Fundamentos da Compressão: Compressores rotativos de palhetas deslizantes

Por Norm Shade17 de julho de 2023

Depois de alternativos, os compressores de palhetas deslizantes, também conhecidos como compressores de palhetas rotativas, são um dos tipos mais antigos de compressores. A primeira descrição conhecida de uma bomba de palhetas deslizantes foi feita em um livro do engenheiro italiano, Agostino Ramelli, escrito em 1588.

A bomba de palhetas rotativas foi patenteada em 16 de junho de 1874 por Charles C. Barnes, um engenheiro de Sackville, New Brunswick, Canadá, que geralmente é considerado o inventor do design moderno. Compressores e bombas de palhetas rotativas são produzidos desde o início de 1900 e várias empresas os produzem aos milhares.

O compressor de palhetas rotativas usa movimento centrífugo para comprimir ar ou outro gás. O rotor cilíndrico está localizado excentricamente em um invólucro estacionário, de modo que esteja mais próximo do furo do invólucro cilíndrico na porta de descarga e mais distante dele na porta de entrada.

O invólucro tem uma entrada grande e uma saída ou porta de descarga comparativamente menor. O rotor excêntrico possui múltiplas ranhuras radiais, cada uma delas equipada com uma lâmina ou palheta acionada por mola. As palhetas são feitas de aço ou materiais de fibra sintética. As molas e a força centrífuga empurram as extremidades externas das palhetas contra o furo do alojamento para garantir que haja vazamento mínimo de gás entre palhetas adjacentes.

Dependendo da aplicação, as máquinas podem ser lubrificadas ou não lubrificadas. Se o compressor for lubrificado com óleo, haverá uma fina camada de óleo entre as palhetas e a carcaça que também ajuda a vedar contra vazamentos de gás pelas pontas das palhetas durante a operação.

O espaço entre palhetas adjacentes forma um bolsão. À medida que o rotor excêntrico gira no furo do revestimento cilíndrico, cada palheta é deslocada para sua fenda radial no rotor. Isto diminui progressivamente o volume da bolsa entre palhetas adjacentes à medida que giram da entrada para a descarga.

A diminuição do volume aumenta a pressão do gás aprisionado. A resistência da palheta e a taxa de vazamento além das pontas da palheta limitam a pressão diferencial através da palheta. Portanto, compressores com taxas de pressão mais altas requerem mais palhetas. Um típico compressor de palhetas rotativas de estágio único tem uma relação de pressão de 5:1, com alguns modelos de alta pressão chegando a 7:1 ou 8:1. Quanto maior o número de palhetas, menor será a diferença de pressão entre os espaços adjacentes ao redor do rotor.

Aplicações de relação de alta pressão podem exigir até 20 ou 30 palhetas. A maioria dos compressores de palhetas rotativas está limitada a pressões de 150 psig (10,3 bar) ou menos. Embora sejam leves e versáteis, sua eficiência é baixa em comparação aos compressores alternativos. A tecnologia de palhetas deslizantes rotativas tem sido aplicada para compressão de ar e gás, serviços de vácuo, bombeamento de líquidos e transferência de sólidos a granel.

A Blackmer foi uma das primeiras empresas a desenvolver máquinas de palhetas deslizantes. Antes da virada do século 20, uma bomba rotativa era geralmente entendida como uma “bomba de engrenagem”, consistindo principalmente de duas engrenagens engrenadas que retinham o líquido entre os dentes da engrenagem e a carcaça da bomba, criando pequenas cavidades de vedação que transportavam o fluido à medida que girava. , forçando o líquido a sair pelo outro lado.

Mas em 1899, RM Blackmer apresentou um projeto de bomba do tipo palhetas que representava um afastamento importante do princípio da bomba de engrenagens. Em contraste com a vazão de uma bomba de engrenagens que cai continuamente à medida que os dentes da engrenagem se desgastam, a perda de uma bomba do tipo palhetas é praticamente insignificante. À medida que as palhetas se desgastam nas pontas, elas simplesmente se movem para fora das ranhuras do rotor para se autoajustarem e manterem a taxa original. Blackmer não poderia ter escolhido melhor momento para inventar esse tipo engenhoso de bomba.

O advento do automóvel estava dando ao país uma nova sede de gasolina e petróleo. A indústria petrolífera crescia a passos gigantescos e a jovem empresa estava preparada para expandir com ela. A bomba de palhetas de Blackmer gerou uma família de centenas de modelos de bombas diferentes. A empresa Blackmer foi fundada em Petoskey, MI e mudou-se para sua localização atual em Grand Rapids, MI em 1925.