Двигатель для компрессора

Приводные нагнетатели и то, с чем их едят.

Так, товарищи петролхэды, продолжаем экскурс в тему повышения мощности двигателя внутреннего сгорания по средствам наддува. С турбонагнетателем мы разобрались в предыдущем посте, сегодня поговорим про приводные нагнетатели.

Но сначала небольшое лирическое отступление. Многие ошибочно считают, что приводной нагнетатель = компрессор, но это является истиной лишь от части, по сути своей и турбина и электронаддув — тоже являются компрессорами. На самом деле все устройства так или иначе нагнетающие давление и есть компрессоры. Но Россия страна «первого впечатления», а первыми автомобилями хлынувшими к нам из-за железного занавеса стали автомобили Mercedes-Benz с заветной надписью Kompressor на крышке багажника. Отсюда и родилась традиция именовать автомобили оснащенные приводными нагнетателями — Компрессорными.

Так вот, приводные нагнетатели получили свое название из-за особого принципа работы. в отличии от турбонагнетателя, для создания повышенного давления во впуске, используется не энергия выпускных газов, а собственно коленчатый вал, со шкивом которого соединен ремнем компрессор ( на фото 3)

Разделяют 3 основных видов приводных компрессоров:

— Роторный, или компрессор внешнего сжатия. самый простой самый надежный и самый малоэффективный тип. Два соосных спиралевидных ротора, вращаясь затягивают воздух, поступивший в корпус компрессора, во впускной коллектор. Из-за того, что лопасти ротора недостаточно плотно прилегают друг другу, у такого типа компрессора невысокая степень наддува максимум 0,7 бар, но и этого вполне достаточно для повышения мощности двигателя на 30%.

-Винтовой тип. Смысл плюс минус тот же, но из-за более плотного прилегания спиралевидных роторов или лопастей, и более компактного корпуса, давление получается еще большим, порядка 1,7 — 2 бар.

— Центробежный. По сути свое та же турбина, только вместо горячей части, ролик с ремнем. В отличии от турбонаддува, у такого компрессора нет термонагруженности, вечных проблем со смазкой и т.д. Этот тип считается, самым дешевым, но в то же время как и турбобро страдает от недостатка давления на низких оборотах.

Основной плюс приводных нагнетателей их отдача на средних и низких оборотах вкупе с линейным повышением мощности без провалов и турбоямы. Так же к плюсам можно отнести бОльшую надежность, более простую схему установки.

А к минусам можно отнести повышенный шум, вибрации, большие габариты, а так же снижение отдачи двигателя на высоких оборотах.

Особенности применения разных типов нагнетателей

Компрессор. Сколько восторженных взглядов порой притягивает этот серенький девайс рядом с двигателем даже несмотря на то, что под капотом любого современного автомобиля есть узлы куда более сложные, высокотехнологичные и, как принято нынче говорить, навороченные! И все же при всей простоте и очевидности принципа работы этого прибора многие по-прежнему путаются в многообразии его вариантов. Какие из них вообще можно называть компрессорами! Чем они отличаются от нагнетателей? Ответ прост: ничем.

И компрессор, и нагнетатель — это любое устройство, предназначенное для увеличения давления воздуха. Даже турбокомпрессор (он же турбонагнетатель) – это тоже компрессор, хоть и с приводом от газовой турбины. Ну а супер-, турбо- и другие — всего лишь иностранные синонимы наших терминов. И по большому счету все эти "рутсы", "лисхольмы" и "компрексы" делают одну и ту же работу — сжимают воздух во впускном коллекторе двигателя, резко увеличивая его отдачу. Впрочем, делают они ее все-таки по-разному.

И когда мы решаем вопрос, какой именно нагнетатель наилучшим образом подходит нашему автомобилю, эти различия становятся для нас весьма существенными. Какие здесь возможны варианты? Конечно, самые простые (и по устройству, и в установке на двигатель) — это компрессоры с приводом от коленчатого вала. Абсолютным же рекордсменом по простоте можно, пожалуй, назвать приводной центробежник. Он, кстати, есть почти в любом серийном моторе — в виде помпы, которая перекачивает жидкость в системе охлаждения. Если мы вздумаем поставить подобную помпу во впускной тракт, ее придется сделать достаточно большой (особо мощные двигатели ежеминутно потребляют десятки килограммов воздуха), но принцип работы сохранится: рабочее тело (то есть воздух) попадает на вращающееся с большой скоростью колесо с лопатками и отбрасывается к его периферии. Здесь корпус-улитка собирает этот веерообразный поток в один патрубок, откуда он и отправляется в дальнейшее путешествие по интеркулерам, коллекторам и цилиндрам.

Насколько хорошо работает такая система?

Этот нагнетатель, обладающий высоким КПД (у лучших образцов он достигает 80%!), способен развивать значительное давление наддува и не требует чрезмерных затрат энергии на собственные нужды. Недостаток у него лишь один, но весьма серьезный — эффективность зависит от частоты вращения его колеса, а значит, и коленвала, с которым оно связано через редуктор с постоянным передаточным отношением. И зависимость эта, как говорят математики, существенно нелинейна: при увеличении оборотов, скажем, на двадцать процентов, давление наддува (а с ним и крутящий момент двигателя!) может вырасти раза в полтора. Соответственно, при снижении оборотов тяга так же быстро упадет, что субъективно воспринимается как полное ее исчезновение.

Означает ли это, что для автомобильных двигателей центробежный компрессор совершенно не годится?

