Analiza zasady działania sprężarki śrubowej i zasady działania każdego układu

Jednośrubowa sprężarka powietrza, znana również jako sprężarka powietrza z przekładnią ślimakową, składa się z 6-śrubowego wału i dwóch kół ostrogowych z 11 zębami. Przekładnia ślimakowa zazębia się jednocześnie z obydwoma kołami gwiazdowymi, równoważąc siły działające na ślimak i podwajając przemieszczenie. Termin „sprężarka śrubowa” zwykle odnosi się dosprężarkę dwuślimakową.

Sprężarka śrubowa (znana również jako sprężarka dwuślimakowa) ma parę wirników z zazębionymi, przeciwnie obracającymi się śrubowymi zębami. Nazywa się wirnik z podniesionymi zębamimęski wirnik, a wirnik z zagłębionymi zębami nazywany jest wirnikiem żeńskim. Gdy wirniki obracają się w korpusie sprężarki, objętość robocza zmienia się w sposób ciągły w wyniku wkładania i rozłączania zębów, okresowo zmieniając w ten sposób objętość pomiędzy każdą parą szczelin zębów, aby osiągnąć cele wlotu, sprężania i wydechu.

Jednostka główna jest podstawowym elementem sprężarki śrubowej, a konstrukcja jednostki głównej i mechanizm roboczy są podobne w przypadku sprężarek śrubowych dowolnej marki.

W miarę obracania się wirnika jeden ząb wirnika męskiego w sposób ciągły odłącza się od jednej szczeliny zębatej wirnika żeńskiego, stopniowo zwiększając objętość międzyzębową i łącząc ją z otworem wlotowym. Gaz wchodzi do przestrzeni międzyzębowej przez otwór wlotowy, aż objętość międzyzębowa osiągnie wartość maksymalną, po czym oddziela się od otworu wlotowego. Następnie objętość międzyzębowa zostaje uszczelniona poprzez połączone działanie zęba i wewnętrznej powłoki, co kończy proces przyjmowania. Warto zauważyć, że w tym momencie objętości międzyzębowe wirników męskich i żeńskich nie są ze sobą połączone.

Podczas procesu sprężania wirnik nadal się obraca. Przed połączeniem objętości pomiędzy zębami męskimi i żeńskimi wirnika, gaz znajdujący się pomiędzy zębami męskimi wirnika jest najpierw sprężany w wyniku wtargnięcia zębów wirnika żeńskiego. Po pewnym kącie objętości między zębami męskimi i żeńskimi wirnika łączą się, tworząc parę objętości międzyzębowych w kształcie litery „V” (podstawowe woluminy). W miarę jak dwa zęby wirnika ściskają się nawzajem, podstawowe objętości są stopniowo wypychane, a objętość stopniowo się kurczy, realizując w ten sposób proces sprężania gazu. Proces sprężania trwa do momentu podłączenia objętości podstawowych do otworu wylotowego.

W miarę obracania się wirnika objętość jednostki podstawowej stale się zmniejsza, a sprężony gaz kierowany jest do rury wydechowej. Proces ten trwa aż do osiągnięcia minimalnej głośności.

Ponieważ wirnik obraca się w sposób ciągły, powyższe procesy wlotu, sprężania i wydechu zachodzą w cyklu, a każda podstawowa objętość działa po kolei, tworząc cykl pracy śrubowej sprężarki chłodniczej.

Z analizy powyższego procesu widać, że gdy oba wirniki obracają się w stronę, w którą się spotykają, czyli w stronę, w którą spotykają się i wtapiają zęby wypukłe i wklęsłe, gaz ulega sprężaniu i tworzy wyższe ciśnienie, które nazywa się strefą wysokiego ciśnienia. I odwrotnie, gdy śruby obracają się w stronę, w którą się od siebie oddalają, to znaczy w stronę, w której zęby wypukłe i wklęsłe rozłączają się, przestrzeń międzyzębowa rozszerza się i tworzy niższe ciśnienie, które nazywa się strefą niskiego ciśnienia. Te dwa obszary oddzielone są linią styku obudowy z wirnikami. Można z grubsza przyjąć, że płaszczyzna osiowa obu wirników stanowi granicę między strefą wysokiego i niskiego ciśnienia. Ponadto spiralny kanał utworzony przez linię zazębienia pomiędzy wirnikiem męskim i żeńskim powoduje, że gaz w objętości podstawowej przemieszcza się ruchem śrubowym od końca wlotowego do końca wydechowego podczas sprężania.

Jako rodzaj sprężarki rotacyjnej, sprężarka śrubowa ma cechy konstrukcyjne sprężarki odśrodkowej, ale jej zasada działania należy do kategorii sprężarek wyporowych.

