Typy sprężarek mechanicznych: sprężarka Rootsa, Lysholma i Eatona

, 1 sierpnia 2016, 13:41

Sprężarki Lysholma, Rootsa czy Eatona są ciekawą alternatywą dla popularnych dziś turbosprężarek. Te rzadko spotykane konstrukcje mogą być bardzo efektywne, ale mają też swoje mankamenty. Sprawdź nasz artykuł, aby dowiedzieć się więcej.

Rodzaje sprężarek mechanicznych: sprężarka Rootsa, Lysholma i Eatona

Co to jest kompresor?

Słowo „kompresor” nieprzypadkowo kojarzy się z silnikami montowanymi w autach klasy premium. Faktem jest, że skonstruowanie efektywnej sprężarki mechanicznej i umieszczenie jej pod maską cywilnego pojazdu generuje wysokie koszty. Dużo wyższe niż w przypadku klasycznej turbosprężarki. Między innymi dlatego popularne „turbo” zasilane spalinami z silnika zdominowało współczesną motoryzację. Ponieważ jest tańsze, ale i bardziej efektywne – pozwala na generowanie większego poziomu mocy przy mniejszym obciążeniu silnika.

Kompresory nigdy nie przyjęły się w motoryzacji na stałe. Wielu producentów pojazdów miało jednak w swojej historii epizody większego zainteresowania tą technologią. W efekcie powstało kilka ciekawych maszyn, wykorzystujących koncepcję wybitnych konstruktorów. Poniżej opisujemy najpopularniejsze rodzaje sprężarek.

Sprężarka Rootsa

Ta znana mechaniczna sprężarka jest właściwie nazywana „sprężarką” trochę na wyrost. Jej konstrukcja pozwala na przetłaczanie powietrza, a nie jego sprężanie. Ono następuje dopiero w kanale wylotowym mechanizmu. Na poniższym schemacie widzimy trzy strefy, w których odbywa się przepływ powietrza. Powietrze wtłoczone w strefę C, które ma już dość wysokie ciśnienie skierowane jest do wylotu, gdzie następuje dalszy wzrost ciśnienia. Łopatki wirników nie stykają się ze sobą, wbrew temu co podpowiada wzrok, gdy obserwujemy pracującą sprężarkę. Na ich końcach umieszczone są koła zębate, odpowiadające za synchronizację.

Charakterystyczny kształt wirników jest zarazem zaletą i wadą konstrukcji Rootsa. To jeden z najmniej skomplikowanych do wykonania wzorów, co obniża koszty produkcji. Między innymi dlatego popularność sprężarki Rootsa jest stosunkowo duża. Z drugiej strony, kształt wirników wpływa na niewielką sprawność sprężarki, szacowaną zwykle na góra 50-60% (inne osiągają nawet ponad 80%). Wszystko za sprawą mieszania się ze sobą powietrza z poszczególnych stref podczas cyklu pracy. Niektórzy konstruktorzy modyfikowali kształt wirników, aby uzyskać wyższą sprawność.

 

Sprężarka Rootsa schemat 1 i 3 – wirniki, 2 – korpus sprężarki

Sprężarka śrubowa (sprężarka Lysholma)

Sprężarka Lysholma na pierwszy rzut oka posiada konstrukcję podobną do sprężarki Rootsa. Jej znakiem charakterystycznym jest kształt wirników, które różnią się kształtem, a także prędkością obrotową. Powietrze przepływa wzdłuż wirników, dochodzi do sprężania wewnętrznego. Nie występuje tu cofanie powietrza lub jest ono minimalne. Wszystko to przekłada się na wyższą sprawność – do 70%. Sprężarka śrubowa jest za to droższa w produkcji (większy koszt wytworzenia wirników), osiąga wyższe prędkości obrotowe i wymusza stosowanie sprzęgła wtedy, gdy sprężarka ma nie być wykorzystywana. Taki rodzaj sprężarki był wykorzystywany m.in. w silnikach Mazdy, a także w Mercedesie McLaren SLR.