Ни в коем случае! Дело в том, что такой недостаток этих нагнетателей квалифицированный установщик может превратить в достоинство. Представьте себе мотор, имеющий «низовые» настройки, — с узкими фазами, небольшим перекрытием клапанов (забегая чуть вперед, заметим, что это вообще идеальный вариант для форсировки наддувом любого типа), длинными коллекторами. Крутящий момент здесь может быть весьма большим, и его максимум, как правило, смещен в зону малых оборотов. Зато и кривая мощности у подобных агрегатов начинает загибаться очень рано — при 5000 об/мин и ниже.

Вот такой, казалось бы, вялый двигатель можно очень легко оживить при помощи точно подобранного центробежника. Если передаточное число привода (обычно оно определяется диаметрами приводных ремней) подстроить так, чтобы на оборотах, где естественное наполнение идет на спад, вдруг начинался резкий рост давления наддува, то крутящий момент продолжил бы расти и дальше. Правда, отодвинется ближе к правой части шкалы тахометра, но будет значительно выше. Естественно, вырастет и мощность.

Центробежник — штука выносливая, но он очень не любит работать на запертый выход, то есть при маленьких расходах воздуха и больших давлениях наддува. И бездумно уменьшая диаметр шкива на компрессоре (его обороты от этого увеличиваются), можно доиграться до помпажа, который сопровождается резким падением давления и хлопками. Кстати, с подобным явлением сталкиваются и некоторые особо забывчивые, пренебрегающие установкой blow off-клапана (это такое Expottereo, которое стравливает воздух с выхода компрессора на его вход при закрытии дроссельной заслонки). Без него первый же сброс газа на больших оборотах может привести к своеобразному короткому замыканию.

Если говорить о двигателе, то неприятные для него последствия — по другую сторону графика. Предположим, мы заставили компрессор хорошо „дуть“ в нижнем диапазоне оборотов и при этом не вывели его за границы устойчивой (без помпажа) работы. Но ведь развиваемое им давление прогрессивно (и, можно сказать, почти безгранично) увеличивается по мере раскрутки. Если не принять меры, то не исключен овербуст, детонация (весьма опасная на больших оборотах и давлениях!) и разные другие неприятности вплоть до разрушения поршней и шатунов.

Вот для приводных нагнетателей объемного типа (например, Roots или Lysholm) такая опасность практически исключена благодаря их замечательной линейности — каждому обороту вала соответствует строго определенное количество воздуха. Примерно постоянным, не зависящим от оборотов будет и давление. С приемлемой для практики точностью можно сказать, что его величина однозначно задается диаметром приводных шкивов, а уж их выбирают, исходя из типа компрессора. Например, компрессоры Roots, которые не умеют сжимать воздух в своих недрах, а только проталкивают его по прогонной части.

Но не зря говорят, что недостатки — это продолжение достоинств. Большое давление, которое развивают объемные нагнетатели на малых оборотах, здорово помогает при интенсивном разгоне на полном дросселе. Здесь оно обеспечивает отменное, очень ровное и длительное ускорение. А если мы отпустим педаль и захотим прокатиться не спеша, в экономичном режиме? Сэкономить помешает компрессор, который будет тратить значительную часть мощности двигателя на трение лопастей о корпус и бесполезное проталкивание сжатого воздуха через прикрытую дроссельную заслонку. Поэтому системы такого типа, как правило, делают отключаемыми при помощи специальной муфты сцепления.

Этого недостатка начисто лишены нагнетатели центробежные. Да, на малых оборотах развиваемое ими давление невелико, но и потери минимальны. Кстати, такое качество центробежников широко используется в поршневых авиационных моторах.

На взлетном режиме, когда мощность важнее экономичности, компрессор работает в полную силу. Но стоит лишь чуть уменьшить обороты, как избыточный наддув тут же пропадает, свободно вращающееся колесо нагнетателя почти не создает излишнего противления и практически не повышает аппетит двигателя. Несмотря на то, что в чистом виде на автомобилях она встречается не так уж и часто. Если вал центробежного компрессора соединить с турбиной, то получится турбонагнетатель. Именно этот прибор сегодня устанавливается на автомобили с наддувными двигателями.

Что можно сказать о системах такого типа? В первую очередь, наверное, что „турбо“ — это тема! Благодаря турбонаддуву мы можем добиться чрезвычайно высокого уровня форсировки, неплохой экономичности и получить двигатель, обладающий практически любым необходимым нам характером. Но прежде чем рассматривать особенности работы турбомоторов, уместно поговорить о том, что же такое хорошо подобранный нагнетатель. То, что прибор должен быть надежным и качественным, это понятно. Очевидно и то, что его КПД должен быть близким к максимально возможному — во всяком случае, на наиболее часто используемых скоростях и режимах.

По каким параметрам можно судить о пригодности компрессора для того или иного автомобиля?

Их много, но чтобы выделить самый главный, достаточно вспомнить принципы работы двигателя. Казалось бы, что общего между скромной 1,5- литровой „четверкой" компактного хэтчбека и 12-цилиндровым произведением искусства под капотом BMW или Ferrari? Эти агрегаты разительно отличаются и объемом, и мощностью, и оборотами, при которых она достигается. Буквально всем! Но есть и сходства. Во-первых, разные моторы одного поколения имеют близкий механический КПД.

