離心式空壓機(jī)的原理是通過(guò)葉片向空氣施加動(dòng)能,再通過(guò)擴(kuò)壓器將空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力。
一、離心式壓縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)
1、葉輪(葉片輪)
是向空氣施加動(dòng)能的部分,過(guò)去是以精密鑄造的方式生產(chǎn),但在開(kāi)發(fā)出高速5軸加工機(jī)后,更多采用切削加工的方式。這種方式的實(shí)際生產(chǎn)工時(shí)數(shù)少,成本低廉。
由于干螺桿壓縮機(jī)的螺桿與螺桿的接觸會(huì)燒焦并受損,因此對(duì)精度的管理很重要,但離心式壓縮機(jī)的葉輪即使與蝸殼發(fā)生稍許接觸也不致于燒焦并發(fā)生事故。運(yùn)轉(zhuǎn)中的葉輪由于離心力引起的形變或蝸殼的形變,致使實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)葉輪的出口并不存在縫隙。
2、擴(kuò)壓器
對(duì)葉輪加速的空氣進(jìn)行減速,并轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Φ难b置被稱(chēng)為擴(kuò)壓器。
如不帶葉片(無(wú)葉片式)則空氣多沿圓周方向流動(dòng),到達(dá)下游渦室(蝸殼)的距離變長(zhǎng)。一般地,通過(guò)安裝固定式葉片將氣流角度改變?yōu)檠匕霃椒较騺?lái)縮短通過(guò)的距離,減少通路的摩擦損失。該通路存在隧道式、葉片式、無(wú)葉片式等。
流體力學(xué)當(dāng)中,對(duì)空氣的減速要比加速困難。因此擴(kuò)壓器的改良開(kāi)發(fā)難度要高于旋轉(zhuǎn)葉輪的開(kāi)發(fā),目前在實(shí)際使用上的損失約在10%左右,還存在進(jìn)步的空間,有待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)改良。
二、離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)
離心式空壓機(jī)具有容積式所不具備的喘振特點(diǎn)。
當(dāng)流量減少到某個(gè)界限時(shí),擴(kuò)壓器及葉輪會(huì)出現(xiàn)失速(stall),下游的空氣開(kāi)始逆流向上游。在該流量界限下,排氣側(cè)空氣發(fā)生一次全量逆流,下游被壓縮的空氣在上游急劇膨脹,會(huì)產(chǎn)生爆炸音。該逆流使排氣側(cè)的壓力急劇下降,后又上升并再次發(fā)生逆流,這種振蕩現(xiàn)象被稱(chēng)為渦輪的喘振。
由于引起該現(xiàn)象的原因是擴(kuò)壓器或葉輪的失速,在葉輪施加的動(dòng)能被不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Φ那闆r下,失速的原因是過(guò)大的減速。一旦發(fā)生減量,擴(kuò)壓器這種一般減速器會(huì)先開(kāi)始失速,有的設(shè)計(jì)也有可能出現(xiàn)葉輪先失速的情況。
如要盡可能避免失速,可以減小擴(kuò)壓器或葉輪的減速比,但這樣會(huì)增加半徑方向上的長(zhǎng)度,通路內(nèi)的摩擦損失會(huì)隨著該長(zhǎng)度的增加而成比例增加。如何縮小進(jìn)氣殼(蝸殼)來(lái)有效地減速,是提高離心式空壓機(jī)性能技術(shù)的關(guān)鍵。
在相同條件下,即運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不改變轉(zhuǎn)數(shù)并減小流量,提高壓力比,則干螺桿壓縮機(jī)的排氣溫度會(huì)上升,螺桿會(huì)燒焦損傷,因此其帶有排氣溫度上升即觸發(fā)停機(jī)的an全裝置。離心式壓縮機(jī)也帶有避免喘振的控制裝置,但即使控制失效出現(xiàn)了喘振,一般也不會(huì)引起損傷,它會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)過(guò)大或逆流空氣溫度即進(jìn)氣溫度上升而停機(jī)。
三、離心式壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
①?zèng)]有磨損件,維護(hù)成本在壓縮機(jī)中z低,壽ming長(zhǎng);
②與螺桿式壓縮機(jī)相比,縫隙產(chǎn)生的泄露少,因此效率高;
③與干式螺桿壓縮機(jī)相比,零件數(shù)量及加工工時(shí)數(shù)少,加工精度要求不高,生產(chǎn)成本低。