Sono
raffreddati ad aria, i modelli più grandi invece raffreddati ad acqua dolce.
Lubrificati allo stesso modo di un motore diesel a 4 tempi perché il
manovellismo all’interno è identico solo che l’olio che lubrifica i cilindri
non viene del tutto bruciato ma una piccolissima parte espulso insieme all’aria
pompata per cui è equipaggiato con uno scaricatore di condensa dove si
raccolgono tutte le impurità contenute nell’aria in uscita dal compressore.
Gli stantuffi possono essere a semplice o duplice effetto (entrambe le facce dello stantuffo
sono attive).
La disposizione
dei cilindri è ad asse verticale od orizzontale nel caso di un unico stantuffo, a V, W,
X nel caso di più stantuffi; talvolta
si possono trovare cilindri fra loro contrapposti. I compressori alternativi sono in
generale impiegati per portate molto basse (di solito < 1 Nm3/min e comunque non oltre 20 Nm3/min. ) e per pressioni di 7-10
bar; quando la pressione richiesta supera i 20 bar si devono adottare
compressori alternativi multistadio. I
compressori alternativi hanno normalmente stantuffi lubrificati, con lo svantaggio
che l'aria compressa contiene in sospensione particelle di olio: essi pertanto
non sono adatti per utenze richiedenti aria "pulita". Sono però
disponibili compressori alternativi non lubrificati (detti anche "a
secco"), nei quali i tradizionali anelli di tenuta metallici(che
necessitano di lubrificazione) fra stantuffo e cilindro sono sostituiti da
anelli in teflon o in grafite oppure da dispositivi a labirinto.
COMPRESSORI VOLUMETRICI A MEMBRANA
Il principio di funzionamento delle
soffianti a membrana è basato sull’ oscillazione elettromagnetica. Gli elettromagneti, attivati dalla
corrente elettrica, fanno oscillare un albero che costituisce il supporto del
magnete. Sulle estremità dell’albero è
fissata una membrana elastica che, per effetto dell’oscillazione, fa variare il
volume di una camera di cui la membrana costituisce una parete. Nella camera l’aria può entrare
attraverso una valvola unidirezionale di aspirazione nella fase di espansione e
dalla camera può uscire attraverso una seconda valvola unidirezionale che si
apre nella fase di compressione. All’uscita di questa seconda
valvola viene collegato l’utilizzo dell’aria compressa. Il principio dell’oscillazione
elettromagnetica è noto per il suo eccellente rendimento. L’energia elettrica
non viene dissipata da attriti meccanici, ma usata direttamente per l’azione di
compressione delle membrane. Non essendoci attrito tra le parti in movimento, non occorre lubrificazione, e
quindi l’aria convogliata non viene assolutamente inquinata. Oltre a questo, i
maggiori vantaggi nell’utilizzo delle soffianti a membrana sono:
•massima
semplicità di installazione;
•lunga
durata di funzionamento (oltre 20.000 ore di servizio continuo);
•bassissima
rumorosità;
•semplice
manutenzione;
•costruzione
compatta e leggera;
•basse
vibrazioni;
•flusso
con pulsazioni trascurabili.
L'utilizzo di cartucce filtranti a
fibre di borosilicato consente di ridurre il consumo di olio fino a valori di
circa 0.001 g/Nm3.
Il residuo di olio è indicato in
ppm in peso: poiché 1 Nm3
di aria pesa ≈1.3 kg, 1 ppm di olio rappresenta 0.0013 g. L'aria erogata dai compressori a
media pressione ad iniezione di olio contiene un residuo di olio compreso fra 1
e 5 ppm. I compressori a 7-10 bar e portata
superiore a 20 Nm3/min.
sono generalmente raffreddati ad acqua, in quanto lo smaltimento del calore
generato sarebbe problematico e costoso con radiatori raffreddati ad aria. Il fabbisogno di acqua di
raffreddamento alla temperatura di 15 °C varia da 2 a 3,5 litri per m3 di aria aspirata. L'utilizzo di cartucce filtranti a
fibre di borosilicato consente di ridurre il consumo di olio fino a valori di
circa 0.001 g/Nm3. Il residuo di olio è indicato in
ppm in peso: poiché 1 Nm3
di aria pesa ≈1.3 kg, 1 ppm di olio rappresenta 0.0013 g. L'aria erogata dai compressori a
media pressione ad iniezione di olio contiene un residuo di olio compreso fra 1
e 5 ppm. I compressori a 7-10 bar e portata
superiore a 20 Nm3/min.
sono generalmente raffreddati ad acqua, in quanto lo smaltimento del calore
generato sarebbe problematico e costoso con radiatori raffreddati ad aria.Il fabbisogno di acqua di
raffreddamento alla temperatura di 15 °C varia da 2 a 3,5 litri per m3 di aria aspirata.
COMPRESSORI VOLUMETRICI ROTATIVI A
VITI
I compressori a viti sono
costituiti da due rotori, uno con lobi convessi e l'altro con lobi concavi,
ruotanti in senso opposto dentro uno statore.
