[Compressor de Ar] Conhecimento Básico

Um compressor de ar é o principal componente de um sistema de fornecimento de ar. É um dispositivo que converte energia mecânica de um motor principal (geralmente um motor elétrico) em energia de pressão de gás, servindo como gerador pneumático de ar comprimido.

Por ser um tipo de maquinaria elétrica, o compressor reduz o volume do gás e aumenta a pressão, gerando uma certa quantidade de energia cinética que pode ser utilizada como energia mecânica ou para outros fins.

O diagrama esquemático do sistema de ar comprimido é mostrado abaixo:

1. Classificação por definição:

1) Compressor de ar volumétrico: Reduz o volume do gás e aumenta a pressão do gás.

Converte energia mecânica em energia potencial.

Compressor alternativo: O volume de trabalho muda periodicamente, enquanto a posição espacial permanece inalterada.

Compressor Rotativo: O volume de trabalho muda periodicamente e a posição espacial muda.

2) Compressor Dinâmico

Aumenta a velocidade de movimento das moléculas de gás, convertendo a energia cinética das moléculas de gás em energia de pressão de gás, aumentando assim a pressão do gás comprimido.

Energia Cinética → Energia Potencial

Compressor centrífugo:é um tipo de compressor de velocidade. Neste dispositivo existem um ou mais impulsores giratórios (as pás geralmente ficam nas laterais) que aceleram o gás. O fluxo principal é radial.

2. Classificação por Pressão de Descarga

1）Soprador: 0,01 ～ 0,1 MPa

2) Baixa pressão: 0,2 ～ 1,0 MPa

3) Pressão Média: 1 ～ 10 MPa

4）Alta pressão: 10 ～ 100 MPa

5） Pressão ultra-alta: > 100 MPa

3. Classificação por Deslocamento

Miniatura: < 1 m³/min

Pequeno: 1 ～ 10 m³/min

Médio: 10 ～ 100 m³/min

Grande: > 100 m³/min

4. Classificação por Método de Resfriamento

1）Refrigerado a ar: Usa ar como meio de resfriamento e completa a circulação de ar com seu próprio ventilador de resfriamento.

2) Resfriado a água: Utiliza água como meio de resfriamento, equipado com uma torre de resfriamento dedicada ou um sistema especial de circulação de água de resfriamento.

5. Classificação por Método de Lubrificação

1) Lubrificado com óleo

um. Compressor com injeção de óleo

b. Compressor de micro-óleo

2) Lubrificado sem óleo

um. Lubrificado com água

b. Parafuso seco

c. Pistão isento de óleo

d. Centrífuga

3. Princípio de funcionamento dos compressores de ar

1. Compressor de ar de pistão

Quando o pistão se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior do cilindro, o volume dentro do cilindro aumenta e a pressão cai.

Quando a pressão dentro do cilindro cai abaixo da pressão atmosférica externa, o ar externo abre a válvula de admissão contra a tensão da mola sob a diferença de pressão e entra no cilindro (a válvula de escape permanece fechada).

Quando o pistão atinge o ponto morto inferior, o cilindro é preenchido com ar e sua pressão é igual à pressão atmosférica externa. Devido ao equilíbrio de pressão, a mola da válvula fecha a válvula de admissão, completando o curso de admissão.

À medida que o pistão se move para cima, do ponto morto inferior para o ponto morto superior, as válvulas de admissão e de escape são fechadas e o ar dentro do cilindro é comprimido.

Com o movimento ascendente do pistão, o volume do cilindro diminui continuamente e a pressão do ar comprimido aumenta cada vez mais. Este é o curso de compressão.

Quando a pressão do gás comprimido excede a força combinada da tensão da mola da válvula e a pressão no tubo de descarga, a válvula de escape abre e o ar comprimido é descarregado através do tubo de descarga até que o pistão atinja o ponto morto superior.

Neste ponto, a maior parte do ar comprimido do cilindro é descarregada, a pressão cai drasticamente e a válvula de escape fecha sob a tensão da mola.Este é o curso de descarga.

O pistão então se move para baixo novamente, aspirando ar fresco e iniciando o próximo ciclo.

O compressor de ar de pistão opera em ciclos repetidos de admissão, compressão e descarga.

Nota: Os compressores de ar de pistão no mercado de baixa pressão estão sendo gradualmente substituídos por compressores de ar de parafuso, portanto, apenas é necessário um conhecimento básico.

Os compressores de ar de parafuso são classificados em dois tipos:

compressores de ar de parafuso duplo e compressores de ar de parafuso único.

