kompressor

Stor kompressor i koksverk
Elektrisk stempelkompressor med kjele for trykkluftproduksjon

En kompressor ( kompressor ) er en maskin ( fluid energy machine ) som en lukket gass mekanisk arbeider mating; Kompressorer for komprimering av gasser som brukes. De øker trykket og tettheten av gassen. Maskiner der lav komprimering er en bivirkning ved transport av gasser kalles ventilatorer eller blåser og regnes vanligvis ikke blant kompressorene. Maskiner som øker væsketrykket kalles pumper . Kompressorer som genererer undertrykk (vakuum) og virker mot lufttrykket kalles vakuumpumper .

Grunnleggende

Hvis volumet av en gass reduseres ved å komprimere den, snakker man om kompresjon eller kompresjon. Tilsvarende enheter kalles kompressorer eller kompressorer. Under kompresjonsprosesser, et eksisterende inntaksvolum V 1 komprimeres til et mindre volum V 2 med driftstrykk p 1 . Det er et økt trykk p 2 i det mindre volum V 2 , og gassen varmes opp under komprimeringsprosessen.

Siden volumet synker under kompresjon, er det avgjørende å indikere den respektive trykkstatus for volumstrømmen. De vanlige spesifikasjonene er sugevolumstrøm (basert på sugetrykk p 1 ), utløpsvolumstrøm (basert på sluttrykket p 2 ) og standard volumstrøm (basert på standardtilstanden p = 101,3 kPa, T = 293,15 K = 20 ° C).

For komprimeringsoperasjoner, skal gjenværende konstant temperatur være Boyles lov .

Ved anvendelse av denne loven må det sikres at p 1 og p 2 er et absolutt press. Imidlertid refererer alle trykkspesifikasjoner for pneumatiske systemer til overtrykket Pe sammenlignet med atmosfæretrykk. Ellers vil trykkinformasjon være spesielt merket.

  • Trykkspesifikasjoner i pneumatikk er relatert til overtrykk
  • Trykkmålere i pneumatikk er satt til overtrykk

Leveringsmengde og driftstrykk

Det oppnåelige trykket og leveringsmengden brukes til å identifisere en kompressor. Leveringsmengden er volumet av gass som frigjøres per periode; For små systemer er den gitt i liter / min, ellers i m 3 / min. Ofte vanlig, men misvisende, er spesifikasjonen av den (teoretiske) sugekraften som et produkt av hastighet og forskyvning . Det sier ingenting om den faktiske leveringshastigheten, siden den volumetriske fyllingsgraden er neglisjert.

Parametere

  • Leveringsmengde - volum av dispensert væske per tidsenhet.
  • Driftstrykk - oppnåelig overtrykk.
  • Trykkforhold = sluttrykk / sugetrykk
  • Leveringshastighet - Beskriver forholdet mellom den formidlede og den teoretisk mulige (på grunn av geometrien) volumstrøm.

For å kunne sammenligne kompressorer av forskjellige typer og driftspunkter bedre, blir standard volumstrøm ofte vurdert. Dette er volumstrømmen til kompressoren konvertert til standardforhold (temperatur, trykk, fuktighet).

Design

Mobil byggeplasskompressor, rundt 1910, med forbrenningsmotor
Rotorblåsere for racingbruk

Stempelkompressorer

Det skilles mellom stempelkompressorer og roterende lappekompressorer.

I stempelkompressorer suges gassen i en sylinder inn i arbeidsområdet av et stempel som beveger seg frem og tilbake, hvor det komprimeres og deretter drives ut igjen. Disse kompressorene fungerer syklisk, har lave volumstrømmer og høyt trykkforhold . Sugeventilene er automatisk betjenende plateventiler.

Det finnes forskjellige typer roterende stempel eller roterende kompressorer ( rotvifte , vingekompressor, skruekompressor, rullekompressor ). Felles for dem er at arbeidsområdet er dannet mellom huset og en eller flere forskyvere (roterende stempler) som roterer eller beveger seg på en sirkulær bane. Gassen suges inn og drives ut gjennom spalter som stempelet åpnes og lukkes når det beveger seg.