То есть на трение колец и подшипников мы тратим примерно одинаковое количество процентов от полезной работы газа в цилиндрах. Во-вторых, эта самая работа, выполняемая каждым килограммом смеси воздуха и топлива, строго зависит от степени сжатия и температуры сгорания. Последняя же при нормальных регулировках системы питания почти идентична как для двигателя мопеда, так и для агрегата от болида Формулы 1. А это значит, что практически одинаковой будет и мощность на коленвале, развиваемая этим килограммом воздуха в смеси с топливом.

Все это вместе взятое имеет очень важные последствия. Оказывается, компрессору все равно, сколько клапанов, цилиндров и литров рабочего объема имеет мотор. Главное, чтобы он расходовал нужное количество воздуха, что, как мы выяснили, соответствует совершенно определенному количеству лошадей.

Выходит, что кроме оптимального давления для нагнетателя, по большому счету, важна лишь мощность, которую мы рассчитываем получить от надутого им двигателя. То есть если мотор нашей Лады под избыточным давлением 0,6 кг/см2 будет развивать 150 л. с. (а он на это вполне способен!), то турбокомпрессор КОЗ от популярных 150-сильных „Фольксвагенов" и „Ауди“ с шильдиком 1,8 Turbo на корме нам придется впору. Пусть наш агрегат выдаст эту мощность на чуть больших оборотах (объем-то меньше!), но все будет работать как надо: режимы нагнетателя будут точно такими же, как и у автомобиля-донора. Конечно, этим вариантом спектр возможностей не ограничивается. Но золотое правило работает почти в любом случае: если совпадают давление наддува и расходы воздуха, то компрессор нам, скорее всего, подойдет. Первый параметр можно измерить на оборудованном им живом моторе (или выяснить у тех, кто это делал), а второй определяется мощностью, которую легко узнать из каталога.

Остается выполнить лишь одно условие. Планируемое нами давление должен спокойно выдерживать двигатель. И если оно достаточно большое, то не обойтись без уменьшения степени сжатия — иначе возможна детонация. Для решения этой проблемы, как правило, приходится изменять и настройки системы управления, которая вдобавок должна обеспечивать форсированный мотор положенным объемом топлива.

Электрический наддув для авто на Arduino: миф или все возможно?

Начать свое повествование хочу с цитаты: «автомобиль — не роскошь, а средство передвижения». И действительно, на дорогах нашей страны с каждым годом автомобилей становится все больше, их поколения сменяются поколениями, модели моделями. В данном разнообразии очень легко запутаться, а вот выделиться из общего потока наоборот становится все сложнее и сложнее.

В данной статье я хочу рассказать о своих мыслях на тему изменения внутреннего облика автомобиля, а поможет мне в этом, как и во многом другом — микроэлектроника, в лице всем известного контроллера Arduino.

Итак, за время своего водительского стажа (порядка 8 лет) я успел испробовать на себе немалое число моделей автомобилей, находившихся либо в моей личной собственности, либо во владении родственников или друзей: ВАЗ 2109, 21099, 2112, Honda Accord, Honda Civic, Volkswagen Jetta, Mitsubishi Lancer X, Skoda Oktavia, BMW E34 и многие другие. Из всех авто, пожалуй, наиболее сильно мне запомнилась Honda Accord 1993 года выпуска, с замененным на неродной 200-сильный легендарный двигатель H22A, находящаяся в данной конфигурации в моем владении 2 долгих года. Что мне в ней нравилось — её характер, мотор с легкостью раскручивался до 7500 оборотов и обладал выраженным подхватом ровно с 4000 оборотов. Однако низов на нем не было, совсем!

Сегодня я езжу уже на другом автомобиле — Suzuki SX4, у него данная проблема носит еще более выраженный характер ввиду 1600 кубового всего 112 сильного двигателя и немалой массы в 1330 кг (вместе с водителем).

Отсутствие тяги на низких и средних оборотах — проблема практически всех современных малолитражных двигателей, в среднем до 3000 оборотов они не «едут» совсем — ускорения нет никакого, что несомненно неудобно ни в городе, ни на трассе.

По видимому такие настройки динамики вводятся авто производителями в угоду снижения токсичности выхлопа, расхода топлива и повышения надежности двигателей (искусственно заниженная мощность на низких оборотах продлевает жизнь всем трущимся деталям в двигателе).

Данная проблема кардинально решается несколькими методами:
— замена мотора на более объемный;
— установка небольшой турбины с ранним спулом (довольно популятный метод, дает эффект более объемного двигателя с 1500-2000 оборотов);
— установка объемного компрессора с приводом от коленчатого вала двигателя (дает эффект более объемного двигателя практически с холостых оборотов но занимает очень много места в подкапотном пространстве, метод практически не пользуется популярностью).

В один прекрасный день мне в голову пришла идея — а что если взять холодную часть турбины (центробежный компрессор) и вращать его крыльчатку не отработанными выхлопными газами и не при помощи ремня от коленчатого вала ДВС, а мощным электродвигателем, обороты которого можно менять при помощи электроники и выставлять такие, какие точно нужны для поддержания необходимого уровня наддува, а соответственно и мощности и крутящего момента автомобиля на любых (!) оборотах:

Данная идея относительно не нова — первые упоминания которые мне удалось найти о таких системах относятся к 2009 году — год разработки вспомогательного электрического наддува авто концерном Audi, в их системе электродвигатель вращает крыльчатку небольшого компрессора на оборотах до 3000 до включения основного турбокомпрессора, тем самым нивелируя эффект «турболага» — плохой отзывчивости мощного турбированного двигателя на низких оборотах. Система была продемонстрирована на модели Audi RS5 в 2012 году, но на конвейер так и не попала. Аналогичные системы планируются к разработке и другими авто производителями — ориентировочно такие системы увидят свет на серийных автомобилях в 2017-2019 годах.