1) Princípio de funcionamento e introdução do compressor de ar de parafuso duplo

Um compressor de ar de parafuso duplo consiste em um par de rotores (ou parafusos) macho e fêmea paralelos e entrelaçados girando dentro do cilindro.

Isto cria mudanças periódicas de volume nos espaços entre as ranhuras do rotor, de modo que o ar é continuamente transportado axialmente do lado de sucção para o lado de descarga.

Desta forma, os processos de admissão, compressão e descarga do compressor de ar parafuso são concluídos.

A entrada e a saída de ar estão localizadas em extremidades opostas do compressor.

As ranhuras do rotor fêmea e os dentes do rotor macho são acionados para girar pelo motor principal.

2) Princípio de funcionamento e introdução do compressor de ar de parafuso único

Um compressor de ar de parafuso único é caracterizado por ter apenas um rotor de parafuso.

Na prática, porém, ele possui três eixos giratórios: um rotor de parafuso e duas rodas estreladas (engrenagens planetárias) perpendiculares ao rotor de parafuso. Como membro da família de compressores de ar de parafuso, o compressor de ar de parafuso único oferece vantagens semelhantes às do compressor de ar de parafuso duplo.

um. Muitas peças móveis:

O compressor de ar de parafuso único possui três eixos giratórios.

Além disso, a rigidez do rotor de parafuso e das rodas estreladas (engrenagens planetárias) difere muito, levando a deformações irregulares durante a operação. Isso torna difícil garantir um engrenamento preciso, resultando em baixa eficiência volumétrica. 4.000 horas de operação, a vazão diminui em média de 5% a 10%. Portanto, o compressor de ar de parafuso único tem uma eficiência econômica muito baixa em aplicações industriais.

b. O material das rodas estreladas (engrenagens planetárias) precisa de mais melhorias.

Como um dos principais componentes de um compressor de parafuso único, as rodas estreladas funcionam principalmente como vedações. Se forem usadas rodas estreladas de aço, o grande coeficiente de expansão térmica e o volume de expansão do aço exigem uma folga relativamente grande entre as rodas estreladas e o parafuso. ao aumento de vazamentos internos e redução da eficiência.Reparos frequentes também aumentam a carga de trabalho do pessoal de manutenção e os custos de manutenção.Encontrar um material com alta resistência, baixa expansão e alta resistência ao desgaste tornou-se outro grande problema para os fabricantes.No entanto, dado o progresso atual na ciência dos materiais, uma solução fundamental é improvável no curto prazo.

c. O perfil do parafuso precisa de maior otimização.Devido aos dois problemas acima e à falta de soluções eficazes no futuro próximo, a promoção de compressores de ar de parafuso único é limitada.Portanto, as instituições de pesquisa e os principais fabricantes de compressores de ar não investiram muito na pesquisa de perfis de parafuso único e nenhum progresso significativo foi feito.

Em resumo, do ponto de vista do desenvolvimento tecnológico atual, os compressores de ar de parafuso duplo não são apenas tecnologicamente avançados, mas também totalmente maduros em aplicações práticas.

3. Compressor Centrífugo

Em um compressor centrífugo, o impulsor com pás gira no eixo do compressor.

O gás que entra no impulsor é levado a girar pelas pás, ganhando um aumento na energia cinética (velocidade) e na pressão estática (pressão). O gás então sai do impulsor e entra no difusor, onde a velocidade do gás é convertida em pressão, aumentando ainda mais a pressão.

4. Compressor de ar tipo vórtice

Um compressor de ar tipo Vortex consiste em dois scrolls com perfis de equação de dupla função: um scroll orbital e um scroll fixo, entrelaçados entre si. Durante o processo de admissão, compressão e descarga, o scroll fixo é montado na estrutura, enquanto o scroll orbital é acionado por um eixo excêntrico e restringido por um mecanismo anti-rotação. Ele executa um movimento orbital com um pequeno raio em torno do centro do círculo base do scroll fixo. O gás é aspirado através do filtro de ar na periferia do scroll fixo. À medida que o eixo excêntrico gira, o gás é gradualmente comprimido em várias câmaras de compressão em forma de crescente formadas pela órbita em malha e pelos rolos fixos, e então descarregado continuamente através do orifício axial na parte central do rolo fixo.

5. Compressor de ar de palhetas

Um rotor é instalado excentricamente na câmara de compressão. Existem 4 a 6 palhetas no rotor que podem deslizar axialmente em direção ao centro do rotor.