Skruekompressorer

De to rotorene til en skruekompressor
Modell av en skruekompressor fra Kaeser Kompressoren

Skruekompressoren tilhører gruppen av roterende kompressorer med to aksler og med intern kompresjon. Den har en enkel struktur, små dimensjoner, en liten masse, ensartet, pulsasjonsfri levering og jevn gang fordi den mangler oscillerende masser og kontrollelementer. Den når opptil 30 bar overtrykk.

historie

Ideen om å bygge en skruekompressor kom opp i 1878, men overflatenes geometri kunne ikke opprettes på grunn av tekniske vanskeligheter. Omtrent et halvt århundre senere, i 1930, var de tekniske forutsetningene for å produsere den kompliserte skrugeometrien på plass. I 1955 klarte en svensk ingeniør ved navn Alfred Lysholm å produsere og med suksess bruke verdens første skruekompressor. I utgangspunktet kunne imidlertid ikke kompressoren seire over den konvensjonelle stempelkompressoren. De interne tapene ved skruene var for store til å snakke om en effektiv kompressor og fremfor alt et alternativ til stempelkompressoren. Ytterligere 40 år måtte gå før det avgjørende poenget med å forbedre effektiviteten til slutt ble funnet. Oljeinjeksjon i kompressortrinnet reduserer tapshastigheten betraktelig og fungerer samtidig som kjøling for kompressorblokken. I tillegg kunne rullelager da brukes i stedet for glidelager som hadde vært vanlig fram til da . Samlet sett førte denne kunnskapen til veldig enkelt bygget, men robuste kompressorer. Skruekompressorer har nå bevist sin verdi - rundt halvparten av alle kompressorer som for tiden er i bruk er skruekompressorer.

funksjonalitet

To rotorer anordnet parallelt, mekanisk (vanligvis med et par gir) tvangskoblede rotorer med sammenlåsende, spiralformede tenner i et hus er hjertet i dette systemet. Ved rullelinjen mellom de to akslene (punktet der de to spiralformede akslingene berører) er passasjen for mediet som skal transporteres mekanisk lukket (av fortanningen). Mediet er plassert i tannkanalene og holdes i det av husveggen. Den formidles i aksial retning. Det er åpninger for innløpet (sugesiden) og utløpet (trykksiden) i huset på de to endeflatene på aksene. Lengden på rotorene, tennens stigning og innløps- og utløpsåpningene må justeres slik at det ikke er noen direkte passering fra trykket til sugesiden, dvs. ingen tilbakestrømning kan oppstå. Bortsett fra tapene, er volumstrømmen til mediet proporsjonal med hastigheten .

Mediet (for eksempel luft) strømmer inn i tannhjulene på sugesiden til giret lukkes ved rullepunktet når det dreies videre på sugesiden. Den danner nå en spiralformet luftslange rundt rotoren . Ved ytterligere rotasjon åpner fortanningen på trykksiden, og luften pumpes ut av maskinen ved ytterligere rotasjon.

For å oppnå i stor grad impulsfri kompresjon med høy effektivitet, må luften allerede være komprimert i kompressoren slik at trykket ved slutten av kompresjonen er mest mulig lik trykket på trykksiden. I tillegg slippes gassen ikke umiddelbart ut til trykksiden. En vegg er i motsetning til åpningen av tannpassasjen. Når akselen fortsetter å rotere, reduseres volumet på luftslangen fordi den praktisk talt presses mot veggen og komprimeres. Nå, avhengig av ønsket trykk, kan denne trykkluftslangen frigjøres før eller senere. Graden av kompresjon bestemmes derfor av størrelsen og arrangementet av utløpsåpningen.

En annen mulighet for intern komprimering av luften er å endre fortanningens stigning, som i dette tilfellet avtar mot trykksiden. Hvis luftslangen beveger seg til trykksiden, reduseres volumet med en fallende skråning.

Turbokompressor

Aksialkompressor. De stående bladene er statorer .
kvalitativ representasjon

Med turbokompressorer tilsettes energi til den flytende væsken av en roterende rotor i henhold til lovene i fluidmekanikken. Denne designen fungerer kontinuerlig og er preget av en lav trykkøkning per trinn og høyt volumgjennomstrømning. Radiale og aksiale kompressorer er de to hovedtypene turbokompressor. Med aksiale kompressorer flyter gassen som skal komprimeres gjennom kompressoren i en retning parallell med aksen. Med en radiell kompressor strømmer gassen aksialt inn i pumpehjulet til kompressortrinnet og avbøyes deretter utover (radialt). Med sentrifugalkompressorer i flere trinn er det derfor nødvendig med en avbøyning av strømningen etter hvert trinn.

Disse kompressorene brukes for eksempel i turboladere for eksosgasser (hovedsakelig som radiale kompressorer) eller i turbinjetmotorer (for det meste som aksialkompressorer). Her øker imidlertid ikke trykket på grunn av innsnevringskanals tverrsnitt, men snarere på grunn av det faktum at rommet mellom bladene til en slik kompressor har form av en diffusor . Her øker trykket og temperaturen mens hastigheten synker. I den roterende delen av et kompressortrinn (løpehjul, rotor) returneres den kinetiske energien som kreves for ytterligere trykkoppbygging til luften.

