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Università degli studi di Bologna
D.I.E.M.
Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche,
Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia
12_d COMPRESSORI
VOLUMETRICI ROTATIVI
Rev. Novembre 2008
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MACCHINE OPERATRICICompressori volumetrici
• Parametri caratteristici dei compressori volumetrici
• Sistemi di regolazione della portata
Principali metodi di regolazione:
• By-pass;
• Strozzamento;
• Variazione della velocità angolare.
Rispetto ai compressori volumetrici alternativi, i vantaggi di quelli rotativi sono:
• Elevate velocità di rotazione con accoppiamento diretto alle macchine motrici;
• Assenza di vibrazioni;
• Assenza di rumore che risulta essere uniforme e smorzato;
• Manutenzione semplice e ridotta;
2
•2
• Ridotte esigenze di spazio rispetto ai compressori alternativi;
SVANTAGGI
• Rapporti di compressione limitati, di solito inferiori a 25 bar per stadio
3
Distribuzione della pressione
all’interno
Fasi di un compressore a spirale orbitante;
spirale fissa in rosso e orbitante in verde e
in giallo il gas racchiuso.
COMPRESSORE A SPIRALE ORBITANTE TIPO SCROLL
4
•3
VANTAGGI
• Assenza di usura
• Ottime caratteristiche di avviamento
• Assenza di vibrazioni
• Affidabilità
CONSIDERAZIONI PER L’IMPIEGO DEL R-410A
Le pressioni di funzionamento dei compressori che impiegano come refrigerante
R-410A sono del 50% superiori a quelle raggiunte con l’impiego del R-22.
Modifiche di progetto subite da un
compressore a spirale orbitante
prodotto dalla COPELAND dovute
alla sostituzione
del R-22 con R-410A.
5
COMPRESSORI A SINGOLA VITE ELICOIDALE
Cuore del compressore a singola vite
Controllo della portata6
•4
FUNZIONAMENTO DELLA MACCHINA
Fase d’aspirazione
b)a )
Fase di
compressione; a), b)
Fase di scarico
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SEPARAZIONE DELL’OLIO
Tutto l'olio iniettato nel compressore per la lubrificazione, la tenuta e il
controllo della regolazione di portata, si raccoglie al termine nel flusso del
gas di scarico.
Durante il relativo passaggio attraverso il compressore l'olio è mescolato
con il refrigerante, come nebbia fine di goccioline d'olio.
Schema di raffreddamento con iniezione liquida
8
•5
SISTEMA DI SUPPORTO DELL’OLIO
9
COMPRESSORI A CAPSULISMI• Profili coniugati esterni (compressore lobato tipo ROOTS);
• Profili trocoidali;
• A palette.
COMPRESSORI TIPO ROOTS
Fasi del processo di compressione
di un ROOTS a due lobi
CAMPI D’APPLICAZIONE• Sovralimentazione di motore a combustione interna;
• Trasporto in impianti pneumatici di particelle in sospensione;
• Pulizia delle tubature negli impianti;
• Processi di sabbiatura.
10
•6
VANTAGGI:
• Semplicità costruttiva
• Possibilità di funzionamento in assenza di lubrificante
• Funzionamento con gas contenente particelle in sospensione.
SVANTAGGI:
• Bassi rapporti di compressione β= 1,2 ÷ 1.8 nelle macchine monostadio,
β = 1,5 ÷ 2,5 in quelle a due stadi.
CONTATORI VOLUMETRICI ROTATIVILargamente impiegate per la misurazione di piccole portate ad uso civili ed
industriale.
Prestazioni
• Ripetibilità della misura
• Accuratezza
• Precisione
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CONTATORI VOLUMETRICI A PISTONE OSCILLANTE
Contatore a disco oscillante
Contatore a ruote lobate Contatore ad ingranaggio elicoidale
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•7
CONTATORE A SETTORI
a)
fasi di funzionamento
b) c)
MACCHINE VOLUMETRICHE ROTATIVE MOTRICI• Motori idraulici;
• Motori pneumatici;
• Motori a combustione interna.
MOTORI IDRAULICI• Motore rotativo a palette;
• Motore rotativo ad alette;
• Motori ad ingranaggi esterni;
• Motori ad ingranaggi interni.
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Motore idraulico a palette; A, Rotore solidale
all’albero; B, zona di comunicazione con
l’ambiente di scarico; C, paletta; D, statore
eccentrico; E, zona di comunicazione con
l’ambiente di alimentazione; G, albero di uscita
Motore idraulico a ingranaggi esterni;
A, carcassa: B,D, ingranaggi; C, zona di
scarico; E, zona di alimentazione; XY,
segmento dei contatti fra ingranaggi.
MOTORI PNEUMATICI• Rotativo a palette;
• Rotativo ad eccentrico;
• Ad ingranaggi.
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•8
MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA WANKEL
Sezione trasversale
di motore WANKEL
Fasi del motore WANKEL;a) Aspirazione;
b) compressione;
c)combustione; d) espansione;
e) scarico; f) espulsione.
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Motore WANKEL montato su MAZDA RENESIS
Alloggiamento rotorico
Rotore
16
•9
Parti Principali
del motore WANKEL
TENUTE Forse il più grave problema tecnico che riguarda la costruzione ed il funzionamento del
motore WANKEL è quello delle tenute d’apice, e secondariamente delle tenute laterali.
Tenute laterali del rotore.
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RAFFREDDAMENTO
Raffreddamento alloggiamento rotorico
di motore rotativo birotore a flusso
assiale; A, luci di scarico;
B, candela; C, uscita del refrigerante;
D, ingresso del refrigerante.
Raffreddamento a
flusso periferico; A,
ingresso refrigerante;
B, uscita refrigerante;
C, luce di ammissione;
D, luce di scarico.
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•10
EVOLUZIONE DEI PROFILI ROTORICI
Dall’ invenzione dei compressori volumetrici rotativi a doppia vite elicoidale i rotori
hanno subito una serie di modifiche allo scopo di:
• Incrementare la capacità di carico
• Incrementare la tenuta
• Ridurre i procedimenti di lavorazione passando ad esempio da profili simmetrici
validi nel funzionamento bidirezionale ai profili non simmetrici validi nel
funzionamento monodirezionale.
Sotto la spinta della ricerca dell’incremento delle prestazioni i profili rotorici hanno
assunto diverse forme:
Symmetric circular, Nilson, 1952 Lysholm’s asymmetric, 1967
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profilo SRM”A”, Shibbie 1979 profilo SKBK, Amosov, 1977
profilo di Rinder, 1987 profilo‘N’, Stosic, 1996
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