Пластинчатые компрессоры

Принцип работы пластинчатого компрессора основан на вращении ротора, эксцентрично размещённого в цилиндрическом корпусе, и перемещении пластин (лопаток), подвижных в этом роторе. Центробежные силы обеспечивают прижатие пластин к корпусу компрессора. Всасывание в компрессор происходит в процессе изменения его рабочего объёма от минимального до максимального, а нагнетание — после заданного сжатия воздуха и до момента уменьшения рабочего объёма до минимума. На рисунке показано, что компрессор содержит корпус 1 с впускным и выпускным окнами, ротор 2 и промежуточный поворотный корпус 3 с окнами для входа и нагнетания воздуха.

Рис. Схема разреза компрессора Cozette:
1 — наружный корпус,
2 — ротор,
3 — цилиндр с окнами,
4 — лопатки,
5 — полости для лопаток в роторе.

Ротор размещён в корпусе с эксцентриситетом, содержит пластины 4, размещённые в пазах 5 ротора.

При вращении ротора вместе с промежуточным корпусом 3, его рабочие полости, расположенные между пластинами, ротором и корпусом, изменяют свои объёмы. На рисунке видно, что рабочий объём полости, расположенной в настоящий момент в верхней части, является наибольшим, а рабочий объём полости в нижней части — наименьшим. Справа на рисунке рабочие объёмы увеличиваются, а слева — уменьшаются. При этом происходит всасывание воздуха, как показано на рисунке, затем сжатие заряда в рабочей полости и нагнетание его во впускной коллектор двигателя. В простейшем варианте компрессор может не иметь корпуса 3. Пластины 4 могут двигаться относительно стенок самого корпуса 1. Однако при этом возникают проблемы с их износом, с уплотнением рабочих полостей, особенно при прохождении пластин у впускных и выпускных окон.

Известно, что машины такого типа применяются в качестве насосов для подачи жидкостей (масляные, топливные насосы и т.д.). В некоторых лёгких дизелях применяются топливные насосы такого типа для обеспечения достаточно высокого давления впрыскивания топлива. Особенность применения таких машин для подачи воздуха заключается в сложности организации смазки пластин (лопаток), т. к. подаваемый в дизель воздух должен быть чистым, без примесей масла, которое в цилиндре может создавать горючую смесь и самовоспламеняться в произвольный момент времени. Особую сложность составляет также проблема нагревания компрессора. Благодаря промежуточному корпусу 3 трение пластин о корпус отсутствует, что смягчает проблему перегрева.

Достоинством компрессора является возможность вращения его ротора синхронно с валом двигателя, благодаря соответствующей жёсткой их связи, что обеспечивает пропорциональное увеличение производительности компрессора с ростом потребности в наддувочном воздухе двигателя.

Кроме того, компрессор начинает подавать воздух мгновенно в начале вращения вала двигателя и, следовательно, самого компрессора. Конструкция компрессора сравнительно проста и дешева, а его габариты приемлемы для двигателей с наддувом. Пластинчатые компрессоры обеспечивают повышение давления наддува до 0,6 — 0,7 бар над уровнем атмосферного. В максимальных условиях можно достигнуть отношения рабочих объёмов 3:1 с уровнем адиабатического КПД порядка 0,4 — 0,5. Такие компрессоры часто применяются для наддува бензиновых ДВС. Успехов в создании таких машин, конкурирующих с лопастными компрессорами, достигли фирмы «Cozette», «Zoller» и «Powerplus». Фирмы «Centric» и «Bendix» усовершенствовали такие компрессоры, существенно снизив проблемы их смазки и охлаждения.

Однако, всё же проблемы ограничения максимально достижимой частоты вращения, проблемы смазки и охлаждения ограничивают его применение для наддува дизелей.