А что если не ограничиться 3000 оборотами и крутить электродвигатель и дальше, до 4000 — 5000 оборотов? Таким образом можно перекрыть практически весь повседневный диапазон оборотов, использующийся при вождении автомобиля в 90% случаев.

Да, на это потребуется довольно большая мощность — по моим расчетам при частоте вращения коленчатого вала 4000 оборотов для ДВС объемом 1600 куб см и необходимого наддува в 0,4 бара (максимальный уровень наддува, поддерживаемый большинством штатных ЭБУ автомобилей без перепрошивки и внедрения в электронику авто) — отбираемая мощность на привод крыльчатки компрессора составит около 4,5 кВт (с учетом среднестатистического КПД центробежного компрессора в 50%).

В свободной продаже сейчас есть довольно мощные и в тоже время небольшие по габаритам автоавиамодельные бесколлекторные электродвигатели, развивают мощность в максимуме до 10-15 кВт и имеющие напряжение питания 50-70 вольт:

Недолго думая был куплен диагностический адаптер — ELM 327 bluetooth mini:

И на его основе сделан считыватель данных об оборотах и положении дроссельной заслонки двигателя. На фото по порядку: диагностический адаптер, arduino uno, простенький бесколлекторный двигатель и регулятор к нему.

Написан небольшой скетч для ардуино:

Скетч заработал сразу — моторчик при заведенном двигателе стал вращаться со скоростью, пропорциональной оборотам двигателя:

Теперь осталось дело за «малым» — собрать прототип устройства, которое будет нагнетать воздух в двигатель исходя из данных текущего положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.

Классификация компрессоров: типы и конструктивные различия компрессорных установок

В предыдущих темах были рассмотрены основные способы сжатия воздуха, виды и особенности компрессоров динамического действия, что такое масляный и безмасляный компрессор, различия между поршневыми и винтовыми аппаратами. В данной статье мы собрали воедино все виды классификаций компрессорных установок, ознакомившись с которыми, будет легче принять решение о покупке того или иного агрегата.

Компрессор – это энергетический аппарат, предназначенный для сжатия и подачи промышленных газов. Сфера применения компрессорного оборудования охватывает практически все виды деятельности: энергетику, машиностроение, добычу полезных ископаемых, сельское хозяйство, сферу услуг, пищевую отрасль и т.д. Производство постоянно усложняется, увеличиваются его темпы, соответственно, возникает необходимость в замене старого оборудования и применении новых энергоэффективных агрегатов.

На сегодняшний день существует два основных принципа действия компрессоров, по которым их классифицируют. Это – компрессоры объемного и динамического действия. Также, существует большое разнообразие моделей, вариантов их исполнения, применения, использования разных видов промышленных газов. Стремясь удовлетворить потребности конечных потребителей, производители регулярно пополняют и выпускают новые серии оборудования, повышают их производительность, улучшают конструктивные особенности.

Чтобы с легкостью разобраться в таком многообразии и правильно подобрать оборудование для производственного процесса, следует понимать принципы классификации компрессорных агрегатов, особенности и различия разных типов.

1 Классификация компрессоров по принципу действия:

• Объемные компрессоры,
• Динамические компрессоры.

1. Объемные компрессоры.

• поршневые;
• винтовые;
• шестеренчатые;
• роторно-пластинчатые;
• мембранные;
• жидкостно-кольцевые;
• спиральные.

Поршневые компрессоры

В поршневых аппаратах наиболее явно отражен принцип сжатия объемных компрессоров: работа поршня в цилиндре (который двигается возвратно-поступательными движениями) приводится в действие шатунным механизмом. В зависимости от положения поршня рабочая камера последовательно изменяет свой внутренний объем. Утечка рабочей среды в обратном направлении предотвращается односторонними клапанами.

• компрессоры одинарного или двойного действия. Во втором случае за один оборот вала выполняется два цикла сжатия: рабочий поршень во время движения делит камеру на две части. При поступательном движении поршня воздух заходит в одну часть камеры, где происходит его сжатие и подача в выходной патрубок. Параллельно вторая часть камеры заполняется газом из входного патрубка. Таким образом, за один оборот вала выполняется два цикла сжатия.
• Компрессоры по количеству цилиндров: одноцилиндровые, двухцилиндровые и т.д.
• Компрессоры по числу ступеней сжатия: одно-, двух-, многоступенчатые агрегаты. Количество пройденных цилиндров определяется количеством ступеней.
• Компрессоры по расположению цилиндров: горизонтальное расположение, вертикальное, оппозитное, V-образное, угловое.

