Коловратный компрессор

Коловратный компрессор типа Рутс (рис. 17.4), применяемый при невысоких давлениях, действует аналогично коловратному насосу, т. е. порция газа переносится между зубьями ротора при постоянном объёме, а сжатие газа происходит в момент, когда рабочая камера сообщается с нагнетательной стороной машины.

Рис. 17.4. Схемы коловратных нагнетателей:

а – двухлопастного; б - трёхлопастного

Вследствие малого числа зубьев передача равномерного вращения от одного ротора к другому становится затруднительной. Вследствие малого числа зубьев передача равномерного вращения от одного ротора к другому становится затруднительной. Передача осуществляется зубчатой парой, расположенной вне компрессора, а между роторами сохраняется зазор в 0, 1 – 0, 2 мм, что позволяет избежать их износа и необходимости вводить в компрессор смазку. Это – важное достоинство таких машин, используемых в качестве газодувок и вакуумных насосов там, где присутствие масла в сжимаемом газе недопустимо. С другой стороны, они пригодны для нагнетания запылённого газа.

Коловратные компрессоры широко используются для наддува двигателей внутреннего сгорания. Их главное достоинство – надёжность и долговечность благодаря исключительной простоте конструкции. Объёмный расход газа на входе – от 10 до 60000 м³ / ч, в вакуум – насосах – до 100 тыс. м³ / ч. Степени повышения давления – до 1, 4, в редких случаях до 1, 8. При более высоких отношениях (примерно до 2, 5) применяется двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением.

Для уменьшения пульсации газа и снижения уровня шума зубья роторов имеют спиральную форму. Существуют секционные машины, роторы секций в которых насажены на вал со смещением на 45 -60ْ. С этой же целью кромки входного и выходного окон в цилиндрах делают наклонными.

Рабочий объём компрессора

V _р = 2 Δ l = 2 π R²Ө l,

где Δ – разность между площадью круга радиусом R, описанного сечением ротора, перпендикулярным к его оси, и площадью этого сечения; l – длина ротора; Ө - коэффициент использования сечения цилиндра (для двухзубых роторов Ө = 0, 51 – 0, 59, для трёхзубых Ө = 0, 49 – 0, 52). Коэффициент объёмного расхода газа зависит от степени повышения давления (λ = 0.60 – 0, 90).

Поскольку процесс нагнетания в рассматриваемых машинах протекает без внутреннего сжатия, то полезной мощностью будет изохорическая мощность (как в насосах):

.

Мощность на валу нагнетателя определяется посредством КПД (который можно назвать изохорическим)¹:

^{_______________________________}

¹Этим коэффициентом учитываются все виды потерь и, кроме того, исправляется неточность расчёта полезной мощности по формуле для изохорического сжатия.

,

где η = 0, 87 – 0, 94. При расчётах мощности коловратого компрессора можно также исходить из адиабатической мощности, используя адиабатический КПД

η = 0, 5 – 0, 7.