Ανάλυση της αρχής λειτουργίας του συμπυκνωτή αέρα με βίδες και της αρχής λειτουργίας κάθε συστήματος

Ένας αεροσυμπιεστής μονής βίδας, γνωστός και ως αεροσυμπιεστής με γρανάζια ατέρμονα, αποτελείται από έναν άξονα 6 βιδών και δύο τροχούς αστεριών 11 δοντιών. Το γρανάζι ατέρμονα πλέκει και με τους δύο αστέρες τροχούς ταυτόχρονα, εξισορροπώντας τις δυνάμεις στο ατέρμονα και διπλασιάζοντας τη μετατόπιση. Ο όρος "βιδωτός συμπιεστής" αναφέρεται συνήθωςένας συμπιεστής διπλού κοχλία.

Ένας βιδωτός συμπιεστής (επίσης γνωστός ως συμπιεστής διπλού κοχλία) έχει ένα ζεύγος ρότορες με δικτυωτά, αντίθετα περιστρεφόμενα ελικοειδή δόντια. Ο ρότορας με τα ανυψωμένα δόντια ονομάζεταιο αρσενικός ρότορας, και ο ρότορας με εσοχή δόντια ονομάζεται θηλυκός ρότορας. Καθώς οι ρότορες περιστρέφονται μέσα στο σώμα του συμπιεστή, ο όγκος εργασίας αλλάζει συνεχώς λόγω της εισαγωγής και απεμπλοκής των δοντιών, μεταβάλλοντας έτσι περιοδικά τον όγκο μεταξύ κάθε ζεύγους σχισμών δοντιών για να επιτευχθούν οι στόχοι εισαγωγής, συμπίεσης και εξαγωγής.

Η κύρια μονάδα είναι το βασικό εξάρτημα ενός κοχλιοφόρου συμπιεστή και η δομή και ο μηχανισμός λειτουργίας της κύριας μονάδας είναι παρόμοια για βιδωτούς συμπιεστές οποιασδήποτε μάρκας.

Καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, ένα δόντι του αρσενικού ρότορα αποδεσμεύεται συνεχώς από τη μία σχισμή δοντιού του θηλυκού ρότορα, αυξάνοντας σταδιακά τον όγκο μεταξύ των δοντιών και συνδέοντάς τον με τη θύρα εισαγωγής. Το αέριο εισέρχεται στον όγκο μεταξύ των δοντιών μέσω της θυρίδας εισαγωγής έως ότου ο όγκος μεταξύ των δοντιών φτάσει στη μέγιστη τιμή του, οπότε και αποσυνδέεται από τη θύρα εισαγωγής. Στη συνέχεια, ο όγκος μεταξύ των δοντιών σφραγίζεται με τη συνδυασμένη δράση του δοντιού και του εσωτερικού κελύφους, τερματίζοντας τη διαδικασία εισαγωγής. Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτή τη στιγμή, οι ενδιάμεσοι όγκοι του αρσενικού και του θηλυκού ρότορα δεν συνδέονται μεταξύ τους.

Κατά τη διαδικασία συμπίεσης, ο ρότορας συνεχίζει να περιστρέφεται. Πριν συνδεθούν οι όγκοι μεταξύ των δοντιών του αρσενικού και του θηλυκού ρότορα, το αέριο στον όγκο μεταξύ των αρσενικών δοντιών του ρότορα συμπιέζεται πρώτα από την εισβολή των θηλυκών δοντιών του ρότορα. Μετά από μια ορισμένη γωνία, οι όγκοι μεταξύ των αρσενικών και θηλυκών δοντιών του ρότορα συνδέονται, σχηματίζοντας ένα ζεύγος όγκων μεταξύ των δοντιών σε σχήμα "V" (βασικοί τόμοι). Καθώς τα δύο δόντια του ρότορα συμπιέζονται μεταξύ τους, οι βασικοί όγκοι ωθούνται σταδιακά και ο όγκος σταδιακά συρρικνώνεται, πραγματοποιώντας έτσι τη διαδικασία συμπίεσης αερίου. Η διαδικασία συμπίεσης συνεχίζεται μέχρι να συνδεθούν οι βασικοί όγκοι στη θύρα εξάτμισης.

Καθώς ο ρότορας περιστρέφεται, ο όγκος της βασικής μονάδας συρρικνώνεται συνεχώς και το συμπιεσμένο αέριο αποστέλλεται στον σωλήνα εξάτμισης. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου η ένταση είναι στο ελάχιστο.