• Группа бытового использования. Агрегаты имеют малый вес, небольшую производительность с рабочим давлением до 8 бар и компактные габариты. Срок службы таких агрегатов ограничивается 10 годами. Как правило, бытовые компрессоры мобильны и не требуют частого технического обслуживания. Их не рекомендуют использовать в промышленных целях, так как поломка или замена детали равноценна стоимости приобретения нового аппарата. Бытовые компрессоры применяют на садовых участках, в небольших мастерских, фермерских хозяйствах, в строительстве, СТО.
• Группа полупрофессиональных агрегатов. Компрессоры данного типа используют на предприятиях малого и среднего бизнеса. Рабочее давление таких моделей варьируется в диапазоне 16 бар, производительность по воздуху до 2 м3/мин. Однако полупрофессиональные модели достаточно шумные и не отличаются экономичностью. Рекомендовано к периодическому использованию.
• Группа промышленных агрегатов. Мощные компрессорные агрегаты для применения в различных отраслях промышленности и сферы услуг. Медицинские компрессоры высокого давления, а также агрегаты для работы во влажной и запыленной среде оснащаются шумоизолирующими кожухами. Максимальное рабочее давление на выходе таких аппаратов в диапазоне 60 бар. Оснащаются адсорбционными осушителями для осушения и очистки сжатого воздуха, системами фильтров.
• Агрегаты без смазки цилиндра. Компрессоры данного типа сжимают различные среды для производств, где требуются чистые газы без содержания масел. Аппараты не требуют частого сервиса.

Винтовые компрессоры

• Масляные и безмасляные компрессоры (по использованию смазочных веществ)
• Одновинтовые, двухвинтовые и т.д. (по количеству винтов).

Шестеренчатые компрессоры (ротационные)

Работу агрегатов данного типа обеспечивает пара шестерней, находящихся в зацеплении друг с другом, которые вращаются в противоположные стороны. В зависимости от модели компрессора такие шестерни могут иметь различное исполнение, в том числе быть выполненными в виде зубчатых колес. Срок службы агрегаты – 15-20 лет. Для снижения износа движущихся частей используются смазочные материалы. Аппараты используют в областях, где необходима подача газа под небольшим давлением.

Роторно-пластинчатые компрессоры (ротационные)

В аппаратах объёмного типа перемещение рабочей среды в цилиндрическом корпусе (статоре) происходит за счет вращения ротора с набором подвижных пластин, причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. Во время работы ротора центробежная сила отбрасывает пластины от центра и прижимает их к корпусу. Таким образом, в аппарате создаются подвижные рабочие отсеки, ограниченные корпусом ротора и соседними пластинами, в которых происходит сжатие воздуха. Для усиления прижатия пластин к стенкам корпуса могут использоваться специальные пружины. Масло, поступающее для смазки движущихся частей и охлаждения рабочей среды, обеспечивает также герметизацию зазоров между ротором, статором и торцевыми крышками.

Роторно-пластинчатые компрессоры отличаются пониженным уровнем шума, габаритными размерами, высоким давлением на выходе. Надежность агрегатов основывается на особенностях его конструкции, отсутствии большого количества движущихся частей, отсутствии осевых нагрузок, обильной смазкой.

Мембранные компрессоры

Конструкция мембранного аппарата содержит специальную эластичную мембрану, которая выполняет роль поршня. Изгибаясь в разные стороны, полимерная мембрана увеличивает или уменьшает объем рабочей камеры, в которой происходит процесс сжатия воздуха. При этом, рабочая среда в процессе сжатия контактирует только с камерой и мембраной, поэтому на выходе сжатый воздух не содержит масел и влаги.

• Пневматический мембранный компрессор
• Электрический мембранный компрессор
• Механический мембранный компрессор

Жидкостно-кольцевые компрессоры

Данные аппараты для работы используют вспомогательную жидкость. Конструкция жидкостно-кольцевых компрессоров включает цилиндрический корпус, внутри которого установлены пластины со смещенной осью относительно оси статора. Внутрь корпуса заливается вспомогательная жидкость. Во время вращения статора центробежная сила перемещает вспомогательную жидкость к стенкам корпуса, и она принимает кольцевую (опоясывающую) форму. Объем рабочих камер меняется при изменении оси ротора и статора.

В агрегатах данного типа рабочая среда неизменно контактирует со вспомогательной жидкостью, поэтому в пневматическую сеть необходимо включать сепаратор и фильтры очистки сжатого воздуха. Основное применение: перекачивание и сжимание всех сухих и влажных газов с попутной подачей жидкостей.

Спиральные компрессоры

Спиральный компрессор представляет собой аппарат объемного сжатия газа. Перемещение рабочей среды в аппаратах происходит за счет

• По расположению вала различают вертикальные и горизонтальные спиральные компрессоры.
• По числу ступеней ─ одно-, двух- и многоступенчатые.
• Вид исполнения: герметичный спиральный компрессор (в отличие от открытого или полугерметичного) исключает попадание газа из окружающей среды в компрессор и утечки сжимаемого газа из него.
• По наличию масла: масляный или безмасляный.

2. Динамические компрессоры

• Радиальные;
• Осевые;
• Струйные.

Радиальные (центробежные) компрессоры.

Конструкция аппарата состоит из корпуса, внутри которого находится рабочее колесо, установленное на валу. Свое название радиальные компрессоры получили по направлению движения рабочей среды. После начала движения колеса лопатки перемещают газ от оси в радиальных направлениях. Рабочей среде передается кинетическая энергия, которая частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Рабочие колеса могут иметь лопатки открытой или закрытой конструкции. Такие агрегаты малошумны, имеют компактные габариты, не подвержены сильной вибрации во время работы. Их используют для получения малозагрязненного сжатого воздуха в больших объемах. Применение: аэрация, пневмотранспорт, вентиляция и т.д.

