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

2 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

3 Ridotte esigenze di spazio rispetto ai compressori alternativi; SVANTAGGI Rapporti di compressione limitati, di solito inferiori a 25 bar per stadio 3

4 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

5 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

6 COMPRESSORI A SINGOLA VITE ELICOIDALE Cuore del compressore a singola vite Controllo della portata 6

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

8 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

9 SISTEMA DI SUPPORTO DELL OLIO 9

10 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

11 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

12 CONTATORI VOLUMETRICI A PISTONE OSCILLANTE Contatore a disco oscillante Contatore a ruote lobate Contatore ad ingranaggio elicoidale 12

13 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

14 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

15 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

16 Motore WANKEL montato su MAZDA RENESIS Rotore Alloggiamento rotorico 16

17 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

18 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

19 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,

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