zobacz artykuł w formie pdf zobacz pdfa  zobacz pdfa  

Sprężarka czy też zespół sprężarek wymuszają przepływ czynnika chłodzącego w instalacji i są odpowiedzialne za odpowiednie sprężenia czynnika.

Trzy rodzaje

Wyróżniamy sprężarki:

* Hermetyczne
Elektryczny silnik napędowy jest umieszczony w jednej stalowej i hermetycznej obudowie; wał sprężarki połączony jest bezpośrednio z wałem silnika elektrycznego (bez przekładni); sprężarki tego typu smarowane są odśrodkowo poprzez otwory nawiercone w wale, silnik elektryczny chłodzony jest zasysanymi parami czynnika chłodniczego; urządzenia te są bezobsługowe i nienaprawialne, jedyną czynnością serwisową może być wymiana oleju w większych sprężarkach; stosowane w lodówkach, zamrażarkach, małych instalacjach chłodniczych, klimatyzatorach, małych agregatach sprężarkowo-skraplających itp. do kilkudziesięciu kW chłodu.

* Półhermetyczne
Elektryczny silnik napędowy jest umieszczony w rozbieralnej obudowie połączonej z karterem sprężarki, czynnik chłodniczy zasysany jest przez króciec w obudowie silnika, przez co uzwojenia silnika są chłodzone przegrzanymi parami; wał silnika jest połączony z wałem sprężarki we wspólnej obudowie; sprężarka jest smarowana układem z pompą olejową; urządzenia są rozbieralne i da się je naprawić; stosowane w instalacjach o średniej wydajności chłodniczej (od kilkudziesięciu do ok. 200 kW chłodu).

* Dławnicowe
Napędzane z zewnątrz poprzez wał korbowy wychodzący z karteru sprężarki, uszczelniony dławnicą; rozwiązanie takie stosuje się przy sprężarkach freonowych o bardzo dużej wydajności chłodniczej (powyżej 200 kW), wszystkich sprężarkach amoniakalnych (amoniak przy pewnych stężeniach w mieszaninach z tlenem stanowi mieszankę wybuchową, stąd dla bezpieczeństwa separuje się obiegi chłodnicze od urządzeń elektrycznych, takich jak np. elektryczny silnik napędowy) oraz sprężarkach napędzanych od innych silników niż elektryczne (jak choćby sprężarki klimatyzacji samochodowej); dławnica wprowadza małe, dodatkowe zapotrzebowanie energetyczne, gdyż generowane są w niej opory tarcia.

Szczelność
O ile układy chłodnicze ze sprężarkami hermetycznymi i półhermetycznymi można wykonać jako szczelne, o tyle instalacje ze sprężarkami dławnicowymi nigdy w 100% szczelne nie są, a to za sprawą dławnicy, która zawsze przepuszcza pewną ilość czynnika chłodniczego. Dlatego też tego typu sprężarki nie są stosowane w instalacjach z freonami wieloskładnikowymi (oznaczone dużą literą alfabetu rzymskiego, np. R407C, R410A, za to nie jest mieszaniną R134a), gdyż podczas eksploatacji w instalacji niehermetycznej trudno określić, który składnik mieszaniny emigrował w większym stopniu niż inny i po pewnym czasie eksploatacji czynnik chłodniczy zmieniłby w znacznym stopniu swoje właściwości termodynamiczne, także smarne, uniemożliwiając efektywne wykorzystanie takiej instalacji chłodniczej.
A przy okazji mała podpowiedź dla kierowców samochodów wyposażonych w działającą instalację klimatyzacyjną. Dławnica, prócz systemu pierścieni i sprężyn dociskowych, uszczelniana jest olejem zawartym w instalacji chłodniczej (stąd jego niewielka migracja). Dlatego warto, nawet w zimę, przez 10 minut raz na tydzień załączyć klimatyzację auta (jeśli pozwala na to automatyka), by podczas pracy dławnica się „przesmarowała”. Dzięki temu zabiegowi zmniejszymy częstotliwość dopełniania instalacji klimatyzacyjnej czynnikiem chłodniczym.
W zdecydowanej większości otaczają nas sprężarki hermetyczne zainstalowane w klimatyzatorach, pompach ciepła i oczywiście lodówkach. Tym rodzajem sprężarek zajmę się w artykule.