1. Do obróbki przestrzennej zakrzywionej powierzchni wirnika śrubowego wymagana jest duża precyzja;
2. Ze względu na ograniczenia sztywności wirnika i brak możliwości uzyskania dobrego uszczelnienia międzystopniowego, sprężarki śrubowe nie są obecnie w stanie osiągnąć wysokich ciśnień końcowych;
3. Okresowy przepływ medium przez otwory ssące i tłoczne oraz wycieki przez szczeliny powodują wysoki poziom hałasu sprężarki, co wymaga zastosowania środków ograniczających hałas;
4. Ze względu na te cechy sprężarki śrubowe są powszechnie stosowane w następujących warunkach pracy: 1. Niskie natężenie przepływu; 2. Wymaga długotrwałej, stabilnej pracy; 3. Niskie ciśnienie tłoczenia.

składający się z korpusu, gniazda końcowego wlotowego i gniazda końcowego wylotowego, jest głównym elementem sprężarki. Korpus jest centralnym elementem łączącym wszystkie części, zapewniającym prawidłowe pozycje montażowe i zapewniającym niezawodne zazębienie się wirników męskich i żeńskich w cylindrze. Jego powierzchnia czołowa ma kształt ∞ i odpowiada zewnętrznym cylindrycznym powierzchniom dwóch zazębiających się wirników, co pozwala na precyzyjne wprowadzenie wirnika do obudowy. Na wewnętrznej ścianie obudowy znajdują się promieniowe porty wlotowe, których rozmiar odpowiada kątowi obrotu wirnika, zapewniając płynny wlot podczas obrotu wirnika.

Gniazda końcowe wlotowe i wylotowe to złącza uszczelniające umieszczone z przodu i z tyłu korpusu maszyny. Oprócz uszczelniania czołowych powierzchni korpusu maszyny, zapewniają one również pozycje montażowe dla wirników męskich i żeńskich oraz łożysk podtrzymujących wirniki.

Główny element kompresji o zmiennym przemieszczeniu, składający się z wirników męskich i żeńskich. Zęby wirnika są obrabiane przy użyciu bardzo precyzyjnych specjalistycznych obrabiarek i narzędzi skrawających, co czyni go jednym z kluczowych elementów sprężarki. Profil wirnika jest często jednostronną asymetryczną cykloidą – profilem łukowym. Wirniki męskie i żeńskie mają następujące dwie konstrukcje konstrukcyjne:

1. Wirnik męski jest połączony z silnikiem jako wirnik napędowy, przenosząc moment obrotowy i jednocześnie napędza wirnik żeński (wirnik napędzany), aby obracał się poprzez zazębienie.
2. Wirniki męskie i żeńskie przenoszą moment obrotowy poprzez zazębienie się z kołem napędowym napędzanym przez silnik za pośrednictwem odpowiednich napędzanych kół zębatych.

Łożyska to elementy podtrzymujące wirniki męskie i żeńskie oraz zapewniające ich dużą prędkość obrotową. Łożyska wałeczkowe są zwykle używane po stronie silnika w celu podparcia. Po drugie, gdy wirnik obraca się i spręża gaz, wytwarza ciąg osiowy. Aby pokonać tę siłę osiową, na drugim końcu wirnika zastosowano łożysko z ukośnym tłokiem, które nie tylko pokonuje siłę osiową obrotu wirnika, ale także wytrzymuje siłę promieniową.

Większość sprężarek śrubowych wykorzystuje smarowanie wtryskiem oleju. Olej smarowy miesza się z płynem sprężarki i dostaje się do sprężarki, smarując i uszczelniając maszynę w miarę przepływu medium. Jego zalety to:

1. niższa temperatura spalin;
2. zmniejszony wyciek płynu roboczego i ulepszone uszczelnienie;
3. ulepszone smarowanie podzespołów, wydłużając ich żywotność;
4. pochłanianie i tłumienie fal dźwiękowych, redukcja hałasu; I
5. wypłukując zanieczyszczenia mechaniczne, zmniejszając zużycie.

Jednakże ze względu na dużą ilość wtryskiwanego oleju należy dodać układ smarowania i zainstalować separator olej-gaz na wylocie sprężarki, co zwiększa rozmiar i złożoność jednostki. Ponadto tej metody nie można stosować w przypadku mediów, które nie tolerują zanieczyszczeń.

Dlatego w niektórych sprężarkach śrubowych stosuje się smarowanie bezolejowe.

Sprężarki wykorzystujące smarowanie bezolejowe mają wysokie wymagania dotyczące luzu zazębienia wirników męskich i żeńskich, sztywności i jakości wirników oraz ogólnej jakości obróbki zespołu.