Come realizzare la regolazione continua del volume dell'aria nel compressore a vite
1. Caratteristiche del compressore a vite
I compressori a vite sono composti da una coppia di viti femmina e maschio parallele e intersecate.Trovano largo impiego in impianti di refrigerazione di medie e grandi dimensioni o compressori di gas di processo in impianti chimici e di raffinazione.La compressione a vite è divisa in due tipi: vite singola e doppia vite.Il compressore a vite si riferisce solitamente al compressore a doppia vite.I compressori a vite hanno le seguenti caratteristiche:
(1) Il compressore a vite ha una struttura semplice e un numero limitato di parti.Non sono presenti parti soggette ad usura come valvole, fasce elastiche, rotori, cuscinetti, ecc. e la sua robustezza e resistenza all'usura sono relativamente elevate.
(2) Il compressore a vite ha le caratteristiche della trasmissione forzata del gas, ovvero il volume di scarico non è quasi influenzato dalla pressione di scarico, non si verificano picchi quando il volume di scarico è piccolo e può comunque mantenere la pressione in un ampio intervallo delle condizioni di lavoro.Maggiore efficienza.
(3) Il compressore a vite non è molto sensibile ai colpi d'ariete e può essere raffreddato mediante iniezione d'olio.Pertanto, a parità di rapporto di pressione, la temperatura di scarico è molto inferiore a quella del tipo a pistone, quindi il rapporto di pressione a stadio singolo è elevato.
(4) La regolazione della valvola a cassetto viene adottata per realizzare una regolazione continua dell'energia.
2. Principio di regolazione della valvola a cassetto del compressore a vite
La valvola a cassetto viene utilizzata per il controllo continuo della capacità.Durante l'avvio normale, questo componente non viene caricato.La valvola a cassetto è controllata dal micropannello di controllo attraverso la pressione dell'olio, modificando in definitiva la capacità di lavoro del compressore.
La valvola a cassetto di regolazione della capacità è un componente strutturale utilizzato per regolare la portata volumetrica in un compressore a vite.Sebbene esistano molti metodi per regolare la portata volumetrica di un compressore a vite, il metodo di regolazione mediante una valvola a cassetto è stato ampiamente utilizzato, soprattutto nello stampaggio a iniezione.Particolarmente apprezzati sono i compressori a vite per la refrigerazione e di processo.Come mostrato nella Figura 1, questo metodo di regolazione consiste nell'installare una valvola a cassetto di regolazione sul corpo del compressore a vite e farla diventare parte del corpo del compressore.Si trova all'intersezione dei due cerchi interni sul lato ad alta pressione del corpo e può muoversi avanti e indietro in una direzione parallela all'asse del cilindro.
Il principio della valvola a cassetto per regolare la portata volumetrica del compressore a vite si basa sulle caratteristiche del processo di lavoro del compressore a vite.In un compressore a vite, mentre il rotore ruota, la pressione del gas compresso aumenta gradualmente lungo l'asse del rotore.In termini di posizione spaziale, si sposta gradualmente dall'estremità di aspirazione del compressore all'estremità di scarico.Dopo l'apertura del lato ad alta pressione del corpo, quando i due rotori iniziano a ingranare e cercano di aumentare la pressione del gas, parte del gas passerà attraverso l'apertura.Ovviamente la quantità di gas bypassato è correlata alla lunghezza dell'apertura.Quando la linea di contatto si sposta fino alla fine dell'apertura, il gas rimanente è completamente racchiuso e in questo punto inizia il processo di compressione interna.Il lavoro svolto dal compressore a vite sul gas di bypass dall'apertura viene utilizzato solo per scaricarlo.Pertanto, il consumo energetico del compressore è principalmente la somma del lavoro svolto per comprimere il gas finalmente scaricato e del lavoro di attrito meccanico.Pertanto, quando la valvola a cassetto di regolazione della capacità viene utilizzata per regolare la portata volumetrica del compressore a vite, il compressore può mantenere un'efficienza elevata nelle condizioni di regolazione.
Nei compressori reali generalmente non si tratta di un foro nell'involucro, ma di una struttura porosa.La valvola a cassetto si muove in una scanalatura sotto il rotore e consente la regolazione continua della dimensione dell'apertura.Il gas scaricato dall'apertura ritornerà alla bocca di aspirazione del compressore.Poiché il compressore in realtà non lavora su questa parte del gas, la sua temperatura non aumenta, quindi non è necessario raffreddarla prima di raggiungere il gas principale nella porta di aspirazione..