Осевые компрессоры

Внутри корпуса компрессора на валу установлен ротор. При включении агрегата, поступающий воздух начинает движение в осевом направлении, проходит через ряд лопаток и претерпевает закручивание. Далее газ попадает в зону, где расположены ряды направляющих лопаток, которые выравнивают направление движение газа и выводят его через направляющие аппараты. Конструкция осевых компрессоров более сложная, чем у струйных или радиаторных аппаратов, однако они обладают большим КПД при одинаковых показателях напора воздуха. Применение: металлургия, газотурбинные установки, самолетостроение.

Струйные компрессоры

Аппараты представляют собой эжекторы, в которых энергия активного газа увеличивает давление пассивной рабочей среды: в компрессор вводят два газовых потока с высоким давлением (активный газ) и низким давлением (пассивный газ), а на выходе получают один поток с усредненным значением рабочего давления.

Струйные компрессоры используют в случаях, когда в наличии имеется газ с высоким давлением. Они востребованы на газовых месторождениях, химических производствах.

2 Прочие классификации

Компрессорные агрегаты классифицируются и по другим признакам.

1. Конечное давление.

• Компрессоры низкого давления (от 0,15 бар)
• Компрессоры среднего давления (от 6 бар)
• Компрессоры высокого давления (от 100 бар)
• Компрессоры сверхвысокого давления
• Вакуумные компрессоры

2. Сфера использования

• Химические
• Медицинские
• Общепромышленного применения
• Энергетические и т.д.

3. Производительность

Производительность аппарата показывает, какой объем рабочей среды он может сжать в единицу времени. Производительность компрессора является важным параметром при поборе оборудования. Она напрямую зависит от габаритов аппарата и его мощностных характеристик. Компрессоры подразделяют на три категории: малой (до 10 м3/мин), средней (10—100 м3/мин) и большой производительности (свыше 100 м3/мин).

4. Тип привода

Компрессоры могут быть оборудованы электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, это может быть турбина (газ/пар).

5. Охлаждение компрессора

Система охлаждения компрессорных аппаратов зависит от модели компрессора. Она может быть с водяным или воздушным охлаждением. Воздушная система охлаждения применяется в поршневых компрессорах. Она состоит из вентилятора и защитной решетки.

Дунем: как выбрать правильный автокомпрессор?

Если вы путешествуете на автомобиле или просто часто ездите на дальние расстояния, а ваши шины не относятся к семейству RunFlat, то наверняка электрический насос-компресор уже живет у вас в багажнике. Ну или хотя бы добавлен в «wish list». Давайте посмотрим, что должно быть внутри правильного компрессора, как его применять, и как извлечь из обладания им максимальную пользу.

Как устроен компрессор?

Э лектронасосы «за копейки» — прекраснейший пример выброшенных на ветер денег. Они бывают выполнены в самом различном, порой весьма причудливом дизайне, содержат в себе встроенный фонарик, аварийную мигалку и даже радиоприемник, могут иметь автономный аккумулятор, дисплей и даже автоматическое отключение по предустановленному заранее давлению. Но внутри большинства из них скрывается один и тот же механизм: маломощный электромоторчик, больше пригодный для детской игрушки, через понижающую обороты пластмассовую шестерню соединенный с кривошипно-шатунным механизмом, приводящим в действие поршень в цилиндре.

В этом с позволения сказать «механизме» буквально все сделано неправильно – каждый элемент! Поршень, цилиндр, поршневые кольца, подшипники, отвод тепла, манометр с дикой погрешностью – все рассчитано на редкие применения (да и то в теплую погоду). В противном же случае износ механизма становится совершенно неприличным, давление воздуха резко падает, зато в избытке появляются дребезг и грохот…

Практика лучших производителей автомобильных компрессоров показала, что поршень должен быть с сухой манжетой из разновидности фторопласта – пластика с самым низким коэффициентом трения скольжения, а цилиндр – цельноалюминиевым с массивными стенками, оребренными снаружи. Лишь такая конфигурация позволяет долго работать без износа и без снижения давления. Но встречается она нечасто.

Как правило, в дешёвых компрессорах стоит цилиндр из голой стальной трубки, и даже если он выглядит алюминиевым с ребристым радиатором, это лишь внешний декор, имеющий очень плохой тепловой контакт с цилиндром.

Поршень у халтурных насосов обязательно густо смазан. И это очень плохо, ибо именно смазка обеспечивает компрессию и скольжение, а когда масло улетучивается внутрь ваших шин (что происходит достаточно быстро), у компрессора тут же разбивается цилиндро-поршневая группа, резко снижается и без того хилая производительность, а звук работы становится невыносимым. В правильном насосе габариты двигателя сопоставимы с размерами современного редукторного стартера. Ну как иначе вместить в себя толстый вал, мощные обмотки, магниты и основательные опорные подшипники? Цилиндр с высокой производительностью выделяет много тепла, которое эффективно отводит массивный алюминиевый радиатор, выполненный с цилиндром в виде единого целого.

В «правильном» насосе стоит мощный шариковый подшипник шатуна. В одноразовом же его вообще нет, и металл там трётся по металлу.

Еще один признак дешевых одноразовых насосов – рычажный наконечник. Т ут недостаток скорее не в типе насадки, а в исполнении. Потери воздуха при отсоединении у резьбовых насадок в 2-3 раза больше, чем рычажных (накидных, обжимных). Но недостатком рычажных насадок является износ уплотнителя (обжимки). Он, как правило, выполнен из резины, а резьба ниппеля — из металла, и сама резьба при несоблюдении ГОСТ чаще всего острая и действует как пила на уплотнитель. Если ещё учитывать, что зимой резина дубеет, то износ накидных насадок оказывается очень быстрым. Но для колес малого диаметра накидные насадки предпочтительны, поскольку позволяют изменить поток воздуха на 90 градусов: в хороших компрессорах зачастую используются накидные насадки качественного исполнения .

