В холодильной технике применяют ротационные компрессоры (РК) с катящимся ротором, ось которого вращается вокруг оси цилиндра (ротор при этом прокатывается по цилиндру), и компрессоры с вращающимся ротором, ось которого фиксируется относительно оси цилиндра (пластинчатые РК).
Достоинства РК: простота конструкции; надежность в эксплуатации; удобство обслуживания; отсутствие всасывающих клапанов, а в некоторых конструкциях и нагнетательных клапанов.
Недостатки РК: большой износ пластин; значительные перетечки пара.
Ротационные компрессоры с катящимся ротором в герметичном исполнении отечественная промышленность выпускает для бытовых автономных кондиционеров холодопроизводительностью примерно до 4000 Вт и бытовых холодильников холодопроизводительностью до 700 Вт. Ротационные компрессоры с катящимся ротором типа „Ротаско” (Швейцария) нашли применение на тунцеловных базах типа „Ленинский луч”. Компрессоры типа RL-300 холодопроизводительностью 55,9 кВт (при t0 = - 40 °С и tK = 35 °С) используют для замораживания тунца, а типа RL-150 холодопроизводительностью 180,9 кВт (при t0 = - 10 °С и tK = 35 °С) - для предварительного охлаждения тунца.
Пластинчатые ротационные компрессоры применяют в качестве ступени низкого давления (бустер-компрессора) в двухступенчатых холодильных машинах, работающих на хладагентах R717 и R22. Бустер-компрессоры выпускают холодопроизводительностью от нескольких киловатт до 900 кВт при температуре кипения от - 25 до - 70 °C и разностью давлений нагнетания и всасывания до 0,4 МПа. В системах кондиционирования воздуха применяют ротационные компрессоры холодопроизводительностью 10-35 кВт на хладагентах R12 и R22.
Принципиальная схема компрессора с катящимся ротором представлена на рис. 2.44. В цилиндрическом корпусе 1 вращается ротор 2, насаженный на эксцентриковый вал. При вращении вала вокруг оси 0 ротор прокатывается по внутренней поверхности цилиндра. Пластина (лопасть) 3 плотно прижимается к ротору пружиной 4 и делит серповидную полость, образующуюся между цилиндром и ротором, на две изолированные части (всасывающую и нагнетательную).
Если ротор находится в верхнем положении I, полость всасывания соединяется со всасывающей стороной компрессора. В этом положении начинается процесс всасывания в одной полости и сжатия в другой. При дальнейшем вращении ротора на всасывающей стороне увеличивается объем серповидной полости, образованной цилиндром и поршнем.
В другой полости давление сжатия возрастает (положение II). Когда давление сжатия превысит давление в нагнетательной полости цилиндра, открывается клапан 5 (положение III) и сжатый пар поступает в нагнетательный трубопровод. В положении III всасывающая полость занимает максимальный объем. В положении IV заканчивается процесс нагнетания, и ротор вновь начинает осуществлять процесс сжатия.
На рис. 2.45 показана конструкция ротационного герметичного хладонового (R22) компрессора ФГр-1,75 с катящимся ротором холодо-производительностью 2035 Вт. Компрессор ФГр-1,75 применен в автономном кондиционере БК-1500.
Компрессор с электродвигателем размещены в герметичном стальном кожухе, состоящем из верхнего 7 и нижнего 1 полукожухов. Электродвигатель компрессора асинхронный, конденсаторный, хладономаслостойкий номинальной мощностью 590 Вт. Статор электродвигателя 5 запрессован в верхний полукожух, а ротор 6 закреплен на валу. В нижнюю часть верхнего полукожуха установлена рама 10, опирающаяся на нижний полукожух. К раме, которая одновременно является верхней крышкой компрессора, прикреплен компрессор. На верхнем полукожухе имеются нагнетательный патрубок 8 и проходной контакт 9.
Компрессор состоит из верхней и нижней крышек 15, цилиндра 17, ротора 16, лопасти 11, пружины лопасти 18 со стопором 19, эксцентрикового вала 3. Смазка трущихся пар осуществляется масляным насосом 13.