La valvola a cassetto può muoversi in qualsiasi direzione in base ai requisiti del sistema di controllo.Ci sono molti modi per guidarlo.Il metodo più comune consiste nell'utilizzare un cilindro idraulico e il sistema dell'olio del compressore a vite stesso fornisce la pressione dell'olio richiesta.In alcune macchine, la valvola a cassetto è azionata da un motore ridotto.
In teoria, la bobina dovrebbe avere la stessa lunghezza del rotore.Allo stesso modo, la distanza richiesta affinché la valvola a cassetto si sposti dal pieno carico al carico vuoto deve essere la stessa del rotore e anche il cilindro idraulico deve avere la stessa lunghezza.Tuttavia, la pratica ha dimostrato che anche se la lunghezza della valvola a cassetto è leggermente più corta, si possono comunque ottenere buone caratteristiche di regolazione.Questo perché quando l'apertura di bypass si apre per la prima volta vicino alla faccia dell'estremità di aspirazione, la sua area è molto piccola, la pressione del gas è molto piccola in questo momento e anche il tempo impiegato dai denti che ingranano il rotore per attraversare l'apertura è anch'esso molto breve, quindi verrà scaricata solo una piccola quantità di parte del gas.Pertanto, la lunghezza effettiva della valvola a cassetto può essere ridotta a circa il 70% della lunghezza della sezione operativa del rotore, e la restante parte può essere resa fissa, riducendo così l'ingombro complessivo del compressore.
Le caratteristiche della valvola a cassetto di regolazione della capacità varieranno in base al diametro del rotore.Questo perché l'area della luce di bypass causata dal movimento della valvola a cassetto è proporzionale al quadrato del diametro del rotore, mentre il volume del gas nella camera di compressione è proporzionale al diametro del rotore.Proporzionale al cubo di .È interessante notare che quando il compressore comprime il gas, aumenta anche la pressione dell'olio iniettato, ed eventualmente lo scarica insieme al gas.Affinché l'olio possa fuoriuscire continuamente, è necessario riservare un determinato volume di scarico.Altrimenti, in condizioni di completo assenza di carico, l'olio si accumulerà nella camera di compressione, impedendo al compressore d'aria di continuare a funzionare.Affinché l'olio possa essere scaricato in modo continuo, di solito è necessaria una portata volumetrica di almeno il 10% circa.In alcuni casi la portata volumetrica del compressore deve essere zero.A questo punto, di solito viene predisposto un tubo di bypass tra l'aspirazione e lo scarico.Quando è richiesto un carico completamente nullo, il tubo di bypass viene aperto per collegare l'aspirazione e lo scarico..
Quando si utilizza una valvola a cassetto di regolazione della capacità per regolare il flusso volumetrico di un compressore a vite, la situazione ideale è mantenere il rapporto di pressione interna lo stesso di quello a pieno carico durante il processo di regolazione.Tuttavia, è ovvio che quando la valvola a cassetto si muove e la portata volumetrica del compressore diminuisce, la lunghezza di lavoro effettiva della vite diminuisce e anche il tempo del processo di compressione interna diminuisce, quindi il rapporto di pressione interna deve essere ridotto.
Nella versione attuale, la valvola a cassetto è dotata di un foro di scarico radiale, che si muove assialmente con la valvola a cassetto.In questo modo, da un lato, viene ridotta la lunghezza effettiva del rotore della macchina a vite e, dall'altro, viene ridotto anche l'orifizio di scarico radiale, in modo da prolungare il tempo del processo di compressione interna e aumentare il rapporto di compressione interna.Quando l'orifizio di scarico radiale sulla valvola a cassetto e l'orifizio di scarico assiale sul coperchio terminale sono realizzati con rapporti di pressione interna diversi, il rapporto di pressione interna può essere mantenuto uguale a quello del pieno carico durante il processo di regolazione entro un certo intervallo .Stesso.
Quando la valvola a cassetto di regolazione del volume viene utilizzata per modificare contemporaneamente la dimensione dell'orifizio di scarico radiale della macchina a vite e la lunghezza effettiva della sezione di lavoro del rotore, il rapporto tra il consumo energetico della macchina a vite e la portata volumetrica rientra nel flusso volumetrico intervallo di regolazione del 100-50%.La potenza consumata diminuisce quasi in proporzione alla diminuzione della portata volumetrica, indicando una buona economia di regolazione della valvola a cassetto.Vale la pena notare che nella fase successiva del movimento della valvola a cassetto, il rapporto di pressione interna continuerà a diminuire fino a ridursi a 1. Ciò fa sì che il consumo energetico e la curva della portata volumetrica in questo momento si discostino in una certa misura rispetto al situazione ideale.L'entità della deviazione dipende dal rapporto di pressione esterna della macchina a vite.Se la pressione esterna determinata dalle condizioni di movimento è relativamente piccola, il consumo energetico a vuoto della macchina a vite può essere solo il 20% di quello a pieno carico, mentre quando la pressione esterna è relativamente elevata può raggiungere il 35%.Da qui si può vedere che un vantaggio significativo dell'utilizzo di una valvola a cassetto di capacità è che la potenza di avviamento della macchina a vite è molto piccola.
