Что такое компрессор

    Компрессор – это слово существительное, обозначающее устройство, которое в процессе своей работы осуществляет компрессию (сжатие) газообразных веществ.
Принцип работы компрессора
    Для того чтобы осуществить компрессию газов достаточно уменьшить объем, занимаемый газом при нормальных (или иных) условиях, не уменьшая количество хладагента, попавшего в уменьшаемый объем.
    При уменьшении объема, занимаемого газом, увеличивается его плотность, то есть возрастает давление газа внутри уменьшаемого объема.
    В большинстве практических случаев необходимости компрессии газов описанного выше примера одного цикла сжатия явно недостаточно. Поэтому реальный холодильный компрессор нуждается в подаче на входной терминал (практики называют его линией всасывания) все новых и новых «порций» сжимаемого газа, а с выходного терминала (линия нагнетания) необходимо своевременно удалять сжатый хладагент, во избежание превышения допустимого давления в объеме нагнетания. Это объясняется тем, что все механизмы имеют ограниченный предел прочности, а газы имеют предельные значения давления сжатия.
    chto takoe kompressorДля разделения входного и выходного терминалов компрессора механизмы сжатия газов оборудуются клапанными системами, не позволяющими сжатому газу проникать из объема нагнетания обратно к линии всасывания, когда осуществляется работа холодильного компрессора.
Принцип действия компрессора
    За время использования компрессорной техники инженерная мысль создала несколько типов механизмов сжатия газов, что привело к параллельному развитию компрессорных технологий, реализующих тот либо иной принцип сжатия.
    Самая первая «массовая» компрессорная технология базировалась на использовании цилиндра и движущегося в нем поршня и, соответственно, такие компрессоры холодильных машин получили наименование «поршневые».
    Если рассматривать традиционных поршневой холодильный компрессор, то у нем вращательное движение вала приводящего двигателя при помощи кривошипно-шатунного механизма преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре.
    Клапанная группа цилиндра «организует» поступление сжимаемого газа в рабочий цилиндр от входного терминала компрессора во время движения поршня к нижней мертвой точке через клапан всасывания и выход сжатого газа из цилиндра через клапан нагнетания во время движения поршня к верхней мертвой точке.
    Соответственно всасывающий клапан холодильной установки остается в «запертом» состоянии во время сжатия газа и препятствует вытеснению сжимаемого газа из цилиндра в сторону терминала всасывания, а нагнетающий клапан служит «непреодолимой границей» для уже сжатого газа в нагнетательном объеме компрессора во время всасывания очередной порции газа в цилиндр.
Назначение компрессора
    Рост потребностей в «компрессорных услугах» в различных областях хозяйственной деятельности породил идеи использовать иные принципы сжатия газов, так появились спиральный компрессор, роторный и винтовой.
    Роторный компрессор – наиболее близок к нему поршневой компрессор, отличием роторной технологии сжатия газов является тот момент, что роль поршня выполняется эксцентриком на валу компрессора.
    В роторных компрессорах отсутствует процесс преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное при помощи кривошипно-шатунного механизма, то есть роторный механизм сжатия газов технологически более прост и более выгоден по энергетическим затратам на сжатие 1-й условной единицы газа. Но любые «преимущества» в одной области порождают недостатки в смежных областях: большинство роторных компрессоров работают только при одном определенном направлении вращения вала. Разработаны и выпускаются роторные компрессоры «безразличные» к направлению вращения вала, однако это усложняет их внутреннее устройство и удорожает их себестоимость при производстве, что нивелирует декларируемые ранее преимущества.
    Спиральные компрессоры для процесса сжатия газов используют «планетарное» движение подвижной спирали по отношению к неподвижной спирали. В результате такого движения спиралей всасываемый газ «захватывается» внешними хвостами спиралей и перемещается к центру спирального механизма. В этой области спирального механизма сжатия достигается максимально возможное давление газа и располагается нагнетательный клапан, пропускающий сжатый газ в нагнетательный объём компрессора.
    Спиральным компрессорам, как и роторным, присущ такой недостаток, как жесткая привязка к направлению вращения вала приводящего двигателя. Кроме того спиральные механизмы сжатия испытывают затруднения с работой при давлениях всасываемого газа ниже уровня атмосферного давления, то есть их невозможно использовать для процессов вакуумирования (откачка газов с целью понижения давления).
    Когда растет требуемая производительность компрессора, компрессорных установок наиболее эффективными для мощных систем, на сегодняшний день, являются компрессоры, использующие винтовой механизм сжатия газов. В этих компрессорах используется принцип «винта Архимеда», где «нарезка» винта подает газ от всасывания к нагнетанию при вращении самого винта в теле компрессора. Этот механизм, как роторный или спиральный, так же «критичен» к направлению вращения вала (винта).
    Следует заметить, что когда производители компрессоров, спиральных и винтовых, заявляют о «непрерывности» подачи сжатого газа в нагнетательный объем компрессора, в отличие от поршневых технологий, то они несколько лукавят. Сжатый газ в спиральных и винтовых компрессорах поступает в нагнетающий объем так же «порционно», как и в поршневых компрессорах, за один цикл вращения вала – одна порция сжатого газа.
    Условной новинкой в массовом компрессоростроении является появление «линейных» компрессоров. Слово «линейный» обозначает в буквальном смысле отсутствие в таком компрессоре вращающегося вала. Движение поршня в цилиндре осуществляется при помощи управляемых электромагнитов, перемещающих шток, на котором закреплён поршень. Миниатюризация электронных схем управления токами соленоидной катушки (катушка соленоидного клапана) и использование технологий частотно-импульсных преобразований позволило существенно удешевить «соленоидные» электродвигатели (микродвигатели) и допустить их массовое применение. Пока массовое внедрение в производство «линейных» компрессоров ограничивается применением в бытовой холодильной технике.
    Разные типы компрессоров имеют одну общую проблему — тепло, которое выделяется при процессе сжатия газов, при работе сжимающих механизмов (силы трения и противодействия), при работе приводящих в действие компрессоры двигателей. Поэтому если работа холодильных компрессоров рассматривается, как только «сжимающее устройство», в отрыве от требуемых на работу компрессора энергозатрат и теплового вреда, наносимого окружающей среде, то такое положение дел явно неправомерно.

главный инженер Новиков В.В.,
академический советник Международной Академии Холода