Sprężarka Eatona

Sprężarka Eatona posiada odmienną konstrukcję wirników niż omówione wyżej konstrukcje. Ich powierzchnie robocze są proste, nie ślimakowe. Ten rodzaj sprężarki został mocno spopularyzowany w branży motoryzacyjnej ze względu na niskie koszty produkcji. Zastosowano go m.in. w samochodzie Mini Cooper S, który dysponuje silnikiem o małej pojemności skokowej. Instalacja kompresora przełożyła się na znaczny wzrost mocy jednostki (silnik o pojemności 1,6 litra osiąga moc 160 KM).

Kompresor Eatona w swoim działaniu jest podobny do kompresora Lysholma, ale jednocześnie różni się od niego. Odmienna konstrukcja współpracujących ze sobą wirników. Powierzchnie robocze wirników są proste a nie ślimakowe, jak to ma miejsce w kompresorze Lysholma. Liczba zwojów ślimakowych jest mniejsza w porównaniu do kompresora Lysholma, stąd też wynika mniejsza sprawność Eatona (około 75%).

Zaletą Eatona jest znacznie tańszy koszt produkcji, poprzez prosty kształt powierzchni roboczych. Dzięki temu, kompresor ten zyskał na popularyzacji wśród producentów z branży motoryzacyjnej. Dla przykładu takiego zastosowania posłużyć się można MINI Cooperem S, którego silnika o pojemności 1,6 litra osiąga moc 160 KM właśnie dzięki kompresorowi Eatona. Niestety, takie rozwiązanie nie było pozbawione wad. Silnik mimo dużego przyspieszenia osiągał przyrost mocy dopiero w górnym zakresie obrotów, generując bardzo charakterystyczny dźwięk. Obecnie MINI stosuje turbosprężarki.

Diagnozowanie sprężarki mechanicznej

Zaletą sprężarek mechanicznych jest bardziej „liniowy” niż w przypadku turbosprężarek przyrost mocy. Napędzają silnik już od najniższych prędkości obrotowych. Napęd do sprężarki Rootsa przekazywany jest w sposób stały, ale charakterystyka pracy – ze względu na konstrukcję – jest niestabilna w porównaniu do podobnych, bardziej zaawansowanych rozwiązań. Powietrze w tej sprężarce przechodzi krótką drogę.

Ze względu na ową „burzliwość” pracy, konieczne jest stosowanie tłumików drgań. Kolejnym problemem, z jakim musieli mierzyć się konstruktorzy jest dość głośna praca sprężarki Rootsa, zwłaszcza po dłuższym okresie użytkowania. Popularność sprężarki Rootsa jest stosunkowo duża, jednak w wielu warsztatach wyposażone w nią pojazdy pojawiają się niezwykle rzadko. Bez znajomości charakterystyki pracy tego mechanizmu można mieć problem z wystawieniem poprawnej diagnozy.

Nie należy diagnozować jako objaw awarii głośniejszej pracy kompresora podczas ostrego przyspieszania. Charakterystyczne wycie jest standardowym dźwiękiem powodowanym przez ciąg powietrza. Podobnie jak pojawiający się okresowo w niektórych sprężarkach metaliczny odgłos – jest to dźwięk pracy elektromagnetycznego sprzęgła, cofającego tarczę cierną do pozycji spoczynkowej. Poprawność pracy sprężarki Rootsa należy w pierwszej kolejności badać, obserwując wskazania czujnika ciśnienia.

Dowiedz się więcej

Silnik krokowy – jak działa, po co jest i dlaczego się psuje?
Silnik krokowy – jak działa, po co jest i dlaczego się psuje?

Silnik krokowy to niewielka część układu dolotowego samochodu, którego funkcja jest na tyle istotna, że bez niego niemożliwe byłoby poruszanie się pojazdem. Sprawdź, jak działa silnik krokowy, jaka jest jego funkcja, a także z jakiego powodu może się zepsuć.

