Краеугольные камни сжатия: пластинчато-роторные компрессоры

Норм Шейд, 17 июля 2023 г.

Пластинчатые компрессоры поршневого типа, также называемые пластинчато-роторными компрессорами, являются одним из старейших типов компрессоров. Первое известное описание шиберного насоса было в книге итальянского инженера Агостино Рамелли, написанной в 1588 году.

Пластинчато-роторный насос был запатентован 16 июня 1874 года Чарльзом К. Барнсом, инженером из Саквилля, Нью-Брансуик, Канада, которому обычно приписывают изобретение современной конструкции. Пластинчато-роторные компрессоры и насосы производятся с начала 1900-х годов, и ряд компаний производят их тысячами.

Роторно-лопастной компрессор использует центробежное движение для сжатия воздуха или другого газа. Цилиндрический ротор расположен эксцентрично в неподвижном корпусе так, что он находится ближе всего к отверстию цилиндрического корпуса на выпускном отверстии и дальше всего от него на впускном отверстии.

Корпус имеет большое впускное отверстие и сравнительно меньшее выпускное или выпускное отверстие. Эксцентриковый ротор имеет несколько радиальных пазов, каждый из которых снабжен лопастью или лопаткой, подпружиненной. Лопасти изготовлены из стали или синтетических волокон. Пружины и центробежная сила прижимают внешние концы лопаток к отверстию корпуса, обеспечивая минимальную утечку газа между соседними лопатками.

В зависимости от применения машины могут быть смазанными или несмазанными. Если компрессор смазывается маслом, между лопатками и корпусом будет тонкий слой масла, который также помогает изолировать от утечки газа через кончики лопаток во время работы.

Пространство между соседними лопатками образует карман. Когда эксцентриковый ротор вращается в цилиндрическом отверстии корпуса, каждая лопасть перемещается в свою радиальную прорезь в роторе. Это постепенно уменьшает объем кармана между соседними лопатками по мере их вращения от впуска к выпуску.

Уменьшение объема увеличивает давление захваченного газа. Прочность лопастей и скорость утечки через кончики лопастей ограничивают перепад давления на лопасти. Следовательно, компрессоры с более высокой степенью давления требуют большего количества лопаток. Типичный одноступенчатый пластинчато-роторный компрессор имеет степень сжатия 5:1, а некоторые модели высокого давления достигают 7:1 или 8:1. Чем больше число лопаток, тем меньше разница давлений между соседними пространствами вокруг ротора.

Для применений с высоким коэффициентом давления может потребоваться до 20 или 30 лопастей. Большинство пластинчато-роторных компрессоров ограничены давлением 150 фунтов на квадратный дюйм (10,3 бар) или меньше. Хотя они легкие и универсальные, их эффективность низка по сравнению с поршневыми компрессорами. Технология роторно-скользящих лопастей применяется для сжатия воздуха и газа, создания вакуума, перекачки жидкостей и транспортировки сыпучих материалов.

Blackmer была одной из первых компаний, разработавших шиберные машины. До начала 20-го века под ротационным насосом обычно понимали «шестеренчатый насос», состоящий в основном из двух зацепляющихся шестерен, которые улавливали жидкость между зубьями шестерни и корпусом насоса, создавая небольшие уплотнительные полости, которые транспортировали жидкость при вращении. , вытесняя жидкость с другой стороны.

Но в 1899 году Р.М. Блэкмер предложил конструкцию насоса лопастного типа, которая стала важным отличием от принципа шестеренного насоса. В отличие от производительности шестеренного насоса, которая постоянно падает по мере износа зубьев шестерни, потери в лопастном насосе практически незначительны. По мере того, как лопасти изнашиваются на концах, они просто выдвигаются дальше из пазов ротора, чтобы саморегулироваться и поддерживать первоначальную скорость. Блэкмер не мог выбрать лучшего момента для изобретения этого гениального типа насоса.

Появление автомобиля вызвало в стране новую жажду бензина и нефти. Нефтяная промышленность росла гигантскими шагами, и молодая фирма была готова расширяться вместе с ней. Пластинчатый насос Blackmer породил семейство, насчитывающее сотни различных моделей насосов. Компания Blackmer была основана в Петоски, штат Мичиган, и переехала на свое нынешнее место в Гранд-Рапидс, штат Мичиган, в 1925 году.