего один винтовой ротор (основной) и два запорных. Сжатие газа обеспечивается за счёт сцепления запорных роторов с канавками винта.

Всего были созданы четыре основных разновидности одновинтового компрессора, представляющие собой различные комбинации плоского или цилиндрического основного ротора с плоскими или цилиндрическими запорными роторами. На сегодняшний день самой распространённой является конструкция с цилиндрическим винтовым ротором и плоским запорным. В холодильной индустрии одновинтовые компрессоры стали использоваться чуть позже двойных – в 1970-х годах.

 

Переход к ротационному принципу сжатия

 

До 1960–1970-х годов основным типом компрессора для климатического и холодильного оборудования был поршневой. Однако затем ситуация начала меняться. Да, поршневые компрессоры отличались высокой производительностью, широким диапазоном мощности, простотой обслуживания, но ротационный принцип сжатия, используемый, кстати, и в винтовых компрессорах, давал возможность сократить количество деталей. Кроме того, обеспечивалась компактность изделия и низкий уровень вибрации, что, в свою очередь, позволяло использовать двигатели с высокой скоростью вращения. Производство компрессоров с ротационным принципом сжатия стало возможным, благодаря повышению точности процессов металлообработки. В 1960-х начался выпуск винтовых компрессоров для холодильной техники. Начиная с 1970-х годов в бытовых и полупромышленных кондиционерах используются роторные (роторно-пластинчатые) компрессоры. В 1980-х годах распространение получили спиральные компрессоры.

 

Изначально область применения винтовых компрессоров в сфере кондиционирования и охлаждения ограничивалась холодильным оборудованием и рядом чиллеров большой мощности с функцией теплового насоса.

 

Высокопроизводительный винтовой чиллер для систем кондиционирования был разработан компанией Dunham-Bush из США еще в 1960-х годах, но ниша подобного оборудования в то время уже была занята чиллерами с компрессорами центробежного типа. С точки зрения эффективности кондиционирования винтовой компрессор уступал и поршневым, и центробежным образцам. Кроме того, винтовым компрессорам требуется больше масла, чем другим, для защиты роторов и заполнения зазора между роторами. С одной стороны, масло предотвращает перетечки газа через внутренние зазоры и охлаждает сжимаемый газ, с другой — использование масла усложняет конструкцию, добавляя в нее громоздкий маслоотделитель, масляный насос для впрыска масла и другие элементы. Все это увеличивает стоимость винтового чиллера, уменьшая его способность конкурировать с чиллерами на базе компрессоров других типов. В то же время винтовые компрессоры обладают рядом преимуществ, проявляющихся при работе в составе машин большой мощности и в режиме теплового насоса: способность обеспечить высокий коэффициент сжатия, малый уровень вибрации, компактность, возможность плавной и точной регулировки. Благодаря этим особенностям винтовые чиллеры впервые были использованы для создания больших холодильных систем и тепловых насосов с воздушным охлаждением мощностью свыше 100 л. с. Сегодня же устройства винтового типа широко используются в промышленных газовых компрессорах и холодильных системах.

 

история создания компрессоров: 2 комментария

  1. В истории появлении компрессоров не так все было просто на самом деле, правильно автор написал, что первыми стали выпускаться винтовые компрессоры сухого сжатия. Но до этого на самом деле были еще компрессоры охладительные, более экспериментальные, которые не нашли массового производства. Проект был неудачным и разработки закрыли и перевели в другое русло. И кстати, всего были создано не четыре основных разновидности одновинтового компрессора, а шесть. Информация есть в википедии.

Добавить комментарий