Каталог
История развития компрессоров
Компрессор (от лат. compressio – сжатие) – машина, предназначенная для преобразования механической энергии вращающегося вала в энергию сжатого потока газа. История развития компрессора напрямую связана с периодом мировой промышленной революции и последовавшего индустриального подъема, когда на смену ручному труду пришли машины.
Предпосылок к изобретению компрессора было несколько.
- Появляются высокотехнологичные производства (для того времени), позволяющие изготовлять детали и узлы для компрессора требуемого качества;
- Растут потребности производства в энергии, которую уже не дают простейшие механизмы, приводимые в движение мускульной силой, вместо мануфактур появляются заводы.
- Резко растет уровень математических и физических знаний человека.
В 1650 г. немецкий физик Герике, вдохновленный открытием Торричелли явления вакуума, собрал первый одноступенчатый поршневой компрессор. Идея применения для привода поршня кривошипно-шатунного механизм оказалась столь удачной, что в разных исполнениях применяется до сих пор. Компрессор имел клапанное распределение и принципиально отличался от современного лишь тем, что был предназначен не для нагнетания, а для откачивания воздуха.
В 1765 году русский ученый-изобретатель Ползунов создал двухпоршневой паровой двигатель мощностью 1,8 л.с. для промышленного применения. В нем энергия сжатого горячего пара заставляла попеременно двигаться поршни. Это был пневматический (паровой) двигатель – машина, обратная компрессору.
Развитие первых компрессоров шло в направлении повышения рабочего давления, т.к. первостепенной задачей изобретателей являлось доказательство превосходства машин над человеком. Так появились двух- и трехпоршневые компрессоры, сжимающие воздух по ступеням. Однако с ростом давления начала повышаться температура газа, а эффективность компрессоров – снижаться. Эта проблема была решена и научно обоснована благодаря развитию термодинамики такими учеными, как Бойль (1962 г.), Мариотт (1676 г.), Фурье (1822 г.), Карно (1824 г.), Майер и Джоуль (40-е годы XIX века), Клапейрона (1834 г.), Менделеев (1974 г.) и др. Многоступенчатые компрессоры получили промежуточные и концевые охладители сжатого воздуха, улучшенную герметизацию и принудительное охлаждение качающего узла, что значительно повысило их коэффициент полезного действия.
В конце XIX века компрессоры стали сжимать не только воздух, но и другие газы. В 1850 г американский врач Гори впервые продемонстрировал процесс получения искусственного льда в созданном им аппарате, использовав технологию компрессионного цикла, которая применяется в современных холодильниках. В качестве рабочего газа он применил аммиак.
В марте 1878 года немец Кригар первым запатентовал идею винтовых компрессоров, однако производственные технологии того времени не позволяли изготовить сложную винтовую пару. Повышение точности литья и последующей обработки позволило в 1932 г. шведскому инженеру Линсхольму воплотить идею Кригара в жизнь. Отчасти создание винтового компрессора было продиктовано необходимостью снизить пульсацию давления, создаваемую возвратно-поступательным движением поршней. Несмотря на хорошую сбалансированность и малошумность, винтовой компрессор все же уступал поршневым по герметичности и развиваемому давлению. Примерно в это же время началось производство центробежных компрессоров. Предназначаясь для больших подач, они заняли отдельную нишу в промышленности.
С конца XIX и весь XX век зарубежными и отечественными учеными-изобретателями совершенствовались конструкции компрессоров, что было вызвано 2 главными причинами:
- Повышение требований производств-потребителей к качеству сжатого воздуха.
- Постоянное соперничество фирм и конструкторских бюро в области энергоэффективности.
Так компрессоры превратились в компрессорные установки и компрессорные станции с системами охлаждения, маслоотделения, осушения воздуха, автоматического регулирования и защит от перегрузок, поддержания внутреннего микроклимата и дистанционного управления. Винтовые компрессоры благодаря повышению точности изготовления винтовых пар и применению маслозаполненного принципа сжатия практически вытеснили поршневые в области низкого давления (до 1,6…2,5 МПа).
На сегодняшний день конструкции компрессоров практически не совершенствуются, а техническая мысль направлена на развитие систем управления и поиск энергоэффективных режимов их работы.