Ротационные компрессоры

В ротационных компрессорах используется электрический двигатель для сжатия пара движущимся элементом в стационарном элементе.
Ротационные холодильные компрессоры бывают четырех типов: ротационный, ротационный пластинчатый, винтовой и спиральный. Все эти компрессоры — объемные, которые сжимают пар хладагента без преобразования вращения вала в возвратно-поступательное движение. Хотя ротационные компрессоры являются объемными устройствами, но ротационное движение производит более ровный, почти постоянный поток всасываемого и нагнетаемого паров. Это сокращает уровень механического напряжения в компрессоре, а сокращение пульсации пара снижает уровень вибрации и шума. У ротационных компрессоров меньше движущихся частей, чем у поршневых, что упрощает их производство и снижает стоимость.

Как и поршневые, ротационные компрессоры также испытывают потери объема и сжатия из-за мертвого объема, нагрева цилиндра, протечки клапанов, перетечки и характеристик потока через клапан. Но данная неэффективность все равно меньше, чем у поршневых компрессоров.

Мертвый объем и связанное с ним расширение пара мертвого объема в ротационных компрессорах относительно небольшие. Следовательно, их коэффициент подачи относительно высокий (от 65 до 80 %) в зависимости от типа компрессора и режима эксплуатации.

Производительность ротационного компрессора непосредственно зависит от скорости вращения ее ротора. Так как в данных компрессорах обычно используется асинхронный двигатель с постоянной скоростью, контролировать производительность можно, изменяя объем пара хладагента в камере сжатия. Это достигается путем выпуска пара хладагента при низком давлении и самой низкой степени сжатия через байпасный клапан между камерой сжатия и всасывающим трубопроводом. В результате происходит частичное сжатие полного потока пара.

У ротационного компрессора есть цилиндрический стальной ротор, приводимый в движение эксцентриковым валом. эксцентриковый вал смещен относительно центральной оси. Следовательно, край ротора описывает окружность большего диаметра, чем диаметр ротора. Больший диаметр, который описывает ротор, почти равен диаметру цилиндра компрессора. Благодаря эксцентриковому валу ротор скользит по стенке цилиндра в том же направлении, в котором вращается вал. Ротор всегда контактирует со стенкой цилиндра. В щели стенки цилиндра находится подпружиненная лопасть. Пружины выдвигают лопасть из щели, поэтому она следует движениям ротора.

В результате между ротором и стенкой цилиндра образуется одна или две камеры, когда лопасть прижимается к ротору, а ротор — к стенке цилиндра. Всасываемый и нагнетаемый пары отделяются в точках контакта лопасти с ротором и ротора со стенкой цилиндра. Ротор и лопасть делят всю длину цилиндра. Торцевые крышки цилиндра закрывают оба конца цилиндра и поддерживают вал.

Всасывающее и нагнетательное отверстия расположены в стенке цилиндра около щели лопасти. Всасывающие отверстия расположены ниже лопасти по направлению вращения ротора. Хотя всасывающих клапанов не нужно, в нагнетательном отверстии установлен полосовой клапан, который устраняет попадание пара обратно в цилиндр. Нагнетательное отверстие и клапан расположены выше щели лопасти. Так как при работе компрессора ротор вращается непрерывно, поток пара через всасывающее и нагнетательное отверстия почти непрерывный. Поток кратко прерывается каждый раз, когда ротор проходит по отверстиям, создавая маленькие пульсации плавного потока. Между лопастью, ротором и торцевыми крышками предусмотрены рабочие зазоры. Смазочные материалы в компрессоре закрывают пространство между движущимися и статичными частями для ограничения просачивания. Все поверхности в компрессоре, включая торцевые крышки, полированные и расположены тесно друг к другу для образования уплотнения. При работе компрессора масляная пленка образует уплотнение между областями высокого и низкого давления. Но при остановке компрессора масляное уплотнение исчезает, и давление в компрессоре выравнивается.

Малые ротационные компрессоры обычно работают с R-12, R-134a и подобными смесями в бытовых холодильных устройствах, морозильниках и кондиционерах. Данные компрессоры работают со скоростью 1800 или 3600 об/мин (60 Гц) и используются в системах с мощностью ниже 2,2 кВт.