Καθώς ο ρότορας περιστρέφεται συνεχώς, οι προαναφερθείσες διαδικασίες εισαγωγής, συμπίεσης και εξαγωγής εκτελούνται σε έναν κύκλο και κάθε βασικός όγκος λειτουργεί με τη σειρά του, σχηματίζοντας τον κύκλο εργασίας του βιδωτού συμπιεστή ψύξης.

Από την ανάλυση της παραπάνω διαδικασίας, φαίνεται ότι όταν οι δύο ρότορες περιστρέφονται προς την πλευρά όπου συναντώνται μεταξύ τους, δηλαδή στην πλευρά όπου τα κυρτά και κοίλα δόντια συναντώνται και εμπεδώνονται, το αέριο συμπιέζεται και σχηματίζει υψηλότερη πίεση, η οποία ονομάζεται ζώνη υψηλής πίεσης. Αντίθετα, όταν οι βίδες περιστρέφονται προς την πλευρά όπου απομακρύνονται η μία από την άλλη, δηλαδή από την πλευρά όπου αποδεσμεύονται τα κυρτά και τα κοίλα δόντια, ο όγκος μεταξύ των δοντιών διαστέλλεται και σχηματίζει χαμηλότερη πίεση, η οποία ονομάζεται ζώνη χαμηλής πίεσης. Αυτές οι δύο περιοχές χωρίζονται από τη γραμμή επαφής μεταξύ του περιβλήματος και των ρότορων. Μπορεί χονδρικά να θεωρηθεί ότι το αξονικό επίπεδο των δύο δρομέων είναι η διεπαφή μεταξύ των ζωνών υψηλής και χαμηλής πίεσης. Επιπλέον, το ελικοειδές κανάλι που σχηματίζεται από τη γραμμή πλέγματος μεταξύ του αρσενικού και του θηλυκού ρότορα αναγκάζει το αέριο του βασικού όγκου να κινείται με ελικοειδή κίνηση από το άκρο εισαγωγής προς το άκρο της εξάτμισης ενώ συμπιέζεται.

Ως τύπος περιστροφικού συμπιεστή, ο κοχλιοφόρος συμπιεστής έχει τα δομικά χαρακτηριστικά ενός φυγόκεντρου συμπιεστή, αλλά η αρχή λειτουργίας του εμπίπτει στην κατηγορία των συμπιεστών θετικής μετατόπισης.

1. Απαιτείται υψηλή ακρίβεια για την κατεργασία της χωρικής καμπύλης επιφάνειας του ελικοειδούς ρότορα.
2. Λόγω των περιορισμών στην ακαμψία του ρότορα και της αδυναμίας επίτευξης καλής στεγανοποίησης μεταξύ των σταδίων, οι κοχλιοφόροι συμπιεστές δεν μπορούν επί του παρόντος να επιτύχουν υψηλές τελικές πιέσεις.
3. Η περιοδική διέλευση υψηλής ταχύτητας του μέσου μέσω των θυρών αναρρόφησης και εκκένωσης και η διαρροή μέσω των κενών, έχει ως αποτέλεσμα υψηλό θόρυβο συμπιεστή, απαιτώντας μέτρα μείωσης του θορύβου.
4. Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών, οι κοχλιοφόροι συμπιεστές χρησιμοποιούνται γενικά στις ακόλουθες συνθήκες λειτουργίας: 1. Χαμηλός ρυθμός ροής. 2. Απαιτεί μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία. 3. Χαμηλή πίεση εκκένωσης.

που αποτελείται από το σώμα, την τελική έδρα εισαγωγής και την τελική έδρα της εξάτμισης, είναι ένα σημαντικό στοιχείο του συμπιεστή. Το σώμα είναι το κεντρικό εξάρτημα που συνδέει όλα τα μέρη, παρέχοντας τις σωστές θέσεις συναρμολόγησης και διασφαλίζοντας ότι οι αρσενικοί και θηλυκοί ρότορες πλένονται αξιόπιστα μέσα στον κύλινδρο. Η ακραία του όψη έχει σχήμα ∞, που συμμορφώνεται με τις εξωτερικές κυλινδρικές επιφάνειες των δύο δρομέων πλέξης, επιτρέποντας την ακριβή εισαγωγή του ρότορα στο περίβλημα. Στο εσωτερικό τοίχωμα του περιβλήματος παρέχονται ακτινικές θύρες εισαγωγής, μεγέθους που να ταιριάζουν με τη γωνία περιστροφής του ρότορα, εξασφαλίζοντας ομαλή εισαγωγή κατά την περιστροφή του ρότορα.