Quando viene utilizzata la struttura della valvola a cassetto di regolazione, la superficie superiore della valvola a cassetto funge da parte del cilindro del compressore a vite.Sulla valvola a cassetto è presente un orifizio di scarico e la sua parte inferiore funge anche da guida per il movimento assiale, quindi i requisiti di precisione della lavorazione sono molto elevati., che comporterà un aumento dei costi di produzione.Soprattutto nei piccoli compressori a vite, il costo di lavorazione della valvola a cassetto rappresenta una quota importante.Inoltre, per garantire il funzionamento affidabile della macchina a vite, lo spazio tra la valvola a cassetto e il rotore è solitamente maggiore dello spazio tra il foro del cilindro e il rotore.Nelle piccole macchine a vite, questo aumento del divario influirà anche sulle prestazioni del compressore.Grave declino.Per superare gli inconvenienti sopra menzionati, nella progettazione di piccole macchine a vite, possono essere utilizzate anche numerose valvole di regolazione a cassetto, semplici ed economiche.
Un design semplice della valvola a spola con fori di bypass nella parete del cilindro che corrispondono alla forma elicoidale del rotore, consentendo al gas di fuoriuscire da questi fori quando non sono coperti.La valvola a cassetto utilizzata è una “valvola rotativa” con corpo valvola a spirale.Quando ruota, può coprire o aprire il foro di bypass collegato alla camera di compressione.Poiché in questo momento la valvola a cassetto deve solo ruotare, la lunghezza complessiva del compressore può essere notevolmente ridotta.Questo schema di progettazione può fornire efficacemente un adeguamento continuo della capacità.Tuttavia, poiché la dimensione del foro di scarico rimane invariata, il rapporto di pressione interna diminuirà quando inizia lo scarico.Allo stesso tempo, a causa della presenza del foro di bypass sulla parete del cilindro, si forma un certo "volume libero".Il gas all'interno di questo volume subirà ripetutamente processi di compressione ed espansione, con conseguente riduzione dell'efficienza volumetrica e adiabatica del compressore.
3. Il processo di regolazione della valvola a cassetto del compressore a vite
Spostando la valvola a cassetto a sinistra e a destra, il volume di compressione effettivo viene aumentato o diminuito e il volume di erogazione del gas viene regolato.Durante il caricamento: il pistone si sposta a sinistra e la valvola a cassetto si sposta a sinistra e il volume di erogazione del gas aumenta;durante lo scarico: il pistone si sposta verso destra e la valvola a cassetto si sposta verso destra e il volume di erogazione del gas diminuisce.
4. Prospettive applicative della regolazione della valvola a cassetto del compressore a vite
Generalmente, i compressori a vite senza olio non utilizzano un dispositivo di regolazione della capacità per regolare la valvola a cassetto.Questo perché la camera di compressione di questo tipo di compressori non solo è priva di olio ma è anche ad alta temperatura.Ciò rende tecnicamente difficile l'impiego di dispositivi con valvola a cassetto di regolazione.
Nei compressori d'aria a vite a iniezione d'olio, poiché il mezzo compresso rimane invariato e le condizioni operative sono fisse, il dispositivo di regolazione della capacità della valvola a cassetto solitamente non viene utilizzato.Un motore a frequenza variabile viene solitamente utilizzato per rendere la struttura del compressore il più semplice possibile e adattarsi alle esigenze della produzione di massa..
Vale la pena sottolineare che grazie al dispositivo di regolazione della capacità che regola la valvola a cassetto, il compressore può mantenere un'elevata efficienza in condizioni operative regolate.Negli ultimi anni, dispositivi di regolazione della capacità sono stati utilizzati anche nei compressori a vite senza olio e nei compressori d'aria a vite a iniezione di olio.Regola la tendenza della valvola a cassetto.
Nei compressori di processo e di refrigerazione a vite a iniezione d'olio, le valvole a cassetto di regolazione della capacità vengono comunemente utilizzate per regolare la portata volumetrica del compressore a vite.Sebbene questo metodo di regolazione del volume di scarico sia relativamente complesso, può regolare in modo continuo e continuo il volume di scarico e anche l'efficienza è elevata.
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