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I compressori rotativi dispongono in un elemento ruotante che esercita una forza di compressione. I compressori a vite fanno parte di questa categoria. Malgrado la grande varietà di compressori a vite offerti dal mercato, i principi di funzionamento di queste apparecchiature sono uguali per la quasi totalità dei produttori. In questi compressori si raggiunge un aumento della pressione grazie alla rotazione di viti.
Il principio di funzionamento del compressore a vite è noto da più di 120 anni in quanto la struttura di questo apparecchio fu elaborata a partire dagli anni 30 del XX secolo e brevettata nel 1934. Inizialmente i compressori a vite non erano molto diffusi in quanto la loro produzione era costosa, ma successivamente questo problema fu risolto e questi nuovi apparecchi conobbero il meritato successo. I compressori a vite sono oggi utilizzati quando è necessario fornire una grande quantità di aria o gas compresso e si distinguono per la scarsa rumorosità e le poche vibrazioni prodotte. Tra i vantaggi di questi compressori si ricorda inoltre la semplicità dei lavori di manutenzione richiesti.
Il blocco del meccanismo a vite è la componente centrale del compressore ed è molto affidabile con una durata del servizio di 15-20 anni. Questo elemento può adottare diverse velocità e se utilizzato a velocità ridotta lavora una minor quantità di aria.
Il compressore a vite non contiene elementi che possano causare particolari vibrazioni o rumore e di conseguenza può essere installato direttamente nel luogo di utilizzo del gas lavorato, nella relativa catena industriale. Durante i mesi invernali il calore prodotto dal compressore può essere utilizzato per riscaldare l’ambiente.
I compressori si utilizzano per ottenere una pressione più alta di quella atmosferica in diversi tipi di gas, tra cui l’aria, i refrigeranti e i gas speciali, come l’ammoniaca, l’ossigeno, l’azoto e altri.
I compressori rotativi appartengono alla categoria dei compressori volumetrici, cioè quelli che aumentano la pressione del gas diminuendone il volume.
I compressori rotativi sono così chiamati per via del movimento rotatorio descritto dal loro elemento centrale e comprimono l’aria grazie a rotori a camme, a liquidi, a viti o palette. Rispondendo alle esigenze del mercato i molti produttori di compressori possono ora offrire dei macchinari compatti e molto efficienti.
Al gruppo dei compressori rotativi appartengono i compressori a vite, a camme (compressore Roots), a palette, a spirale e ad anello liquido.
I diversi compressori rotativi presentano differenze strutturali, ma anche molte caratteristiche comuni. La caratteristica principale che li distingue dai compressori a pistoni è la mancanza di una grande quantità di valvole. I compressori rotativi hanno un peso inferiore di quelli a pistoni, hanno una struttura semplice e possono disporre di uno o più rotori. Sono proprio il design del rotore e le sue dimensioni a permettere di distinguere tra di loro i diversi tipi di compressore rotativo.
Spesso questi compressori sono formati da un blocco unico, ma si trovano anche impianti con posizionamento in serie con o senza riduttore intermedio.
La maggior parte dei compressori rotativi dispongono di un motore elettrico, ma gli apparecchi portatili possono anche avere un motore a combustione interna.
Il compressore a vite è uno strumento ampliamente utilizzato per la compressione dell’aria, dei gas tecnologici e dei refrigeranti. L’efficacia del suo funzionamento dipende principalmente dalla correttezza del design del rotore. Questo tipo di compressori è spesso utilizzato nell’industria, in particolare nel giro degli ultimi dieci anni ha acquisito popolarità nell’industria del gas, settore nel quale è utile per lavorare con gas a bassa pressione con alto coefficiente di produttività. La pressione del gas all’ingresso può essere molto bassa e raggiungere in uscita i 400 psig.
Gli indicatori dei compressori a vite sono simili a quelli dei compressori centrifughi e a pistoni. Per esempio un grosso impianto a vite è tarato su 40000 cfm, che equivalgono alla norma dei compressori centrifughi, mentre i piccoli impianti sono utilizzati per l’aria condizionata delle automobili, tipica sfera di diffusione dei compressori a pistoni.
Struttura
L’elemento centrale per il funzionamento del compressore è costituito da due rotori a vite che ruotano in direzioni opposte: quando il rotore di sinistra ruota in senso orario, quello di destra ruota in senso antiorario. Tra i rotori e la carcassa del compressore è presente un interstizio di piccole dimensioni. Entrambi i rotori possono essere fissati all’albero di trasmissione che avvia il funzionamento del compressore. Inoltre sono presenti due fessure per l’entrata e l’uscita del gas lavorato. I compressori a vite possono essere eseguiti in diversi materiali e normalmente non necessitano di trattamento termico.
