Sprężarki wirnikowe

Główne elementy sprężarki wirnikowej

      Układ przepływowy stopnia sprężarki wirnikowej jest złożony w ogólnym przypadku z kierownicy wstępnej, wirującego wieńca łopatkowego i kierownicy końcowej, przy czym stopień jest poprzedzony kolektorem (konfuzorem) wlotowym oraz zakończony kolektorem zbiorczym.


Schemat sprężarek rotacyjnych

Poszczególne elementy przepływowego stopnia spełniają następujące główne zadania:

- kolektor wlotowy, nazywany też konfuzorem wlotowym (konfuzor inaczej dysza - przeciwieństwo dyfuzora), doprowadza sprężany czynnik do stopnia oraz nadaje mu żądaną prędkość; - kierownica wstępna wytwarza na wlocie do wieńca wirujacego specjalne pole prędkości czynnika, tj. przyspiesza go i odpowiedni skierowuje; - wirujący wieniec łopatkowy przekazuje energię czynnikowi roboczemu od silnika napędowego; - kierownica końcowa, czyli dyfuzor, zamienia energię kinetyczna jaka ma czynnik na wylocie z wieńca wirującego, na energię ciśnienia; - kolektor zbiorczy wyprowadza sprężony czynnik z maszyny; kolektor może być tak ukształtowany, że odgrywa równocześnie rolę dyfuzora.


Schemat konstrukcji jednostopniowych sprężarek promieniowych i osiowych

W maszynach jednostopniowych spotyka się często konstrukcje uproszczone, w których nie występują poszczególne elementy, dzięki czemu uzyskuje się maszyny prostsze, lżejsze i tańsze, ale o obniżonej sprawności. Z kolei w sprężarkach wielostopniowych elementy wylotowe stopnia poprzedzającego odgrywają jednocześnie rolę elementów wlotowych stopnia następnego, przez co łączna liczba elementów części przepływowej jest mniejsza.

Typowy przykład konstrukcji jednostopniowej sprężarki promieniowej. Wirnik jest tu podwieszony na końcówce wału podpartego na łożyskach nośnych i ustalonego w łożysku oporowym, umieszczonym w stojaku łożyskowym.


Jednostopniowa sprężarka promieniowa

Przy wymaganych dużych przyrostach ciśnienia buduje się sprężarki wielostopniowe z dwoma lub większą liczbą wirników osadzonych na wspólnym wale. Wymaga to zastosowania kanałów nawrotnych, kierujących gaz do przekroju wlotowego stopnia następnego. Koła wirnikowe wraz z wałem stanowią wirnik sprężarki, który jest wsparty na łożyskach nośnych ślizgowych lub - w mniejszych sprężarkach - tocznych. Siły osiowe działające na wirnik są przenoszone przez łożysko oporowe oraz częściowo przez tłok odciążający, na który działa różnica ciśnień (pomiędzy ciśnieniem za ostatnim stopniem sprężarki a ciśnieniem doprowadzonym najczęściej z króćca ssawnego). Siła osiowa od tłoka odciążającego jest, oczywiście, skierowana przeciwnie niż siły osiowe w stopniach sprężarki. Dyfuzory oraz kanały nawrotne są związane z kadłubem sprężarki. Dla zmniejszenia do minimum przecieków gazu do atmosfery oraz przepływu gazu między stopniami stosuje się uszczelnienia (dławnice) labiryntowe w szczelinach między elementami wirującymi i nieruchomymi sprężarki.


Wielostopniowa sprężarka promieniowa

Schemat konstrukcyjny wielostopniowej sprężarki osiowej. Budowa sprężarki osiowej jest bardzo zbliżona do bębnowych (reakcyjnych) turbin parowych. W układzie przepływowym występują tu wszystkie wymienione poprzednio części, przy czym nowym elementem jest grupa jednorodnych stopni sprężarkowych. Kierownica końcowa stopnia poprzedzającego jest tu jednocześnie kierownicą wstępną stopnia następnego.


Jednostopniowa sprężarka osiowa