Compresorul cu spirale (Scroll)

Compresorul cu spirale (Scroll)

Aceasta masina a fost inventata si brevetata in S.U.A. in 1905 si dezvoltata ulterior tot in S.U.A. in anii 1970. Pentru prima data au fost utilizate in frigidere casnice (de putere frigorifica redusa) de firma DWM-Copeland, iar apoi in climatizare de firma Trane care le-a folosit si in grupuri de racire a apei cu puterea frigorifica de 35 kW. Totusi nu exista nici un impediment pentru realizarea unor asemenea compresoare de puteri frigorifice mai mari.

La ora actuala cele mai numeroase utilizari ale acestor compresoare se intalnesc in conditionarea aerului.

Un compresor Scroll este prezentat in figura 1.22. Piesele principale sunt practic din doua spirale una in alta.

Spirala superioara unde se gaseste orificiul de refulare este fixa, in timp ce spirala inferioara este antrenata intr-o miscare orbitala. Aspiratia se realizeaza prin zona periferica, iar refularea prin orificiul situat in centrul spiralei fixe.

Spirala fixa este prezentata in figura 1.23, iar spirala mobila este prezentata in figura 1.24.

Modul de functionare al acestor tipuri de compresoare este ilustrat in figura 1.25.

- aspiratia in timpul deplasarii spiralei inferioare se formeaza doua zone prin care sunt aspirati vaporii de agent frigorific pana in momentul in care cele doua zone se inchid;

- comprimarea miscarea spiralei antreneaza vaporii spre zona centrala, iar volumul ocupat de vapori se reduce treptat ceea ce produce comprimarea acestora;

- refularea vaporii comprimati sunt evacuati prin orificiul din zona centrala.

Se observa ca in timpul functionarii, cele trei faze (aspiratia, comprimarea si refularea) se desfasoara simultan, simetric si continuu, ceea ce reprezinta o caracteristica importanta a acestui tip de compresor, care va fi supus unei variatii a cuplului mai redusa decat in cazul compresorului cu piston.

Compresorul nu necsita supape, fiind suficienta o simpla clapeta unisens, care sa impiedice reantoarcerea vaporilor refulati. Raportul de comprimare este fix, iar coeficientul de debit este foarte bun, pentru ca nu exista spatiu mort.

Compresorul nu prezinta decat trei piese in miscare, dar pune probleme deosebite din urmatoarele puncte de vedere: etanseitate axiala, etanseitate radiala si evitarea rotatiei inverse a spiralei mobile.

- Etanseitatea axiala este esentiala tinand seama de suprafata spiralei mobile si de fortele de presiune axiale datorate comprimarii, care tind sa departeze spirala mobila de cea fixa. Principalii constructori utilizeaza diverse metode pentru rezolvarea acestei probleme:

- Aplicarea unei presiuni de vapori pe spatele spiralei fixe, pentru a o impinge spre cea mobila. in acest scop in zona de inceput a comprimarii se practica un mic orificiu in spirala fixa, care prezinta totusi o usoara capacitate de deplasare axiala. Presiunea practicata trebuie sa fie suficient de mare ca sa poata asigura etansarea, dar nu prea mare pentru a nu provoca piederi datorate frecarilor excesive dintre cele doua spirale. La oprirea compresorului, cele doua spirale nu sunt in contact, ceea ce reduce cuplul de pornire.

- Aplicarea unei forte elastice asupra spiralei mobile, prin intermediul unui resort;

- Etanseitatea radiala adica etanseitatea care trebuie sa existe la contactul dintre cele doua spirale. Pentru aceasta problema exista de asemenea doua solutii tehnice:

- Prin antrenarea excentrica libera a spiralei mobile, de catre arborele motor, situatie in care forta centrifuga asigura contactul permanent dintre spiarale in as afel incat spirala mobila sa ramana concentrica cu cea fixa;

- Prin antrenarea spiralei mobile, utilizand ca piesa intermediara o maselota cu excentric de tipul celei prezentate in figura 1.26. Antrenarea spiralei se realizeaza excentric fata de axul acesteia, care pivoteaza in orificiul prevazut in acest scop in corpul maselotei. Deplasarea maselotei este limitata cu ajutorul unui stift.

Aceasta solutie permite curatarea spiralei mobile in cazul prezentei nedorite de lichid sau impuritati solide, evitandu-se astfel distrugerea compresorului.

- Dispozitivul antirotatie solutia de antrenare a spiralei mobile, prezentata anterior, caracteristica pentru compresoare ermetice asigura rotatia spiralei in sensul dorit. La compresoarele deschise se utilizeaza alte solutii tehnice care sa realizeze acelasi efect.

- Ungerea este asigurata de o pompa centrifugala imersata in baia de ulei din carter. Uleiul circula prin canale practicate in arborele de antrenare asigurand ungerea palierelor arborelui, dar si palierul spiralei mobile. Uleiul antrenat de vapori asigura lubrifierea zonei de contact dintre spirale.