Principio di funzionamento
Il compressore rotativo a vite, illustrato nell’immagine 1, dispone di due viti o rotori disposti ad ingranaggio, collocati all’interno di una carcassa, sulla quale sono presenti le due fessure per l’entrata e l’uscita del gas. Il motore fa avviare il rotore conduttore che, a sua volta, fa avviare il rotore condotto. Il gas entra nel compressore tramite la fessura di entrata e si dispone negli spazi vuoti tra i rotori. Grazie al movimento dei rotori il gas viene compresso e di conseguenza diminuisce di volume. Durante il funzionamento non si verifica alcun contatto diretto tra di rotori, cosa che determina la mancanza di usura delle superfici dei rotori, l’affidabilità di tutto l’impianto e la regolarità di erogazione del gas.
Descrizione del compressore a vite
La maggior parte dei compressori industriali a vite sono forniti di un motore della potenza da 30 a 200 CV e contengono da 1 a 3 rotori a vite. Per scaricare la pressione interna si aprono delle valvole che rendono l’avviamento più regolare.
Un compressore industriale rotativo a vite può essere in funzione 24 ore su 24 sette giorni alla settimana. Generalmente proprio questo regime di lavoro intensivo rende il suo funzionamento ancora più duraturo ed efficace. Se scelto bene secondo le proprie necessità e condizioni, il compressore rotativo a vite può avere notevole efficienza energetica.
I compressori di questo tipo si dividono in due gruppi: con e senza lubrificazione a olio. Nei compressori lubrificati a olio il lubrificante è iniettato nel gas in fase di lavorazione e funge anche da refrigerante. Successivamente il lubrificante è eliminato dal gas compresso nel separatore. Per raffreddare il gas e conseguentemente dividerlo dall’olio il compressore lo fa ricircolare da una a 8 volte al minuto. In quanto i compressori a vite utilizzano un sistema di lubrificazione chiuso la quantità di olio richiesta è minima. In base alla capacità termica del gas si sceglie un lubrificante di viscosità adatta.
Nei compressori a secco i rotori funzionano senza lubrificante o refrigerante. I compressori a vite a secco normalmente sono usati in casi particolari. Per via della mancanza dell’olio questi compressori, a differenza di quelli a olio, non necessitano di molte fasi di lavorazione per raggiungere lo stesso livello di pressione. Alcuni compressori, invece, al posto dell’olio utilizzano l’acqua come refrigerante. Per introdurre l’acqua (o l’olio) e il gas si usano diverse fessure.
I compressori lubrificati normalmente sono completi di una valvola per la pressione minima che non permette al gas di finire nel sistema pneumatico fino a che non viene raggiunto il valore minimo di pressione per la lubrificazione del compressore. Sono inoltre presenti due filtri: uno rimuove le sostanze inquinanti dall’olio e il secondo elimina le impurità di maggiore entità. Il compressore dispone inoltre di una valvola di derivazione per mantenere la pressione quando il compressore è in folle.
I compressori a secco hanno delle componenti diverse. In genere sono presenti due coppie di viti, tra le quali è disposto un radiatore nel quale il gas si raffredda. Ognuna delle coppie di viti ha inoltre delle ruote dentate disposte separatamente, nel riduttore, che è a sua volta lubrificato. Grazie alle guarnizioni e all’alta pressione l’olio non fuoriesce dal riduttore e non viene a contatto con le viti.
Nei compressori rotativi a vite lubrificati la sostanza lubrificante è iniettata nell’apparecchio e poi, mischiata con il gas, viene a contatto con i rotori formando così una pellicola che impedisce l’attrito tra due elementi metallici. Inoltre il lubrificante funge da agente di ispessimento prevenendo la ripetuta compressione del gas, che accade quando il gas caldo ad alta pressione finisce tra i rotori e si comprime ulteriormente. Questo processo può causare un aumento della temperatura rispetto alla norma e potenzialmente a una minore affidabilità dell’impianto, cosa che il lubrificante aiuta a prevenire. Il lubrificante è infine un utile refrigerante che riduce il calore durante la compressione del gas.
Principali vantaggi dei compressori rotativi:
Modalità di utilizzo
I compressori a vite sono in genere impiegati dove è necessario il loro funzionamento in regime non-stop in diversi settori industriali e se ne possono trovare la versione fissa e quella portatile. La potenza può variare dal 3 CV (2,2 kW) a più di 1200 CV (890 kW), mentre la pressione può raggiungere i 1200 psi (8,3 MPa).
Questi apparecchi possono lavorare una grande varietà di sostanze, tra cui gas, vapori e miscele a più fasi, considerando che le fasi all’interno della macchina possono cambiare. Di solito i compressori per refrigeranti e gas tecnologici si trovano in funzione per lungo tempo, allo stesso tempo dimostrando grande efficienza. Nei compressori per l’aria e in particolare in quelli portatili, invece, l’efficienza è secondaria rispetto alle dimensioni e al prezzo.
I compressori a vite sono ideali nei casi in cui sia necessario effettuare:
Sono inoltre adatti per l’utilizzo negli impianti refrigeranti.
Descrizione e struttura
La struttura del compressore rotativo a camme è illustrata nell’immagine 2. Generalmente questi apparecchi vengono utilizzati in caso di necessiti di lavorare un grande volume di gas. Si tratta di compressori molto affidabili in quanto gli elementi ruotanti non entrato in contatto tra di loro, di conseguenza è esclusa la necessità di utilizzare lubrificanti e la manutenzione richiesta è minima. Il gas erogato è al 100% libero dalla presenza di olio. Il consumo energetico del compressore dipende principalmente dalla velocità utilizzata.
Gli impianti di grandi dimensioni (più di 5000 cfm) sono collegati direttamente ai motori, mentre quelli più piccoli hanno una trasmissione a cinghia trapezoidale. Solitamente il motore è a energia elettrica. In alcuni casi i compressori vengono consegnati al cliente con un albero scoperto da collegare al motore del cliente. Insieme al compressore possono essere ordinati materiali fonoassorbenti, valvole (tra cui quella di derivazione), filtri e compensatori.
Le parti principali del compressore sono: i rotori, la carcassa, le ruote dentate, i cuscinetti e le guarnizioni. Le camme dei rotori hanno normalmente un profilo a evolvente, ma a volte il profilo è cicloidale. Lo spazio tra i rotori e la carcassa è in genere minimo per evitare infiltrazioni. Un rotore può avere due o tre camme. Di solito la carcassa è eseguita in ghisa, in casi particolari in alluminio. Generalmente il lubrificante viene polverizzato, ma in certi impianti è presente un sistema di lubrificazione esterno.
Principio di funzionamento
Il principio di lavoro di questo compressore è analogo a quello del compressore rotativo a vite con la differenza che di solito i rotori a camme non sono lubrificati. Invece i cuscinetti e le ruote dentate richiedono lubrificazione. La particolarità di questi compressori consiste nel fatto che il gas al suo interno non viene compresso. I rotori possono essere montati parallelamente all’albero all’interno del cilindro, mentre una serie di ruote dentate rende possibile la sincronizzazione della rotazione dei rotori. Le camme non entrano in contatto le une con le altre. Mentre le ruote a camme girano, il gas entra e si colloca tra di loro e la carcassa del compressore, dove si comprime grazie alla rotazione, dopodiché si inserisce nel canale di mandata.
Modalità di utilizzo
Questo tipo di compressore è destinato alla compressione di aria e di miscele gassose neutre.
Le diverse sfere di utilizzo sono:
Tra le altre cose i compressori sono utilizzati per:
I compressori rotativi a camme possono essere utili nei casi in cui sia necessario un funzionamento relativamente costante caratterizzato da una pressione in uscita variabile, in particolar modo in sede di trasporto dei materiali, saturazione dei liquidi con aria, estrazione di gas e raccolta dei vapori, rifornimento di gas e aria a bassa pressione, trattamento dell’acqua dopo il suo utilizzo, ricoltivazione del suolo, produzione del cemento ecc.
Descrizione e struttura
Il compressore rotativo a palette è illustrato nell’immagine 3. Tra le sue componenti rientra un rotore fornito di palette scorrevoli che sono montate all’interno del compressore secondo uno schema eccentrico.
I compressori di questo tipo possono essere a secco o lubrificati. Quelli lubrificati possono raggiungere il massimo livello di efficienza, pari al 90%, e sono in grado di creare una pressione maggiore rispetto a quelli a secco.
Questi compressori sono disponibili nelle varianti fissa e trasportabile, con una o più fasi, con motore elettrico o a combustione interna. Il compressore rotativo a palette di tipo a secco è utilizzato per lavorare con un livello di pressione relativamente basso (2 bar), mentre quelli lubrificati hanno un coefficiente di efficienza tale da poter garantire l’ottenimento di 13 bar in una fase di lavorazione.
La trasmissione più comune è quella elettrica. Per gli impianti più piccoli (con potenza fino a 100 CV) si usa la trasmissione a cinghia trapezoidale.
Il cilindro è normalmente realizzato in ghisa. I fori per l’ingresso e la fuoriuscita del gas hanno un collegamento flangiato. Nel caso dei compressori lubrificati, le lamelle sono realizzate in asbesto con inserti in polimeri fenolo-aldeidici, mentre nei compressori a secco le lamelle sono in grafite. Il rotore è in acciaio ossidato. Se si tratta di un impianto di grandi dimensioni, il rotore può essere in ghisa e l’albero in acciaio ossidato.
Principio di funzionamento
Le palette del rotore si muovono scorrendo sulla superficie interna del cilindro sotto l’effetto della forza centrifuga, causando così un cambiamento costante del volume dello spazio tra di esse. Il gas contenuto in uno spazio di un certo volume viene quindi compresso quando il volume è ridotto.
Il processo di lubrificazione del compressore rotativo a palette è eseguito a ogni sessione di lavoro. Il lubrificante è iniettato nel compressore ed entra insieme al gas da lavorare; forma quindi una pellicola sottile tra la carcassa del compressore e le palette. Per via del movimento delle palette che scorrono sulla superficie del cilindro, il lubrificante deve reggere un livello di pressione molto alto.
Modalità di utilizzo
I compressori rotativi a palette si usano per la raccolta di gas e per la loro compressione, diventando così concorrenti dei compressori a pistone. Rispetto a questi hanno minore efficienza, ma sono più compatti, pesano meno e non richiedono la preparazione di una base apposita per la loro installazione. Inoltre i compressori rotativi a palette sono utilizzati per la rimozione dei vapori e sono affidabili per la compressione di gas naturali e metano.
I compressori rotativi a palette sono utilizzati per:
I compressori rotativi a palette sono inoltre utilizzati nell’industria poligrafica e cartaria.
È necessario prestare particolare attenzione al controllo delle palette e alla loro eventuale usura che potrebbe causare danni al cilindro.
Descrizione e struttura
Il compressore ad anello liquido è un tipo di compressore unico in virtù dell’utilizzo ai fini della compressione di un anello liquido che agisce come un pistone. Un unico rotore è collocato in modo eccentrico dentro il compressore. I fori di ingresso e di fuoriuscita del gas sono disposti sul rotore. Normalmente i materiali di esecuzione sono la ghisa per il cilindro, l’acciaio ossidato per l’albero e l’acciaio per le parti del rotore. Questi compressori possono avere una struttura a una o più fasi.
Principio di funzionamento
Il liquido compressore riempie in parte il rotore e il cilindro. Durante il movimento di un pistone il liquido forma un anello, mentre il gas forma una sacca. Tra le superfici dell’anello liquido e del rotore si formano invece delle cavità, più grandi dal lato della bocchetta di aspirazione, più piccole dal lato della bocchetta di mandata; proprio grazie al cambiamento di volume delle cavità avviene la compressione del gas, successivamente espulso attraverso la bocchetta di mandata. In qualità di liquido compressore è normalmente utilizzata l’acqua.
Principali vantaggi
Modalità di utilizzo
Questo tipo di compressore è utilizzato per la compressione dei vapori, dei gas pericolosi e tossici e dei gas infiammabili, anche se contenenti polveri o liquidi. Dopo di essere entrato in contatto con il liquido compressore, il gas subisce un aumento di temperatura di entità insignificante. I compressori ad anello liquido sono utilizzati quando sono richieste affidabilità e sicurezza in condizioni tecniche specifiche.
Le principali modalità di utilizzo sono, tra le altre:
Descrizione e struttura
Il compressore a spirale è un apparecchio volumetrico con movimento orbitale nel quale la compressione avviene grazie a due elementi a spirale incastrati l’uno con l’altro.
Nonostante l’idea alla base di questi compressori sia nota da molto tempo, la tecnologia è stata realizzata in tempi relativamente recenti. Il primo brevetto per il compressore a spirale è infatti stato rilasciato nel 1905 all’ingegnere francese Léon Creux, ma solo nel 1970 grazie allo sviluppo delle lavorazioni meccaniche di precisione è stato possibile realizzare un prototipo funzionante. Al giorno d’oggi questi apparecchi sono diffusi sia per fini commerciali che per utilizzi di tipo pratico.
