Устройство и принцип работы вихревого компрессора

Схема вихревого компрессора и движения газа внутриВихревой компрессор обычно изготавливается в двух вариантах: либо корпус с рабочим колесом образуют с электродвигателем моноблочную конструкцию и в этом случае привод  компрессора осуществляется напрямую без муфты, либо компрессор и электродвигатель располагаются отдельно друг от друга на общей раме и привод осуществляется через ременную передачу или муфту. Первый вариант расположения придает всей установке компактность,  второй — дает возможность заменять и ремонтировать в случае поломки электродвигатель без разбора самого компрессора.

Как же устроен вихревой компрессор? Компрессор состоит из рабочего колеса с лопатками, которое расположено внутри корпуса и крышки с малыми торцевыми зазорами. От величины зазоров напрямую зависит, какую максимальную производительность может выдать компрессор, однако минимальный предел ограничен в силу тепловых расширений корпуса, крышки и рабочего колеса во время работы, поскольку при работе происходит разогрев деталей от сжатого воздуха. В корпусе и (или) крышке компрессора выполнены рабочие кольцевые каналы определенной формы, а лопатки рабочего колеса имеют соответствующее кольцевым каналам геометрию и местоположение. Газ, двигаясь от области всасывания к области нагнетания, неоднократно заходит на лопатки рабочего колеса, получая от них подпитку энергии и выходя с них под действием центробежной силы к периферии, двигаясь в кольцевых каналах по спирали. Рабочие кольцевые каналы, как и лопатки, рассчитываются и выполняются по определенным зависимостям и правилам — это, пожалуй, самые сложные элементы конструкции вихревого компрессора. Благодаря разным формам кольцевых каналов и форм лопаток создаются компрессора на разные рабочие параметры (напор, производительность). Рабочие каналы в крышке и (или) корпусе прерываются отсекателями — элементами, по обе стороны от которых располагаются окна всасывания и нагнетания газа. Назначение отсекателя: предотвращать (отсекать) попадание сжатого газа в область всасывания. В силу конструктивных особенностей вихревой компрессор при работе создает аэродинамический шум преимущественно в среднечастотном диапазоне, но такой шум легче глушить, чем низкочастотный шум от поршневых и ротационных компрессоров. На входе во всасывающую часть компрессора часто ставят воздушный фильтр или фильтр-глушитель для шумоглушения и предотвращения попадания твердых частиц, которые в силу малых зазоров в компрессоре могут привести к заклиниванию колеса. Во время работы вихревого компрессора газ подается непрерывно, что позволяет обходиться без ресивера, а благодаря принципу работы и конструкции подаваемый газ не содержит масла и масляных паров в подаваемом воздухе и, кроме того, компрессор не требует установки масляных станций. В виду таких очевидных преимуществ вихревые компрессора могут и используются на станциях водоочистки, пневмотранспорта сыпучих пищевых продуктов и т.д.

Однако у вихревых компрессоров есть и недостаток — низкий КПД, который обусловлен конструкцией: часть горячего газа после сжатия поступает в межлопаточных пространствах на всасывание где происходит смешение горячего газа с новыми порциями  холодного газа который поступает  с  всасывания. Получается, что часть газа сжимается впустую: вместо его поступления к потребителю он вновь входит в рабочую часть компрессора для сжатия и, кроме того, ухудшает условия всасывания. Низкий КПД — единственная причина, которая сужает пределы использования вихревых компрессоров. Однако когда речь идет о малых мощностях, то дополнительные затраты мощности вследствие низкого КПД окупаются положительными свойствами вихревого компрессора, позволяя в целом сделать рабочий процесс проще и дешевле.