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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;

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•2

• Ridotte esigenze di spazio rispetto ai compressori alternativi;

SVANTAGGI

• Rapporti di compressione limitati, di solito inferiori a 25 bar per stadio

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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

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•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.

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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

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•5

SISTEMA DI SUPPORTO DELL’OLIO

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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.

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•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

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•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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