Механический компрессор – устройство, предназначенное для поддержания постоянного давления газа или его дополнительного сжатия и передачи по трубопроводу к потребителю. Необходимость использования компрессора возникает, например, при попытках увеличить мощность двигателя внутреннего сгорания, поскольку для сжигания большего количества топлива в единицу времени требуется большее количество окислителя (кислорода). По способу действия компрессоры делятся на объемные (поршневые и роторные), лопастные (центробежные и осевые) и струйные.

Рассмотрим некоторые варианты конструкции компрессоров:
Центробежный компрессор. Основным его элементом является набор лопастей сложной формы, расположенных на равных расстояниях на ободе вращающегося вокруг горизонтальной оси диска. Эти лопасти (см. рисунок 1) засасывают поступающий воздух и отбрасывают его к выходной трубе. За счет центробежной силы воздух сжимается. Перед выходом воздух может проходить через дополнительный диффузор – элемент, необходимый, чтобы снизить потери давления.

Обозначения рисунка 1: 1 – лопасти компрессора; 2 – направление вращения лопастей; 3 – направление тока воздуха.

Роторный компрессор. Здесь сжатие происходит под действием массивного круглого ротора (элемент 1 рисунка 2), эксцентрично вращающегося в специальном круглом корпусе (элемент 2 рисунка 2). В прорези ротора вставлены прямоугольные лопасти, которые при вращении отжимаются к стенками собственной центробежной силой.

Обозначения рисунка 2: 1 – ротор; 2 – корпус; 3 – лопасти; 4,7- патрубки; 5,6 – полости.

При вращении ротора (по часовой стрелке) создается разность давлений, и новая порция воздуха засасывается в левый патрубок и в левую полость, одновременно с этим воздух из правой полости сжимается и выходит через правый патрубок.
 

Компрессорные машины используются во многих отраслях промышленности. Их применение связано с передачей газа, следовательно, они могут быть компонентами систем охлаждения (от холодильника до различных типов электростанций), систем нагнетания (постоянное давление в кабинах самолетов, вентиляционная система метро).
Работа компрессоров также напрямую связана с улучшением работы двигателей внутреннего сгорания.

Принцип действия центробежного компрессора в общем сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счет центробежной силы создается дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом - диффузорный. По типу используемых лоапаток рабочие колеса квалифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью сжатия, но сложнее в изготовлении, как следствие - дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передается кинетическая энергия вращающегося колеса,диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относитлельно вращающегося колеса, центробежная сила придает дополнительную кинетическую энернию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торомжение, с преобразованием их кинетической энергии вв внутреннюю.

Компрессоры, работающие по объемному принципу, работают с внутренней компрессией или без нее. Среди компрессоров с внутренней компрессией различают всасывающие насосы-компрессоры, винтовые и с перегородкой.
Компрессоры, работающие на объемном принципе, обладают общими характеристиками.
Применение новых материалов и технологий, способствующих получению стабильного качества, дало механическим компрессорам, возможность вернуться на рынок. Механический компрессор приводится в действие прямо от коленвала двигателя, и вызывает мгновенную реакцию на нажатие педали управления дроссельной заслонкой. Это довольно сильно заметно на низких оборотах.
Так как отработанные газы, в этом случае, не используются для привода компрессора, они отводяться напрямую, чтозначительно понижает внутреннюю температуру двигателя.
Применение катализаторов для небольших дизельных двигателей способствовало использованию механических компрессоров.

В осевом компрессоре поток рабочего тела, как правило воздуха, движется условно вдоль оси вращения ротора компрессора.

Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток закреплённых на валу и именуемых рабочими колёсами (РК), и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых направляющими аппаратами (НА). Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного направляющего аппарата именуется ступенью.

Пространство между соседними лопатками как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате именуется межлопаточным каналом. Межлопаточный канал в как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате диффузорный, то есть расширяющийся. Межлопаточный канал является расширяющимся, когда диаметр окружностей, вписанных в этот канал увеличивается при вписывании этих окружностей от передней кромки к задней.
Достаточно высокая степень газодинамической инертности лопастных компрессоров является причиной того, что комперссор достаточно медленно набирает обороты, обладает низкой приемистостью. Лопастные компрессоры, как правило, приводятся в движение турбинами, которые, в свою очередь весьма долго снижают свои обороты, таким образом, смена режимов работы таких турбо-компрессоров занимает достаточно длительный промежуток времени. Решением данной проблемы стало разделение компрессоров на каскады. Часть ступеней компрессора стали крепить на одном валу, часть - на другом, каждую из частей, в этом случаи, приводит в движение своя турбина. Данное решение как улучшило работу компрессоров на переходных режимах, так и повысило их газодинамическую устойчитвость. Другим средством повышения газодинамической устойчивости осевых компрессоров стало применение поворачивающихся направляющих аппаратов, для изменния угла входа потока в рабочее колесо, в зависимости от режима работы двигателя.

Сверхзвуковые компрессоры. Частота вращения роторов современных компрессоров достигает десятков тысяч оборотов в минуту. Переносная скорость частицы воздуха в РК зависит от радиуса вращения этой частицы относительно продольной оси двигателя. При достаточно длинном пере лопатки переносная скорость вырастает настолько, что абсолютная скорость движения частицы воздуха становится сверхзвуковой. В данной ситуации компрессор именуют сверхзвуковым, или же ступень компрессора именуют свехзвуковой, если такая ситуация возникает в определенной ступени компрессора.