Tłok w sprężarce
Przez dziesięciolecia królowały sprężarki tłokowe. Jedynym innym rozwiązaniem stosowanym w układach chłodniczych były sprężarki turbinowe konstrukcyjnie zbliżone do sprężarek turbinowych silników lotniczych. Zwykle składały się z kilku stopni sprężarek osiowych i promieniowych (odśrodkowych). Stosowane były wyłącznie w bardzo dużych instalacjach chłodniczych o stałych dobowych wydajnościach chłodniczych.
Gwałtowny rozwój technologiczny w latach 80. ubiegłego stulecia sprawił, że obecnie sprężarki tłokowe zostały nieco wyparte z rynku do instalacji typowo chłodniczych. Jedynie odmiana wielotłoczkowa (w budowie przypomina wielotłoczkową pompę hydraulicznych instalacji siłowych) znalazła zastosowanie w instalacjach klimatyzacyjnych samochodów. Typowe sprężarki tłokowe do złudzenia przypominają swoją budową tłokowe, spalinowe silniki stosowane w motoryzacji. Posiadają analogiczny cylinder, podobny tłok i analogiczny układ korbowy. Różnice to przede wszystkim układ zaworów samoczynnych sprężynowych, a co za tym idzie – brak w nich układów rozrządu. Dużo prostszy jest układ smarowania. W większych sprężarkach stosowano analogiczny układ wymuszania smarowania sprężarki co w silnikach spalinowych, prostsze (hermetyczne) posiadały układ odśrodkowego smarowania sprężarki. Ponieważ olejem smarowane są także samoczynne zawory sprężynowe, w konstrukcji tłoków zrezygnowano z zastosowania pierścieni zbierających. Część oleju smarującego gładź cylindra przedostaje się na stronę tłoczną sprężarki smaruje zawory i wraz z czynnikiem krąży w instalacji, wracając do karteru sprężarki.
W sprężarkach tłokowych z reguły nie występują układy chłodzenia cylindrów i oczywiście w porównaniu do silników spalinowych brak jest układów zasilania paliwem i jego zapłonu.

Do największych zalet tego typu sprężarek należą:

* prosta konstrukcja,
* łatwa płynna (krokowa) regulacja wydajności chłodniczej w układach sprężarek wielotłokowych,
* duża uniwersalność zastosowania z uwagi na samoczynne dostosowanie cyklu sprężania do aktualnego stopnia sprężania.
Podstawowe wady to:
* duże opory przepływu podczas zasysania pary czynnika chłodniczego,
* duża wrażliwość na zassanie pary mokrej,
* spore opory biegu jałowego,
* duża przestrzeń szkodliwa,
* brak możliwości regulacji wydajności chłodniczej sprężarek jednotłokowych (z uwagi na wytrzymałość układów zaworowych w zasadzie nie stosuje się do tych sprężarek układów inwerterowych),
* przez długi czas znaczna awaryjność zaworów (problem ten został wyeliminowany wraz z postępem technologicznym w metalurgii),
* spore gabaryty,
* duża emisja drgań.

Wady te były na tyle istotne, że wciąż poszukiwano nowych rozwiązań konstrukcyjnych. Kluczem ich wprowadzenia było wprowadzenie do powszechnej eksploatacji obrabiarek metalu sterowanych numerycznie. Umożliwiły one masową produkcję precyzyjnych elementów metalowych o skomplikowanych kształtach wielokrzywiznowych oraz precyzyjnego spasowania powierzchni. Wraz z rozwojem technologicznym w obróbce metali weszły do eksploatacji sprężarki chłodnicze rotacyjne, czyli łopatkowe, spiralne i śrubowe.

Sprężanie rotowane
Pierwsze sprężarki łopatkowe stosowane w klimatyzacji były modyfikacją chłodnicznyc. Zbudowane są z cylindrycznej komory sprężania, w której mimośrodowo obraca się tłok. Strona tłoczna od ssawnej rozdzielona jest łopatką z jednej strony umieszczonej w korpusie sprężarki, z drugiej strony łopatka oparta była o tłok cylindra, dociskana przez układ sprężynowy.
Sprężarka miała wiele zalet. Przede wszystkim obracający się tłok wykonywał jednocześnie proces ssania gazu i sprężania wcześniej zassanej porcji. Stąd w stosunku do tradycyjnych sprężarek tłokowych przy tej samej wydajności chłodniczej sprężarki te mają mniejsze gabaryty. Inne zalety to: niskie opory tłoczenia, niska wrażliwość na zassanie pary mokrej, duża sprawność, mała przestrzeń szkodliwa (tworzy ją przestrzeń zaworu tłocznego i łopatki), brak zawodów ssawnych, niska emisja drgań, mała ilość części ruchomych, łatwa do zastosowania inwerterowa regulacja wydajności chłodniczej. Jedyną zasadniczą wadą sprężarki jest trwałość łopatki rozdzielającej stronę tłoczną od ssawnej i problem jej uszczelnienia wynikający z tego, że łopatka ślizga się po tłoku przy zmiennym kącie przylegania. Stąd sprężarki tego typu stosowano głównie w klimatyzacji (nieduży stopień sprężania).
W następnej części omówione zostaną kolejne typy sprężarek.
Piotr Celmer

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij