Basics of Air Pressure: Displacement Compression and Dynamic Compression
16 March, 2023
There are two generic principles for the compression of air (or gas): Positive displacement compression and dynamic compression. This guide covers both.
Guide till dynamiska kompressortyper: Centrifugal-och axialkompressorer
När du behöver många hästkrafter är en dynamisk kompressor det perfekta valet. De finns i både axial- och radialutförande och kallas ofta turbokompressorer. De i radialutförande kallas centrifugalkompressorer.
En dynamisk kompressor arbetar med ett konstant tryck, till skillnad från till exempel en deplacementkompressor som arbetar med ett konstant flöde. En dynamisk kompressors prestanda påverkas av yttre förhållanden. Exempelvis leder en förändring i inloppstemperaturen till en ändrad kapacitet.
Vad är centrifugalkompressorer?
En centrifugalkompressor kännetecknas av det radiella utloppsflödet. Luften sugs in i mitten av ett roterande kompressorhjul med radiella blad och trycks ut mot kompressorhjulets periferi genom centrifugalkraften. Luftens radiella rörelse leder både till en tryckökning och att kinetisk energi genereras. Innan luften leds mot mitten av kompressorhjulet i nästa kompressorsteg passerar den genom en diffusor samt ett spiralhus där den kinetiska energin omvandlas till tryckenergi.
Varje steg utgör en del av kompressorenhetens totala tryckökning. I industrimaskiner är det maximala tryckförhållandet i ett centrifugalkompressorsteg ofta inte högre än tre. Högre tryckförhållanden minskar stegeffektiviteten. I flerstegstillämpningar går det att mellankyla för att minska energibehovet. Flera steg kan ordnas i serie längs en enda axel med lågt varvtal. Det här konceptet används ofta inom olje-, gas- och processindustrin.
Tryckförhållandet över varje steg är lågt, men ett stort antal steg och/eller flera kompressorer i serie används för att uppnå önskat utloppstryck. För komprimering av luften integreras en växellåda med högt varvtal med kompressorstegen för att rotera kompressorhjulen på höghastighetsdrev. Ett kompressorhjul kan ha antingen en öppen eller en sluten konstruktion.
Öppen konstruktion
Kompressorhjul med öppen konstruktion är vanligast vid applikationer för luft med höga hastigheter. Då är kompressorhjulet normalt tillverkat av en speciell rostfri stållegering eller av aluminium. Kompressorhjulets axelvarvtal är mycket högt jämfört med andra kompressortyper. Varvtal på 15 000–100 000 varv/min är vanliga.Detta innebär bland annat att lagringen av kompressoraxeln inte sker med rullager utan med oljefilmslager.
Oljefri
Alternativt kan luftfilmslager eller aktiva magnetlager användas för en helt oljefri maskin. Två kompressorhjul är monterade på varje ände av samma axel för att motverka de axiella belastningar som orsakas av tryckskillnader. Normalt används två eller tre steg med mellankylare för vanliga tryckluftstillämpningar.
I en modern konfiguration av centrifugalkompressorn används elmotorer med extremt högt varvtal för att direktdriva kompressorhjulen. Den här tekniken gör kompressorn kompakt utan växellåda och tillhörande oljesmörjningssystem, och därmed fås en helt oljefri kompressor.
Tätningar
Varje centrifugalkompressor måste tätas på lämpligt sätt för att minska läckaget längs axeln där den passerar kompressorhuset. Många typer av tätningar används och de mest avancerade återfinns i kompressorer med höga varvtal avsedda för höga tryck. De vanligaste typerna är labyrinttätningar, ringtätningar (vanligtvis grafitringar) samt mekaniska tätningar.
En axialkompressor har ett axiellt flöde där luften eller gasen passerar längs kompressoraxeln genom rader med roterande och stationära skovelhjul. På detta sätt ökar luftens hastighet stegvis samtidigt som de stationära skovlarna omvandlar den kinetiska energin till tryckenergi. För att balansera ut axialkrafterna brukar en balanstrumma byggas in i kompressorn.
Axialkompressorer är i allmänhet mindre och lättare än motsvarande centrifugalkompressorer och arbetar normalt med högre varvtal. De används för konstanta och höga volymflöden med relativt måttligt tryck, till exempel i ventilationssystem. Den höga rotationshastigheten gör att de passar perfekt för gasturbiner som används i elproduktion och flygplansdrift.
Relaterade artiklar
Så här väljer du den perfekta kompressorn för dina behov
30 June, 2022
Det finns mängder med saker du behöver ta hänsyn till när du väljer en luftkompressor för din verksamhet. I den här artikeln förklarar vi vilken kompressor som passar dig bäst baserat på dina tillämpningar och behov.
Vacuum Pumps, Booster Compressors and Pressure Intensifiers
22 April, 2022
Learn more about some other kinds of compressors: the vacuum pump, booster compressor and pressure intensifier.