12_d COMPRESSORI VOLUMETRICI ROTATIVI

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1 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 MACCHINE OPERATRICI Compressori 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 1

2 Ridotte esigenze di spazio rispetto ai compressori alternativi; SVANTAGGI Rapporti di compressione limitati, di solito inferiori a 25 bar per stadio 3 COMPRESSORE A SPIRALE ORBITANTE TIPO SCROLL 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. 4 2

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 portata 6 3

4 FUNZIONAMENTO DELLA MACCHINA Fase d aspirazione Fase di compressione; a), b) a ) b) Fase di scarico 7 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 4

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 5

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 ROTATIVI Largamente impiegate per la misurazione di piccole portate ad uso civili ed industriale. Prestazioni Ripetibilità della misura Accuratezza Precisione 11 CONTATORI VOLUMETRICI A PISTONE OSCILLANTE Contatore a disco oscillante Contatore a ruote lobate Contatore ad ingranaggio elicoidale 12 6

7 CONTATORE A SETTORI a) b) c) fasi di funzionamento 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. 13 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. 14 7

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. 15 Motore WANKEL montato su MAZDA RENESIS Rotore Alloggiamento rotorico 16 8

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. 17 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. 18 9

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, profilo SRM A, Shibbie 1979 profilo SKBK, Amosov, 1977 profilo di Rinder, 1987 profilo N, Stosic,

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