В жидкостно-кольцевых компрессорах основными элементами являются вращающиеся роторы и циркулирующая в замкнутом контуре жидкость, которые обеспечивают эффективную и длительную работу оборудования. Водокольцевые установки часто применяют совместно с водокольцевыми вакуумными насосами. Схожий принцип работы позволяет легко подключать насос к компрессору и облегчает обслуживание всей системы.
Применяют водокольцевые компрессоры:
- в нефтегазовой промышленности для сжатия факельных газов с последующей их утилизацией;
- в химпроме для создания гексан-дикарбоновой кислоты и при сжатии масляного газа, газообразного хлора и сухого водорода;
- на объектах – для утилизации отработанных газов в соляных шахтах;
- на предприятиях целлюлозно-бумажного комплекса;
- в деревообработке – при сушке древесины;
- в медицине или фармацевтике – в камерах очистки лекарственных препаратов;
- в строительной и пищевой промышленности – при организации пневматических транспортных систем;
- на производстве удобрений.
Как устроены жидкостно-кольцевые компрессоры
Водокольцевые пневмокомпрессоры имеют аналогичное устройство, как и вакуум-насосы. В конструкцию входят:
- цилиндрический корпус из стали или легированного чугуна – это основа для фиксации остальных компонентов;
- торцевые крышки – нужны для герметизации компрессора и облегчения доступа к ключевым узлам при проведении ремонтных работ;
- ротор с лопатками;
- электромотор – на 220 или 380 В. Передает крутящий момент на вал ротора;
- барабан с отверстиями;
- всасывающая и нагнетающая трубы.
Лопатки бывают изогнутыми или прямыми. Они нужны для создания внутри корпуса полостей, в которых и происходит сжатие воздуха. Водяные каналы насоса заполнены водой или аналогичной по свойствам технической жидкостью.
Выходная трубка из барабана спущена в специальную емкость – приемник отработанной воды. В верхней части корпуса есть выходной патрубок для выпуска сжатого воздуха.
Как работает жидкостно-кольцевой компрессор
Принцип работы водокольцевого оборудования основан на вращении эксцентрично расположенного ротора с закрепленными на нем лопатками. Полости между колесом и цилиндром заполнены технической жидкостью. Когда ротор набирает определенную скорость, он захватывает жидкость и перемещает ее по направлению вращения. В результате образуются кольца, соответствующие профилю цилиндрического корпуса.
Между ротором и кольцами остается пространство, оно делится на фрагменты лопастями. Эти полости при вращении ротора то увеличиваются, то уменьшаются. В момент увеличения они захватывают воздух, а в момент уменьшения – сжимают и перемещают его к выходному штуцеру.
Сжатый воздух выделяет тепло, из-за чего нагревается техническая жидкость и корпус. Для поддержания допустимой температуры, жидкость должна своевременно охлаждаться. Поэтому в процессе циркуляции ее регулярно отделяется в сток, там охлаждается и снова поступает в компрессор.
Во время охлаждении воздуха производится его очистка от пыли, посторонних газообразных примесей. Поэтому жидкостный контур компрессора считается дополнительным фильтром.
Виды жидкостно-кольцевых компрессоров
Водокольцевые нагнетатели делят на три класса:
- водокольцевые вакуумные насосы;
- водокольцевые компрессоры;
- водокольцевые насосы двойного действия.
В основе каждого типа устройств лежит система из вращающегося ротора с лопастями и жидкостной среды. Различия могут заключаться в форме и размерах корпуса, сложности ротора, мощности электромотора.
Водокольцевые нагнетатели бывают одноступенчатыми или многоступенчатыми. В первом случае в рабочем цикле участвует одна рабочая камера. Такие аппараты просты, надежны, но малопроизводительны.
В многоступенчатых компрессорах две и более камер, есть предохранительные клапаны для предотвращения обратного удара. Воздух последовательно сжимается в каждой ступени, это позволяет получить на выходе более высокое давление.
Особенностью жидкостно-кольцевых нагнетателей считают повышенную устойчивость к загрязненным средам. Вода хорошо очищает сжатый воздух от примесей и предотвращает перегрев деталей компрессора.
Плюсы и минусы водокольцевых компрессоров
В составе жидкостно-кольцевых компрессоров нет сложных деталей и узлов: электромагнитных клапанов, распределительных механизмов. Поэтому пневмоагрегаты надежные, часто применяются в тяжелых условиях.
В пневмокомпрессорах минимум трущихся элементов, которые быстро изнашиваются во время вращения деталей. Один из дополнительных преимущества водокольцевого компрессора – простота обслуживания и ремонта, не требуется часто проводить плановое ТО.
Дополнительные преимущества оборудования:
- высокая производительность;
- малое энергопотребление – при условии средней загрузки;
- стабильная поддержка установленного давления на выходе;
- не требуются специальные смазки, трение сглаживает сама рабочая жидкость;
- экологичность выходящего из штуцера воздуха;
- малая температура сжатого воздуха на выходе, так как избыточное тепло забирает вода.
Производительные компрессоры могут работать практически автономно по 8-12 часов в день и более. Встроенный блок управления отслеживает параметры и режим работы агрегата, при сильном перегреве деталей питание пневмокомпрессора будет автоматически отключено.
Недостатки водокольцевых компрессоров:
- требуется регулярно следить за уровнем жидкости в аппарате и своевременно доливать ее;
- перегрев воды влияет на ее свойства плохо сказывается на производительности оборудования;
- присутствует вероятность возникновения кавитации, избавиться от нее можно только дополнительным охлаждением жидкости;
- на стенках рабочей камеры откладывается накипь, которую следует периодически удалять;
- высока стоимость мощных двухступенчатых моделей.