Τα ακραία καθίσματα εισαγωγής και εξαγωγής είναι σύνδεσμοι στεγανοποίησης που βρίσκονται στο μπροστινό και στο πίσω άκρο του σώματος του μηχανήματος. Εκτός από τη στεγανοποίηση των ακραίων όψεων του σώματος του μηχανήματος, παρέχουν επίσης τις θέσεις συναρμολόγησης για τους αρσενικούς και θηλυκούς ρότορες και τα ρουλεμάν που υποστηρίζουν τους ρότορες.

Το κύριο στοιχείο για τη συμπίεση μεταβλητής μετατόπισης, που αποτελείται από αρσενικούς και θηλυκούς ρότορες. Τα δόντια του ρότορα κατασκευάζονται με χρήση εξειδικευμένων εργαλειομηχανών υψηλής ακρίβειας και κοπτικών εργαλείων, καθιστώντας τον ένα από τα βασικά στοιχεία του συμπιεστή. Το προφίλ του ρότορα είναι συχνά ένα μονόπλευρο ασύμμετρο κυκλοειδές - ένα προφίλ τόξου. Οι αρσενικοί και θηλυκοί ρότορες έχουν τα ακόλουθα δύο δομικά σχέδια:

1. Ο αρσενικός ρότορας συνδέεται με τον κινητήρα ως κινητήριος ρότορας, μεταδίδοντας ροπή και ταυτόχρονα οδηγεί τον θηλυκό ρότορα (κινητήριο ρότορα) να περιστραφεί μέσω του πλέγματος.
2. Ο αρσενικός και ο θηλυκός ρότορας μεταδίδουν τη ροπή συνδυάζοντας με το γρανάζι κίνησης που κινείται από τον κινητήρα μέσω των αντίστοιχων κινούμενων γραναζιών τους.

Τα ρουλεμάν είναι εξαρτήματα που υποστηρίζουν τον αρσενικό και τον θηλυκό ρότορα και εξασφαλίζουν την περιστροφή τους σε υψηλή ταχύτητα. Τα ρουλεμάν κυλίνδρων χρησιμοποιούνται συνήθως στο άκρο του κινητήρα για υποστήριξη. Δεύτερον, καθώς ο ρότορας περιστρέφεται και συμπιέζει το αέριο, δημιουργεί αξονική ώθηση. Για να ξεπεραστεί αυτή η αξονική δύναμη, χρησιμοποιείται ένα ρουλεμάν με κεκλιμένο έμβολο στο άλλο άκρο του ρότορα, το οποίο όχι μόνο υπερνικά την αξονική δύναμη της περιστροφής του ρότορα αλλά και αντέχει την ακτινική δύναμη.

Οι περισσότεροι κοχλιοφόροι συμπιεστές χρησιμοποιούν λίπανση με έγχυση λαδιού. Το λιπαντικό αναμιγνύεται με το υγρό του συμπιεστή και εισέρχεται στον συμπιεστή, λιπαίνει και σφραγίζει τη μηχανή καθώς το μέσο ρέει. Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν:

1. χαμηλότερη θερμοκρασία καυσαερίων?
2. μειωμένη διαρροή υγρού εργασίας και βελτιωμένη στεγανοποίηση.
3. ενισχυμένη λίπανση των εξαρτημάτων, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους.
4. απορρόφηση και απόσβεση ηχητικών κυμάτων, μείωση του θορύβου. και
5. ξεπλένοντας τις μηχανικές ακαθαρσίες, μειώνοντας τη φθορά.

Ωστόσο, λόγω της μεγάλης ποσότητας λαδιού που εγχέεται, πρέπει να προστεθεί ένα σύστημα λίπανσης και ένας διαχωριστής λαδιού-αερίου πρέπει να εγκατασταθεί στην έξοδο του συμπιεστή, αυξάνοντας το μέγεθος και την πολυπλοκότητα της μονάδας. Επιπλέον, αυτή η μέθοδος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μέσα που δεν αντέχουν τη μόλυνση.

Επομένως, ορισμένοι κοχλιοφόροι συμπιεστές χρησιμοποιούν λίπανση χωρίς λάδι.

Οι συμπιεστές που χρησιμοποιούν λίπανση χωρίς λάδι έχουν υψηλές απαιτήσεις για το διάκενο πλέγματος των αρσενικών και θηλυκών ρότορων, την ακαμψία και την ποιότητα των ρότορων και τη συνολική ποιότητα κατεργασίας της μονάδας.