Беркут R14 и R17

Для демонстрации правильных надежных электронасосов мы взяли две модели одной из лучших отечественных марок — «Беркут». Собственно, на сравнительных фото выше как раз модель R17. Едва ли кто-то упрекнет нас в назойливой или некорректной «рекламе», ибо высокая надежность и долговечность компрессоров этого бренда уже много лет известны не только тысячам обычных российских автовладельцев, но и серьезным спортсменам-джиперам, и любителям пневмоподвесок, и строителям сигнальных пневмосистем, делающим из машин «паровозы».

Линейка «Беркутов» широка, но мы решили не углубляться в вопросы экстрима, спорта и полупрофессионального использования, поэтому взяли модели R14 и R17, одни из самых популярных у владельцев легковых седанов и хэтчбеков, а также разномастных кроссоверов.

Беркут R14 – компактный, очень тихий компрессор с низкой вибрацией. Он подключается к прикуривателю, имеет встроенный светодиодный фонарик для накачки колес ночью и в сумерки, высокоточный манометр, винтовой штуцер подключения к ниппелю с минимальными потерями воздуха при отключении, комплектуется удобной и очень прочной сумочкой.

При этом, несмотря на компактность, модель R14 может накачать не только маленькие 14-дюймовые колеса, как можно ошибочно подумать! Компрессор построен в полном соответствии с вышеприведенными критериями правильного компрессора. Тут есть и алюминиевый цилиндр, и работающий без масла поршень, и мощный электродвигатель. Благодаря развиваемому давлению до 8 атмосфер устройство отлично справляется с крупными колесами большого седана или внедорожника.

Беркут R17 – это компрессор для реально активной эксплуатации. С ним можно смело преодолевать бездорожье на кроссовере или небольшом внедорожнике с MT-шной резиной, накачивать с нуля комплекты сезонных шин, качать лодки и многое другое. Этот высокопроизводительный насос с непрерывным временем работы в 40 минут развивает давление 12 атмосфер, обладая еще более мощным мотором и более развитым алюминиевым охлаждением цилиндра.

Он подключается напрямую к клеммам АКБ и имеет удобный 7-метровый витой шланг с винтовым штуцером, точным манометром и удобным клапаном-дефлятором, позволяющим при необходимости стравливать лишнее давление. Как и все в линейке «Беркутов», эта модель поставляется в крепкой и мощной сумке из ткани-кордуры.

Давление в шинах: контролируем и регулируем

«…я лежу под «москвичом» с масляным шприцем в руках и постепенно переношу содержимое шприца как в колпачковые масленки, так и себе на физиономию. Под автомобилем жарко и душно, а днище его покрыто толстым слоем засохшей грязи…»

А. и Б. Стругацкие. «Понедельник начинается в субботу»

Современные автовладельцы не похожи на своих отцов и дедов. Мы не только забыли, что такое шприцевание шкворней, но и благополучно игнорируем и ежедневную проверку уровня масла, и контроль давления в шинах, и многое другое. Конечно, у современного авто каждый день проверять массу параметров нет нужды, но хотя бы раз в неделю это делать стоит: меньше денег уйдет на ремонт вовремя обнаруженной неисправности, дольше откатают недешевые шины.

Можете ли вы на глаз, к примеру, обнаружить падение давления в 0,2 атмосферы? Вряд ли… А такая, казалось бы, незначительная утечка сыграет не в вашу пользу при неожиданном скоростном маневре, а заодно заметно ускорится износ протектора и вырастет расход. Падение давления на 10% от нормы снижает выбег автомобиля на 20%. Причем, несмотря на то, что формально выбег – это движение накатом по инерции, его снижение влияет на рост расхода топлива в любом режиме движения.

К чему это я? К тому, что имея качественный компрессор с точным манометром, можно сравнительно легко контролировать поведение автомобиля на дороге путем регулирования давления в шинах. Разумеется, радикально увеличить управляемость или проходимость машины вы не сможете, но регулировка давления в соответствии с дорожными условиями всегда будет заметной. В песке, грязи, на мокрой траве можно стравить шины до 1,5-1,3 атмосфер, увеличив площадь пятна контакта с поверхностью, на скоростных перегонах по хорошим дорогам – поднять давление примерно на 0,1-0,2 атмосферы от нормы. При полной загрузке салона пассажирами и поклажей давление можно поднять ещё больше, на 0,3-0,4 атмосферы от нормы.

Хилые беспородные электронасосы качают полностью спущенное колесо очень долго, с каждой минутой все больше перегреваясь и теряя производительность. Давайте посмотрим, как это делают правильные компрессоры.

Берем три колеса (R17 235/65, R15 185/60 и R13 175/70), спускаем их до нуля и накачиваем, засекая время, до 2,5, 2,0 и 1,8 «очков» соответственно. Подключаемый «крокодилами» к клеммам батареи «Беркут R17» проверяем с запущенным и с заглушенным мотором, а менее прожорливый по току «Беркут R14», имеющий штекер в прикуриватель – только при заглушенном моторе. Второе допустимо, так как компрессор меньше, но мы рекомендуем использовать компрессор при заведенном двигателе: это не только спасает от разрядки аккумулятора, но и обеспечивает более легкий пуск компрессора под нагрузкой и более быстрое накачивание и более бережное отношение к цепям автомобиля за счет снижения тока.

