§ 17.5. КОЛОВРАТНЫЙ КОМПРЕССОР

Коловратный компрессор типа Рутс (рис. 17.4), применяемый при невысоких давлениях, действует аналогично коловратному насосу, т. е. порция газа переносится между зубьями ротора при постоянном объёме, а сжатие газа происходит в момент, когда рабочая камера сообщается с нагнетательной стороной машины.

Рис. 17.4. Схемы коловратных нагнетателей: а - двухлопастного; б - трёхлопастного

Вследствие малого числа зубьев передача равномерного вращения от одногоротора к другому становится затруднительной. Вследствие малого числа зубьев передача равномерного вращения от одного ротора к другому становится затруднительной. Передача осуществляется зубчатой парой, расположенной вне компрессора, а между роторами сохраняется зазор в 0,1 - 0,2 мм, что позволяет избежать их износа и необходимости вводить в компрессор смазку. Это - важное достоинство таких машин, используемых в качестве газодувок и вакуумных насосов там, где присутствие масла в сжимаемом газе недопустимо. С другой стороны, они пригодны для нагнетания запылённого газа.

Коловратные компрессоры широко используются для наддува двигателей внутреннего сгорания. Их главное достоинство - надёжность и долговечность благодаря исключительной простоте конструкции. Объёмный расход газа на входе - от 10 до 60000 м³/ ч, в вакуум - насосах - до 100 тыс. м³/ ч. Степени повышения давления - до 1,4, в редких случаях до 1,8. При более высоких отношениях (примерно до 2,5) применяется двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением.

Для уменьшения пульсации газа и снижения уровня шума зубья роторов имеют спиральную форму. Существуют секционные машины, роторы секций в которых насажены на вал со смещением на 45 -60 ° . С этой же целью кромки входного и выходного окон в цилиндрах делают наклонными.

Рабочий объём компрессора

где Δ- разность между площадью круга радиусом R,описанного сечением ротора, перпендикулярным к его оси, и площадью этого сечения; l- длина ротора; Θ- коэффициент использования сечения цилиндра (для двухзубых роторов Θ= 0,51 - 0,59, для трёхзубых Θ= 0,49 - 0,52). Коэффициент объёмного расхода газа зависит от степени повышения давления (λ= 0.60 - 0,90).

Поскольку процесс нагнетания в рассматриваемых машинах протекает без внутреннего сжатия, то полезной мощностью будет изохорическая мощность (как в насосах):

Мощность на валу нагнетателя определяется посредством КПД (который можно назвать изохорическим)^[XXXV]:

где η= 0,87 - 0,94. При расчётах мощности коловратого компрессора можно также исходить из адиабатической мощности, используя адиабатический КПД η= 0,5 - 0,7.