Водокольцевые компрессоры обладают рядом необходимых характеристик. Они обеспечивают довольно устойчивый поток газа при очень малых колебаниях давления, а также имеют низкий уровень шума и плавные рабочие характеристики. Включая вспомогательное оборудование, они предлагают выгодное соотношение производительности к весу и небольшие габариты, что является важными преимуществами для небольших компрессорных установок, которые должны быть легкими и компактными. Более того, их производительность при полной и частичной нагрузке достаточно высока, часто лучше, чем у многих других компрессоров. Конструкция с обратным выдвижением позволяет проводить техническое обслуживание компрессоров без демонтажа трубопроводов и соединений для подачи рабочей жидкости.
Водокольцевой компрессор представляет собой вращающееся объемное устройство, которое очень похоже на роторно-пластинчатый компрессор; оно отличается наличием лопастей, являющихся неотъемлемой частью ротора, которые взбивают вращающееся кольцо жидкости, образуя уплотнение камеры сжатия. Оба типа компрессоров по своей сути имеют конструкции с низким коэффициентом трения, при этом ротор является единственной движущейся частью. Трение скольжения часто ограничивается уплотнениями вала, хотя могут существовать и другие трения. Многие моменты, представленные в этой статье, на самом деле применимы к обоим типам.
Принцип работы водокольцевого компрессора
Асинхронные двигатели обычно приводят в действие ротор компрессора, который эксцентрично установлен внутри цилиндрического корпуса для сжатия газа. В этом случае жидкость, обычно вода, подается в компрессор. Под действием центробежной силы от ротора на внутренней стенке корпуса образуется движущееся цилиндрическое жидкостное кольцо. Это кольцо создает множество уплотнений, заполняя пространство между лопатками рабочего колеса. При этом образуются компрессионные камеры.
Между осью вращения рабочего колеса и геометрической осью корпуса, всасываемого в компрессор через впускное отверстие, газ попадает в ловушку внутри камер сжатия. При вращении рабочего колеса жидкостное кольцо оказывает давление на захваченный газ, тем самым уменьшая объем газа. После сжатия газ выходит из выпускного отверстия.
Особенности конструкции водокольцевого насоса / компрессора
Схема ВВН простого действия: 1 – рабочее лопаточное колесо; 2 – цилиндрический корпус; 3 – рабочие ячейки; 4 – водяное кольцо; 5 – окно всасывания; 6 – окно нагнетания; 7 — мертвый объем
Вода обычно служит герметиком для жидкостно-кольцевых компрессоров, а масло является вторым по популярности выбором. Однако в качестве герметизирующей жидкости устройства могут использовать любую жидкость, совместимую с процессом (при условии, что она обладает соответствующими свойствами давления пара). Эта возможность использовать любую жидкость делает жидкостно-кольцевой компрессор идеальным выбором для рекуперации растворителей (паров) и аналогичных процессов.
Если при таких операциях, как вакуумирование, сушка и т.д., образуются пары труднообрабатываемых соединений (таких как толуол), то в качестве герметика можно использовать тот же материал в жидкой форме (в данном примере жидкий толуол) при условии наличия системы охлаждения (обычно охлаждающей воды) может поддерживать давление паров герметизирующей жидкости на достаточно низком уровне, чтобы создать желаемый вакуум для всасывания и сжатия пара.
В вакуумных системах давление паров циркулирующей жидкости обычно ограничивает достижимое снижение давления. По мере того, как создаваемый вакуум приближается к давлению паров кольцевой жидкости, увеличивающийся объем пара, выделяющегося из кольцевой жидкости, уменьшает оставшуюся вакуумную емкость. В результате эффективность системы может снизиться.
Как правило, одноступенчатые вакуумные компрессоры обычно создают разрежение до 0,06 бар, а двухступенчатые агрегаты могут создавать разрежение до 0,03 бар (или иногда ниже), при условии, что перекачивается воздух, а кольцевая жидкость представляет собой воду с температурой 15 ° C или меньше. Большинство производителей используют сухой воздух и температуру воды-герметика 15 °C в качестве основы для своих стандартных эксплуатационных характеристик.
Для сжатия обычно используются одноступенчатые жидкостно-кольцевые компрессоры. В качестве приблизительного ориентира, их максимальное давление нагнетания чаще всего составляет менее 6 бар, в то время как двухступенчатые версии могут обеспечивать давление нагнетания примерно до 16 бар.
Преимущества водокольцевого насоса / компрессора
Плюсы водокольцевого компрессора:
- Простая и компактная конструкция.
- Рабочая скорость в основном рассчитана на синхронную скорость электродвигателей, что позволяет напрямую подключать компрессор к двигателю, устраняя необходимость в устройстве коробки передач.
- Относительно устойчивый поток газа без пульсаций.
- Отсутствие колебаний давления.
- При отсутствии трения металла о поверхность полости насоса он не требует внутренней смазки. В результате насос подвергается меньшему износу.
- Простая и надежная эксплуатация и легкое техническое обслуживание.
- Низкие рабочие температуры.
- Низкая вибрация.
- Низкий уровень шума, нет необходимости в дорогих глушителях
- У вращающегося объемного насоса производительность при частичной и полной нагрузке достаточно хорошая.
- Самое главное, что при использовании жидкостного компрессора сжатие газа является изотермическим, что позволяет перекачивать легковоспламеняющийся и взрывоопасный газ. Кроме того, при отсутствии реакционной поверхности или выпускного клапана становится возможной перекачка газа с пылью или смесью паров и неконденсирующегося газа.
- Выпускаемый газ может быть на 100% безмасляным.
Недостатки водокольцевого насоса / компрессора
Минусы водокольцевого компрессора:
- КПД в диапазоне от 30 до 45 процентов часто ниже, чем у машин сухого типа или с масляной смазкой.
- Вода необходима для подачи рабочей жидкости или охлаждения.
Как вы можете видеть,водокольцевой компрессор имеет больше преимуществ, чем недостатков. Хотя это вращающееся устройство принудительного вытеснения имеет некоторое сходство с роторно-пластинчатым компрессором, существуют также явные различия. В первую очередь водокольцевой компрессор использует центробежный ротор вместо скользящих лопаток. Роторно-пластинчатые машины требуют смазочных материалов, таких как масло, поэтому выпускаемый газ загрязнен маслом. Потребление воды также может быть восстановлено или рециркулировано с помощью водокольцевых компрессоров.