Compressori Industriali srl: blog ufficiale

Sono normalmente utilizzati come compressori stazionari con portate da
meno di 2,5 a 85 m3/min ad una pressione fino a 10 bar (monostadio) a circa
28 bar (bistastadio).
Come compressore portatile è disponibile da meno di 2,5 a 140 m3/ min alla
pressione fino a 12 bar (monostadio) e fino a 17 bar (bistadio).
Il compressore trova largo impiego nel campo minerario, nel campo delle costruzioni
come macchina portatile trainata generalmente da motore diesel.
Si fa anche largo utilizzo di questo compressore nel campo industriale, usualmente
trainato da motore elettrico.

Come detto la macchina monostadio consiste di due rotori che ruotano in una
cassa con due cilindri che si intersecano. Il rotore principale ha dei lobi che ingranano
con le gole del rotore secondario. Molte macchine hanno 4 lobi sul rotore
principale e 6 lobi sul rotore secondario. Un albero sul rotore primario serve all’accoppiamento
di un motore elettrico o un motore diesel. Il rotore secondario
viene condotto dal rotore principale, senza che vi sia contatto fra le due parti
metalliche grazie al film d’olio fornito dall’iniezione d’olio.
In alcuni casi, il rotore secondario è trascinato da una coppia di ingranaggi elicoidali
che tengono i due rotori sincronizzati senza contatto.

La cassa nella quale ruotano i due rotori ha un’apertura per il passaggio dell’aria
aspirata ed un passaggio per lo scarico e punti per l’iniezione d’olio. I rotori
sono sostenuti da cuscinetti a strisciamento alle due estremità. Un’estremità,
oltre a sopportare i carichi radiali, impedisce il movimento assiale. Il cuscinetto
all’altra estremità è libero in modo da permettere un’espansione termica.

Nella macchina a due stadi, l’aria scaricata dalla prima coppia di rotori,
viene immessa in una seconda coppia. Di solito la seconda coppia è montata
sullo stesso albero e le due coppie sono separate da una parete. L’olio è iniettato
sia nella coppia di rotori di alta pressione che in quella di bassa. Una tenuta
fra i due stadi riduce al minimo le perdite.

In quasi tutte le macchine la bocca d’aspirazione è situata sulla parte superiore
del cilindro dal lato accoppiamento. La bocca di mandata è situata sulla parte
inferiore e sul lato opposto. All’estremità della bocca di aspirazione, l’aria è aspirata
fra il lobo del rotore principale e la gola del rotore secondario. Come viene
superata la bocca di aspirazione, l’aria è intrappolata fra i due rotori e le pareti
del cilindro. Proseguendo la rotazione si riduce il volume e pertanto cresce la
pressione e l’aria viene spinta verso la bocca di scarico. Come i rotori passano
davanti alla bocca di scarico sia l’aria compressa che l’olio vengono espulsi.

Questo ciclo, naturalmente, avviene anche per tutti gli altri lobi e gole.
Nelle macchine a due stadi, come detto, l’aria dal primo stadio passa nel secondo
e segue lo stesso ciclo. Solitamente le macchine a due stadi risultano più efficienti
di quelle monostadio.

Il diagramma pressione-volume di un compressore a vite è simile a quello degli
altri tipi di compressori volumetrici. L’effettivo ciclo di compressione è molto
prossimo a quello di una trasformazione isoterma a causa della refrigerazione
dovuta all’iniezione d’olio.

L’efficienza generale di tale tipo di compressore dipende essenzialmente dal
gioco fra i rotori. Molte macchine sono progettate per una pressione relativa di
mandata di 7 bar. Come abbiamo già visto se si lavora a pressioni più basse (es.
6 bar) o più alte (es. 8,5 bar) vi è una piccola perdita di rendimento.
I compressori a due stadi sono più efficienti, anche se più costosi, ma il risparmio
energetico spesso suggerisce tale utilizzo.

I compressori portatili trainati da motore diesel, a bassi carichi, riducono la loro
potenza ed il consumo di carburante, strozzando la valvola di aspirazione e riducendo
la velocità del motore. Questo tipo di controllo permette una riduzione
della portata, senza alcun gradino, fino a girare a vuoto.

Un compressore stazionario, se messo a vuoto solo con la chiusura della valvola
di aspirazione, richiederebbe circa 70 ÷ 80% della potenza a pieno carico.
Pertanto molti costruttori hanno sviluppato dei sistemi per ridurre la potenza
assorbita che comprendono la chiusura della valvola di aspirazione, la depressurizzazione
del serbatoio dell’olio e la riduzione della quantità d’olio immessa nel
compressore. La potenza a vuoto, in tali sistemi, è di circa 15 ÷ 20% della potenza
a pieno carico.