Co to jest elastyczność silnika i jak ją mierzyć?
Co to jest elastyczność silnika i jak ją mierzyć?

Czytając dane techniczne pojazdów, niekiedy możemy natknąć się na informacje o tzw. elastyczności silnika. Wyjaśniamy czym jest owa elastyczność, jak ją mierzyć oraz czy uzyskane wyniki pomiaru mogą być dla nas użyteczne. Elastyczny silnik O elastyczności jednostek napędowych słyszymy wiele, zwłaszcza oglądając komunikaty reklamowe producentów samochodów. Dobry silnik powinien być mocny, ekonomiczny i elastyczny. O […]

Jak wyglądała CODZIENNA obsługa auta w latach 60. Film.
Jak wyglądała CODZIENNA obsługa auta w latach 60. Film.

Porównanie stanu motoryzacji w Polsce lat 60. z czasami współczesnymi to przepaść. Nie chodzi tylko o same pojazdy, ale także ich obsługę. 50 lat temu czas musiał płynąć wolniej, skoro spikerzy państwowej telewizji zachęcali do poświęcania ok. 10 minut dziennie na podstawowe sprawdzenie samochodu… Jeśli w latach 60. stać Cię na posiadanie samochodu, bez wątpienia […]

To zdezelowany Mercedes W115 przed renowacją. Nie uwierzysz jak wygląda dziś!
To zdezelowany Mercedes W115 przed renowacją. Nie uwierzysz jak wygląda dziś!

Zawsze popieramy projekty, których celem jest podarowanie drugiego życia legendarnym samochodom. Ten Mercedes z 1974 roku zmierzał prosto na złomowisko. Zobacz, jak wygląda po generalnym remoncie. W115 to bliźniaczy model dobrze znanego w Polsce Mercedesa W114. Auto produkowano do 1976 roku, ale niezawodne pojazdy bardzo długo jeździły po drogach całego świata. Wydawało się, że dla […]

Jak działa system ABS? Film.
Jak działa system ABS? Film.

Dziś niemal każdy samochód poruszający się po drogach posiada ABS. Czy jednak na pewno każdy zna zasadę działania tego systemu? Ten filmik to przestroga dla tych, którzy ignorują świecącą się na desce rozdzielczej kontrolkę, wskazującą na usterkę ABSu. Mówiąc najprościej, system ABS zapobiega blokowaniu się kół podczas hamowania na śliskiej lub nierównej nawierzchni. Pojazd bez […]

Płonące tarcze hamulcowe, czyli morderczy test F1 [FILM]
Płonące tarcze hamulcowe, czyli morderczy test F1 [FILM]

Na etapie produkcyjnym, tarcze hamulcowe są testowane w specjalnych, całkowicie zautomatyzowanych urządzeniach. Poddawane są obciążeniom znacznie większym niż te spotykane w ruchu ulicznym. Zobaczcie jak wygląda test tarcz stosowanych w F1. Od lat firma Brembo dostarcza tarcze hamulcowe dla sportów ekstremalnych, także wyścigów F1. Choć same wyścigi są polem doświadczalnym dla producentów, pierwsze testy muszą […]

Silnik Wankla – zasada działania i przyczyny (nie)popularności
Silnik Wankla – zasada działania i przyczyny (nie)popularności

Silnik rotacyjny Wankla jest konstrukcją znacznie prostszą od popularnych jednostek tłokowych. Pozwala także na uzyskanie bardzo dużej mocy z niewielkiej pojemności. Dlaczego mimo tych zalet nie zdobył uznania producentów pojazdów? Silnik Wankla – budowa W porównaniu do klasycznych silników tłokowych, jednostka Wankla zbudowana jest z dużo mniejszej liczby elementów. Są one także prostsze w budowie. […]

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!