L'aria viene aspirata attraverso la
luce di immissione nello spazio che si forma fra i lobi dei due rotori; con il
procedere della rotazione, lo spazio in cui essa è contenuta viene dapprima
isolato dalla luce di immissione, quindi ridotto di volume dando inizio ad una
compressione graduale più o meno pronunciata a seconda del rapporto di
compressione da realizzare(più pronunciata per β più elevati, per ridurre la
potenza assorbita). Terminata la compressione graduale l'aria viene spinta
verso la luce di uscita e quindi scaricata.
Esistono due tipologie di
compressori a vite: quelli lubrificati e quelli non
lubrificati o
a secco.
La prima categoria realizza cicli
di compressione monostadio(raggiungendo pressioni fino a 13 bar) e bistadio
(per pressioni fino a 20 bar) e la portata d'aria è inferiore ai 70 Nm3/min.
Le tolleranze devono essere molto
ridotte per ottenere un funzionamento efficiente, quindi la costruzione di
questo tipo di compressore richiede elevata precisione. Inoltre la compressione oltre i 4
bar non può essere effettuata in un unico stadio in quanto le temperature
raggiunte sarebbero troppo elevate, con dilatazioni dei materiali tali da
impedire un corretto funzionamento. Per contro, l'assenza di contatti
permette di realizzare una macchina in cui le parti lambite dall'aria non
necessitano di lubrificazione e quindi l'aria compressa risulta priva d'olio,
requisito assai importante per molte applicazioni. Le portate d'aria arrivano
fino a 100 Nm3/min.
si ricorre di solito a compressori
dinamici. Nei compressori a viti la
regolazione della portata, cioè della quantità d'aria compressa erogata dal
compressore, è normalmente ottenuta per mezzo di una valvola che parzializza la
luce di aspirazione. Compressori di questo tipo hanno poche parti soggette a
usura, non richiedono basamenti e producono rumori e vibrazioni meno elevati di
altri compressori.
COMPRESSORI VOLUMETRICI ROTATIVI
ROOTS
Il compressore Roots, detto anche
soffiante, consiste in uno statore in cui sono alloggiati due rotori
controrotanti, dotati di due e tre lobi ciascuno. In tal caso l'aria è spinta
dai lobi verso la mandata dove subisce un repentino aumento di pressione.
In altre parole la compressione non
avviene grazie a una progressiva riduzione del volume prima del collegamento
con i condotti di mandata, ma per reflusso dell'aria del compressore, con
risultati di rendimento molto modesti.
Le soffianti Roots non sono
utilizzabili per pressioni di esercizio elevate (il limite si aggira intorno a
1 bar nei tipi monostadio e a 2,5 bar nei tipi a due stadi). Il movimento dei
due rotori è sincronizzato per mezzo di ingranaggi in modo da non avere
contatto tra i rotori o tra i rotori e la carcassa.
Queste parti pertanto non
richiedono lubrificazione e di conseguenza, in analogia ai compressori a viti,
l'aria compressa è priva d'olio. I compressori Roots sono in genere raffreddati
ad aria.
COMPRESSORI VOLUMETRICI ROTATIVI AD
ANELLO LIQUIDO
In uno statore di forma ellittica è
montato un rotore con palette fisse che trascina in rotazione un liquido (in
genere acqua) e lo proietta per forza centrifuga contro la parete dello
statore, dando forma ad un vero e proprio anello rotante. Poiché lo statore ha
forma ellittica, il liquido assume un movimento tale da variare periodicamente
il volume del vano compreso fra paletta e paletta, comprimendo l'aria in esso
contenuta.
La distribuzione avviene attraverso
luci previste nelle testate dello statore oppure in cavità praticate
nell'albero del rotore: l'aria affluisce fra le palette, viene compressa e
quindi espulsa quando il rotore nella sua rotazione supera la zona di compressione.
Per ogni giro del rotore si ottengono due cicli di compressione. L'aria da comprimere viene a
diretto contatto con il liquido contenuto nella macchina e poiché la velocità
di rotazione è relativamente alta, una certa quantità di liquido si mescola
inevitabilmente con l'aria compressa. Pertanto il compressore deve essere
munito di un filtro separatore sul lato mandata e di un dispositivo per
mantenere costante il livello del liquido nella camera di compressione. La
regolazione è sovente ottenuta per laminazione all'aspirazione, eventualmente
accoppiata con un reflusso tra mandata e aspirazione. I compressori ad anello
liquido sono ormai impiegati solo per le basse pressioni o per applicazioni
particolari.
COMPRESSORI VOLUMETRICI ROTATIVI AD
ELICOIDI ORBITANTI
Per questa tipologia di macchine,
la compressione dell'aria è ottenuta per interazione di due elementi a spirale,
uno fisso e l'altro con movimento orbitale.
Il moto del rotore provoca una
progressiva compressione dell'aria in quanto riduce il volume della camera di
compressione. L’aria entra alla pressione atmosferica nella camera di
compressione attraverso una luce che si trova sul lato esterno del rotore. Una
volta che l’aria è stata aspirata, il rotore orbitante chiude la luce di
aspirazione. Un flusso continuo di aria
compressa esce dal rotore a spirale passando attraverso la luce di mandata che
si trova nel centro della spirale fissa. Questo processo di compressione viene
ripetuto all’infinito, generando una mandata di aria compressa priva di
pulsazioni e ovviamente di olio. I compressori a elicoidi orbitanti sono adatti
alla produzione di piccole portate d’aria (<1 Nm3/min) e per pressioni massime di 10
bar.
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