Si sono inoltre sviluppati sistemi che, a seconda della richiesta d’aria, possonovariare la velocità del motore (ci vuole un inverter) ed adeguare così la portata,avere l’avviamento e l’arresto automatici o una regolazione doppia.

Componenti principali:

• Valvola d’aspirazione: è generalmente utilizzata per la regolazione della portata.È fatta in modo da aprirsi, chiudersi completamente o parzialmente infunzione della pressione di controllo del sistema di regolazione.

• Valvola di scarico: è installata per evitare il ritorno dell’aria nel compressorequando il compressore opera a vuoto o è fermo.

• Filtro di aspirazione: è un componente molto importante dato che il compressoreha dei giochi molto stretti e l’aria è bene che sia pulita se si vuole cheesso duri a lungo. Normalmente i filtri d’aspirazione dovrebbero essere tali daassicurare la separazione di particelle di 10 ÷ 15 micrometri.

• Iniezione d’olio: si realizza tramite l’aria compressa generata dal compressoree, in macchine grosse, tramite una pompa.L’olio di lubrificazione viene inviato ai cuscinetti, alle tenute d’aria e direttamentenel cilindro; quest’ultimo provvede a realizzare una buona tenuta, adassorbire il calore generato dalla compressione ed impedire il contatto direttofra il metallo dei due rotori.

• Separatore d’olio: subito dopo la compressione bisogna provvedere a separarel’olio dall’aria. Il miscuglio d’aria e d’olio passa attraverso la valvola di scaricoe raggiunge il serbatoio dell’olio. Il cambio di velocità e degli appositi diaframmifanno sì che la maggior parte dell’olio si separi. Prima che l’aria fluiscanella linea di mandata, passa attraverso un elemento separatore cherimuove quasi tutto l’olio rimanente. Di solito il contenuto d’olio in mandataè di 2 ÷ 5 ppm (ovvero circa 2 ÷ 5 g d’olio su ogni 1.000 m3 d’aria).

• Filtro dell’olio: serve a rimuovere eventuali particelle che dovessero esserepassate attraverso il filtro di aspirazione e che poi si sono ritrovate nel miscugliodi aria e olio. Sia il filtro d’aria che il filtro dell’olio devono essere tenutisempre in efficienza se si vuole conservare a lungo il compressore.Normalmente il filtro dell’olio è idoneo a separare particelle superiori ai 5 ÷10 micrometri. Si dovrebbe inoltre drenare eventuale condensa dal serbatoiodell’olio, prima di ogni avviamento.

• Controllo alta temperatura olio: serve ad evitare che l’olio raggiunga temperaturetroppo elevate. Il normale campo di temperatura dell’olio è fra 65 ed75 °C. Ciò assicura una temperatura dell’aria abbastanza bassa in mandata,evita una copiosa condensazione nel serbatoio dell’olio.Per controllare la temperatura dell’olio si usa una valvola termostatica chemischia olio raffreddato ad olio non raffreddato per mantenere la temperaturadesiderata. In alcune macchine, dove il raffreddamento dell’olio avviene tramite uno scambiatore di calore, si fa uso di una valvola di regolazione della portata d’acqua per regolare la temperatura dell’olio.

• Accessori di sicurezza: sono spesso incorporati in queste unità, come in
  molte altre. Nei compressori portatili vi è una valvola di sicurezza nella tubazione
  di mandata ed una valvola automatica di sfiato per evacuare l’aria compressa,
  contenuta nel serbatoio dell’olio, ad ogni fermata. Infine vi è un termostato
  che blocca la macchina per alta temperatura d’aria.

I motori termici sono a loro volta protetti per bassa pressione olio, elevata
temperatura dell’acqua di raffreddamento e bassa pressione del carburante.

Nelle macchine stazionarie, i dispositivi di sicurezza comprendono:
la valvola di sicurezza sulla mandata, lo sfiato automatico sul serbatoio dell’olio
ad ogni arresto e il blocco per alta temperatura d’aria.

Altri dispositivi spesso presenti sono: blocco per sovraccarico all’avviamento,
allarmi per alta temperatura dell’olio e bassa pressione dell’acqua di refrigerazione;
valvola di intercettazione dell’acqua e blocco per bassa pressione dell’olio.

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