I compressori a spirale sono completamente ermetici. Il blocco delle spirali, il manicotto, i contrappesi, il motore e i cuscinetti sono collocati in una scatola in acciaio sigillata con saldatura. La maggior parte dei compressori a spirale per i sistemi di condizionamento hanno una struttura verticale. La carcassa è costituita da un contenitore cilindrico collocato in verticale e diviso in due parti: quella a bassa pressione e quella ad alta pressione. La parte bassa serve da serbatoio per l’olio e i liquidi. Le spirali sono normalmente realizzate in acciaio ossidato. La loro esecuzione è eseguita con molta cura in quanto è richiesta la massima precisione.
Principio di funzionamento
Il compressore a spirale utilizza due spirali, di cui una è fissa e la seconda, collegata al motore, è in movimento. Le spirali sono inserite l’una nell’altra in modo che durante il loro funzionamento tra di loro si formino delle cavità per contenere gas. La compressione dello stesso avviene durante il movimento orbitale della spirale mobile intorno a quella fissa, che causa una continua riduzione della cavità. Il gas in fase di compressione viene spinto verso il centro.
Principali vantaggi
La tecnologia a spirale detiene dei vantaggi per diverse ragioni. La grande dimensione dei fori per l’aspirazione e l’espulsione del gas riducono la perdita di pressione che può avvenire durante le fasi di ingresso e di fuoriuscita del gas. Inoltre la divisione fisica delle diverse fasi di lavorazione diminuisce la trasmissione di calore al gas. Per di più i compressori a spirale hanno dimensioni minori e un peso inferiore rispetto ai compressori a pistoni di classe media. Questi apparecchi hanno grande efficienza e possono adottare diversi coefficienti di compressione. Ulteriori vantaggi consistono nel relativamente basso livello di rumorosità e vibrazioni, nella grande affidabilità e nella lunga durata del servizio garantita dall’assenza di valvole e dalla piccola quantità di elementi coinvolti nel funzionamento del compressore.
Modalità di utilizzo
I compressori a spirale sono disponibili in diverse grandezze fino a un massimo di 25 t. Sono ampliamente utilizzati nei sistemi di riscaldamento sia commerciali che privati, nei sistemi di ventilazione e di condizionamento dell’aria. Sono inoltre usati per la refrigerazione del latte negli imballaggi per la vendita all’ingrosso, nei furgoni e nelle navi container, nei banchi per la vendita di generi alimentari, nei refrigeratori ad acqua. I compressori a spirale sono usati per la produzione di aria compressa, con o senza lubrificante.
Il principio di funzionamento della maggior parte dei compressori a vite è il seguente.
Il blocco del meccanismo a vite è composto da due rotori a vite disposti ad ingranaggio, di cui uno è conduttore e uno è condotto, collocati in una carcassa. Lo spazio tra i rotori e la carcassa è minimo. I rotori sono incastrati come una ruota dentata in modo che dal loro movimento consegua una riduzione graduale dello spazio tra di loro e la carcassa grazie alla quale avviene la compressione del gas in esso contenuto.
Il volume del compressore dipende dal profilo dei rotori, dalla loro forma e grandezza.
Illustrazione dei moderni profili dei rotori nei compressori a vite
Tipi di profili
Il blocco del meccanismo a vite può funzionare solo a condizione che tutte le parti del compressore, inclusi i rotori, siano regolate in moto ideale e che la lubrificazione sia eseguita in modo adatto. In questi compressori l’olio ha grande importanza.
Compressori e ventilatori
Diventando il vostro distributore ufficiale di compressori rotativi, l’azienda Intech GmbH LLC individuerà gli acquirenti dei vostri prodotti sul mercato russo e svolgerà con i clienti le trattative tecnico-commerciali al fine di stipulare i contratti per la fornitura dei vostri macchinari.
Nel caso dello svolgimento di gare di appalto l’azienda raccoglie elabora tutti i documenti necessari per la partecipazione, stipula i contratti per la fornitura dei vostri macchinari provvede alla registrazione del contratto di fornitura e allo sdoganamento dei compressori, registra presso le banche russe la documentazione prevista dal controllo valutario e necessario per poter effettuare i pagamenti in valuta estera.
All'occorrenza la nostra azienda è disposta a sviluppare anche i progetti per integrare il vostro macchinario con gli impianti già esistenti o con quelli in fase di realizzazione.
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Siamo sempre aperti alla collaborazione: continuiamo a crescere insieme!