Transonic kompressor

En transonisk kompressor forstås som en turbokompressor med aksial eller radiell utforming der strømningshastigheten i det relative systemet (observatøren "sitter på det roterende rotorbladet) i det minste lokalt overstiger lydhastigheten. De fremre trinnene til moderne kompressorer i flymotorer og gassturbiner er vanligvis designet for å være transonic, ettersom temperaturene her fortsatt er lave og et høyere Mach-tall oppnås med samme strømningshastighet . Mach-tallet er forholdet mellom strømningshastigheten og lydhastigheten; sistnevnte er en funksjon av temperaturen og den kjemiske sammensetningen av gassen.

Fordelen med transoniske kompressorer er de høye effekttetthetene, noe som er spesielt viktig for flymotorkompressorer, siden systemet er veldig kompakt. Disse kompressorene er preget av komplekse kompresjonsanleggssystemer, noe som gjør utformingen og stabil drift av kompressoren mye vanskeligere. En annen ulempe er de høye tapene forbundet med kompresjonsstøtene, som bare kan motvirkes av komplekse tredimensjonale blader og sofistikerte profiler. Vanligvis er de første trinnene av lavtrykkskompressoren i motorer konstruert transonic på grunn av rotorenes store diameter og hastigheten på alle enhetene på akselen.

Andre typer kompressorer

Klassifisering

Volumstrøm og sluttrykk

Turbokompressorer leverer store volumstrømmer ved lavt kompresjonstrykk, kompressorer med positiv fortrengning gir høyt kompresjonstrykk ved lav gjennomstrømning.

Olje fri

Kompressortyper kan også deles inn i oljesmurte og oljefrie kompressorer.

Åpen eller hermetisk

I kjøleteknologi skiller man også mellom:

  • Helt hermetiske kompressorer - motoren og kompressoren er plassert i et innkapslet, sveiset hus og er i direkte kontakt med kjølemediet ; huset kan ikke åpnes for reparasjoner
  • Semi-hermetiske kompressorer - motor og kompressor er plassert i samme hus, huset kan demonteres og repareres fullstendig ved hjelp av skruedekselet
  • Åpne kompressorer - kompressoren drives av belter, tannhjul eller gir, huset kan demonteres og repareres fullstendig ved hjelp av skruedekselet

Kjøretyper

Driften med elektriske motorer muliggjør variabel hastighet i et bredt spekter og dermed kontrollerbarheten for leveransemengden. Vedlikeholdskostnadene er lave, men driftskostnadene avhenger av strømprisen.

Når den drives av en forbrenningsmotor , er kontrollerbarheten sterkt begrenset, siden forbrenningsmotorer bare kan brukes effektivt og i lang tid i et bestemt hastighetsområde. I mellomtiden er kompressorer drevet av gassmotorer også tilgjengelige som kraftvarmesystemer . Den lave gassprisen i forhold til strømprisen betyr at driftskostnadene er lave. Hvis et kommersielt foretak med kontinuerlig behov for trykkluft kan bruke spillvarmen som genereres av forbrenningsmotoren og kompressoren til å varme opp bygningen, betaler de høyere investeringskostnadene seg på grunn av besparelsene i oppvarmingskostnadene.

applikasjoner

Se også

weblenker

Commons : Compressor  - samling av bilder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Verdichter  - forklaringer av betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser
Wiktionary: Compressor  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. " Effektive systemer ( Memento av den opprinnelige fra 04.08.2016 i Internet Archive ) Omtale: The arkivet koblingen ble automatisk satt inn og ennå ikke sjekket Vennligst sjekk den opprinnelige og arkivet kobling i henhold til. Instruksjoner og fjern deretter denne kunngjøringen. " Marani 04.08.2016. @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / marani.de
  2. Betydelige mennesker i historien av Atlas Copco-gruppen ( Memento av den opprinnelige fra 02.04.2016 i Internet Archive ) Omtale: Den arkivet koblingen ble satt inn automatisk og har ennå ikke blitt sjekket. Vennligst sjekk originalen og arkivlenken i henhold til instruksjonene, og fjern deretter denne meldingen. Atlas Copco Groups nettsted. Hentet 29. mai 2012. @1@ 2Mal: Webachiv / IABot / www.atlascopco.com
  3. Rapporter om kompressorsystemer med spillvarmeutnyttelse i energi og forvaltning , i Industrieanzeiger og på nettstedet Hannover Messe . åpnet i september 2016.