Результат, надо сказать, отличный.

Кстати, если ваш насос обладает большим запасом прочности и не относится к категории «ашан-компрессоров», у которых нужно беречь заложенные в него ничтожные крохи ресурса, он отлично справится и с работой с куда большим объёмом, нежели колесо. К примеру, с «Беркут R17» нетрудно перейти «с колес на весла», накачав им лодку. Правда, потребуется заранее запастись переходником с шинного «соска» на лодочный клапан типа Ceredi, Bravo или иной, используемый на вашей лодке. Такой переходник можно приобрести, а можно сделать самостоятельно, купив отдельно лодочный штуцер и шинный «сосок». Из последнего нужно выкрутить ниппель, подрезать ножом резиновое утолщение и туго вставить в штуцер.

Скорость накачки, конечно, невелика (для 280-ой двухбаллонной лодки нам потребовалось 23 минуты). Да, компрессор всё же рассчитан на выдачу давления, а не кубатуры. Но на природе обычно спешить некуда, а R17 тихо и нераздражающе тарахтит и не нуждается в запущенном моторе, поскольку при работе на большой объем ток потребления очень мал. Так что при желании можно справиться и с лодкой.

А вот дешёвый компрессор на эту работу, возможно, потратит всю свою жизнь. Жизнь, надо сказать, короткую и тяжёлую.

Двигатель для компрессора

Принято считать, что двигатель-сердце механизма. В большинстве случаев так оно и есть. Двигатели Atlas Copco не исключение. Это очень важный элемент любой техники. Они используются как в оборудовании производства компании Atlas Copco, так и во многих других видах машин, например для обеспечения передвижения колёсных и гусеничных экскаваторов, комбайнов, тракторов, погрузчиков, экскаваторов и многих других сложных и тяжелых машин. Качественный двигатель — это производительная работа компрессорной техники, эффективное использование мощностей производства и надежная эксплуатация, без простоев.

Мы предлагает к продаже дизельные двигатели Deutz .Это четырёхтакнтые двигатели с непосредственным впрыском топлива и горизонтальным расположением вала. Все модели двигателей имеют следующие характеристики и конструктивные особенности:

Кованый коленвал с противовесами

Верхнее расположение клапанов

Два компрессионных и одно маслосъемное кольцо (на цилиндр)

Полнопоточный масляный фильтр типа картридж

Топливный фильтр типа картридж

Биметаллические подшипники распредвала

Двигатели моделей Deutz D2011L2 (двухцилиндровый) и Deutz D2011L3 (трехцилиндровый) имеют такие отличия, как наружная масляная система охлаждения, модульное устройство цилиндров, подходящее для раздельного обслуживания и алюминиевые головки цилиндров.

Четырехцилиндровые модели двигателей все оснащены чугунным картером, чугунной литой головкой блока цилиндров, турбонаддувом, но имеют некоторые конструктивные различия. Модель Deutz TCD2013L4 2V имеет жидкостное охлаждение и два топливных насоса высокого давления с электронным регулятором. Модель Двигатель Deutz TD2012L4 MECH оснащена механической системой управления впрыском и системой полного баланса массы с двумя валами, которая интегрирована в картер. У модели Deutz TСD2012L4 присутствует электронная система управления впрыском DEUTZ Common-Rail ,а также интегрированная в картер система полного баланса массы с двумя валами.

Дизельный двигатель марки Kubota D722 и марки Z482 реализуют плавный переход от стандарта Tier 2 к Tier 4 с сохранением всех характеристик и рабочих параметров. Унификация моделей выражается в одинаковой площади основания для всех двигателей независимо от вида горючего. Устройство вихрекамеры сферического типа Kubota E-TVCS с тройным потоком и интенсивным завихрением воздушного заряда позволяет существенно уменьшить вредные выбросы в атмосферу, что расширяет возможности использования этих двигателей.

Модели D902 самые производительные из серии Kubota Super Mini. Это достигается за счет увеличения таких параметров как диаметр цилиндра и ход поршня. Эти модели имеют расширенный масляный поддон, с меньшей высотой, что сказалось на габаритах самого двигателя.

Уникальная технология литейного производства, используемая Kubota, позволяет создавать водяную рубашку охлаждения двигателя с каналами, соединяющими цилиндры в единый контур, и это обеспечивает его защита от тепловой нагрузки при повышенной удельной мощности, а также высокую прочность и стабильность рабочих характеристик.

Этот двигатель также обеспечивает плавный переход от стандарта Tier 2 к Tier 4 с полным сохранением рабочих и физических характеристик. Модернизированная вихревая камера снижает выбросы вредных веществ в окружающую среду минимум в два раза. Благодаря наличию полуплавающей крышки клапана и юбке поршня, покрытой дисульфидом молибдена (MoS2), уменьшен уровень шума по сравнению с обычными двигателями и снижен уровень вибрации от области клапанов.

Турбированные модели дизельных двигателей Kubota V1505 соответствуют самым строгим требованиям экологических стандартов EPA Interim Tier 4. Наличие закрытой системы вентиляции и модернизированной вихревой камеры снижает выбросы твердых частиц вместе с отработанными газами до норм, допустимых для двигателей мощностью от 37 кВт.