Пар из испарителя сначала поступает в отделитель жидкости 20, а затем всасывается непосредственно в цилиндр компрессора. Сжатый в компрессоре пар через нагнетательный клапан 12 выходит в нагнетательную полость, образуемую крышкой клапана 14, затем по патрубку 2 направляется в ребристый теплообменник, соединенный с конденсатором. После охлаждения на 25-30 °C пар возвращается в кожух компрессора по патрубку 4. Отделившись от масла, пар проходит в зазоре между ротором и статором, охлаждая электродвигатель. Через патрубок 8 пар поступает в конденсатор. Давление пара в кожухе равно давлению конденсации. Всасывание пара с меньшим перегревом позволило уменьшить рабочий объем цилиндра компрессора.
Агрегатами МАК-РАБ-300С с пластинчатыми ротационными компрессорами РАБ-300С холодопроизводительностью 325,6 кВт (t0 = - 40 °C и tпр = - 10 °С) и двухскоростными электродвигателями с частотой вращения 12,3 (9,9) с-1 оборудованы холодильные установки на БМРТ типа „Алтай”, РПБ „Восток”, „Посьет”. В агрегате в качестве СВД применен компрессор АУ-200.
На рис. 2.46 показано устройство ротационного пластинчатого компрессора РАБ-300С. Ось вращения ротора 7 смещена относительно оси цилиндра 2 на величину эксцентриситета е, благодаря этому между ротором и цилиндром образована серповидная полость. В роторе имеются пазы, в которые вставлены радиально пластины (лопасти) 6 из асботекстолита. Цилиндр закрыт торцевыми крышками 1, в которых размещены радиальные роликовые подшипники. Цилиндр, крышки цилиндра и корпус сальника имеют полости для прохода охлаждающей воды.
При вращении ротора пластины под действием центробежных сил перемещаются в пазах ротора и прижимаются к рабочей поверхности цилиндра, образуя замкнутые камеры. Наибольший объем камер находится в верхней части цилиндра, наименьший - в нижней части. При вращении объем камер меняется благодаря эксцентричному расположению ротора по отношению к цилиндру.
При увеличении объема камер пары хладагента поступают в них из всасывающего патрубка. Всасывание пара в ячейку начинается, когда передняя (по ходу) пластина ячейки пройдет нижнюю кромку окна всасывания, и заканчивается (при максимальном объеме ячейки) в момент прохождения задней пластинчатой ячейки верхней кромки всасывающего окна. После этого начинается процесс сжатия, который заканчивается при соединении ячейки с окном нагнетания, когда идущая впереди пластина пройдет верхнюю кромку окна.
Нагнетание заканчивается при переходе задней пластиной нижней кромки окна нагнетания. Для уменьшения перетекания пара со стороны нагнетательной полости во всасывающую оставшийся в ячейке пар по перепускному каналу 8 (см, рис. 2.46) отводится в полость начала сжатия.
Уплотнение выходящего из корпуса конца вала 5 осуществляется двусторонним торцевым сальником 4 с кольцами трения сталь-графит с масляным затвором. Масло в сальник поступает из масляного бачка 3, находящегося под давлением нагнетания. Для контроля за уровнем масла в бачке имеется смотровое стекло. Всасывающий и нагнетательный клапан в компрессоре отсутствуют. На нагнетательном трубопроводе установлен обратный клапан.
Смазка компрессора осуществляется многоплунжерным масляным насосом (лубрикатором). Масло подводится к компрессору для смазки пластин (в двух точках) и подшипников. Впрыск масла в рабочую полость компрессора способствует уплотнению зазоров, улучшению охлаждения пара и уменьшению шума.
Отечественная промышленность выпускает судовой двухступенчатый компрессорный агрегат АД90-7-4 с компрессором Р90 в качестве бустер-компрессора. Ступенью высокого давления в агрегате является поршневой компрессор П110. Холодопроизводителъность агрегата 108 кВт при t0 = - 40 °С и tk= 35 °С. Пластины ротора компрессора изготовлены из неметаллического материала путем прессования тканей, пропитанных специальными смолами. Смазка компрессора осуществляется от встроенного шестеренного насоса с непосредственным приводом от вала ротора. Компрессор охлаждается с помощью водяной рубашки в цилиндре и впрыскиваемым маслом.
Литература
Судовые холодильные машины и установки (Петров Ю.С.) 1991 г.
