Análise do princípio de funcionamento do compressor de ar parafuso e do princípio de funcionamento de cada sistema

Um compressor de ar de parafuso único, também conhecido como compressor de ar de engrenagem helicoidal, consiste em um eixo de 6 parafusos e duas rodas estreladas de 11 dentes. A engrenagem helicoidal engrena com ambas as rodas estreladas simultaneamente, equilibrando as forças sobre o sem-fim e duplicando o deslocamento. O termo "compressor de parafuso" geralmente se refere aum compressor de parafuso duplo.

Um compressor de parafuso (também conhecido como compressor de parafuso duplo) possui um par de rotores com dentes helicoidais engrenados e com rotação oposta. O rotor com dentes levantados é chamadoo rotor macho, e o rotor com dentes recuados é chamado de rotor fêmea. À medida que os rotores giram dentro do corpo do compressor, o volume de trabalho muda continuamente devido à inserção e desengate dos dentes, alterando periodicamente o volume entre cada par de ranhuras dentárias para atingir os propósitos de admissão, compressão e exaustão.

A unidade principal é o componente principal de um compressor de parafuso, e a estrutura da unidade principal e o mecanismo de trabalho são semelhantes para compressores de parafuso de qualquer marca.

À medida que o rotor gira, um dente do rotor macho se desengata continuamente de uma ranhura de dente do rotor fêmea, expandindo gradualmente o volume entre dentes e conectando-o à porta de admissão. O gás entra no volume entre dentes através da porta de entrada até que o volume entre dentes atinja seu valor máximo, momento em que ele se desconecta da porta de entrada. O volume interdentário é então selado pela ação combinada do dente e da concha interna, encerrando o processo de ingestão. Vale ressaltar que neste momento os volumes entre dentes dos rotores macho e fêmea não estão conectados entre si.

Durante o processo de compressão, o rotor continua a girar. Antes de os volumes entre os dentes macho e fêmea do rotor serem conectados, o gás no volume entre os dentes macho do rotor é comprimido primeiro pela intrusão dos dentes fêmeas do rotor. Após um determinado ângulo, os volumes entre os dentes macho e fêmea do rotor são conectados, formando um par de volumes interdentes em forma de “V” (volumes básicos). À medida que os dois dentes do rotor se comprimem, os volumes básicos são gradualmente empurrados e o volume diminui gradualmente, realizando assim o processo de compressão do gás. O processo de compressão continua até que os volumes básicos sejam conectados à porta de exaustão.

À medida que o rotor gira, o volume da unidade básica diminui continuamente e o gás comprimido é enviado para o tubo de escape. Este processo continua até que o volume esteja no mínimo.

À medida que o rotor gira continuamente, os processos de admissão, compressão e exaustão mencionados acima são realizados em um ciclo, e cada volume básico funciona por sua vez, formando o ciclo de trabalho do compressor de refrigeração parafuso.

A partir da análise do processo acima, percebe-se que quando os dois rotores giram para o lado onde se encontram, ou seja, o lado onde os dentes convexos e côncavos se encontram e se encaixam, o gás é comprimido e forma uma pressão mais alta, que é chamada de zona de alta pressão. Por outro lado, quando os parafusos giram para o lado onde se afastam um do outro, ou seja, o lado onde os dentes convexos e côncavos se desengatam, o volume interdentário se expande e forma uma pressão mais baixa, chamada de zona de baixa pressão. Estas duas regiões são separadas pela linha de contato entre a carcaça e os rotores. Pode-se considerar aproximadamente que o plano axial dos dois rotores é a interface entre as zonas de alta e baixa pressão. Além disso, o canal helicoidal formado pela linha de malha entre os rotores macho e fêmea faz com que o gás no volume básico se mova em movimento helicoidal da extremidade de admissão até a extremidade de exaustão enquanto é comprimido.

Por ser um tipo de compressor rotativo, o compressor parafuso possui as características estruturais de um compressor centrífugo, mas seu princípio de funcionamento se enquadra na categoria de compressores de deslocamento positivo.

1. É necessária alta precisão para usinar a superfície curva espacial do rotor helicoidal;
2. Devido às limitações na rigidez do rotor e à incapacidade de obter uma boa vedação entre estágios, os compressores de parafuso não conseguem atualmente atingir altas pressões finais;
3. A passagem periódica em alta velocidade do meio através das portas de sucção e descarga, e vazamento através de lacunas, resulta em alto ruído do compressor, necessitando de medidas de redução de ruído;
4. Devido a essas características, os compressores parafuso são geralmente utilizados nas seguintes condições de operação: 1. Baixa vazão; 2. Requer operação estável a longo prazo; 3. Baixa pressão de descarga.

consistindo no corpo, sede final de admissão e sede final de exaustão, é um componente importante do compressor. O corpo é o componente central que conecta todas as peças, proporcionando as posições corretas de montagem e garantindo que os rotores macho e fêmea engatem de forma confiável dentro do cilindro. Sua face final tem formato de ∞, adaptando-se às superfícies cilíndricas externas dos dois rotores engrenados, permitindo a inserção precisa do rotor na carcaça. Portas de admissão radiais, dimensionadas para corresponder ao ângulo de rotação do rotor, são fornecidas na parede interna da carcaça, garantindo uma admissão suave durante a rotação do rotor.

As sedes das extremidades de admissão e escape são conectores de vedação localizados nas extremidades dianteira e traseira do corpo da máquina. Além de vedar as extremidades do corpo da máquina, eles também fornecem as posições de montagem dos rotores macho e fêmea e dos rolamentos que suportam os rotores.

O principal componente para compressão de deslocamento variável, composto por rotores macho e fêmea. Os dentes do rotor são usinados usando máquinas-ferramentas e ferramentas de corte especializadas de alta precisão, tornando-o um dos principais componentes do compressor. O perfil do rotor é frequentemente uma ciclóide assimétrica de um lado – um perfil de arco. Os rotores macho e fêmea possuem os dois projetos estruturais a seguir:

1. O rotor macho é conectado ao motor como rotor de acionamento, transmitindo torque e, ao mesmo tempo, aciona o rotor fêmea (rotor acionado) para girar por meio de engrenamento.
2. Os rotores macho e fêmea transmitem torque engrenando-se com a engrenagem motriz acionada pelo motor através de suas respectivas engrenagens acionadas.

Os rolamentos são componentes que sustentam os rotores macho e fêmea e garantem sua rotação em alta velocidade. Os rolamentos de rolos são normalmente usados ​​na extremidade do motor para suporte. Em segundo lugar, à medida que o rotor gira e comprime o gás, ele gera empuxo axial. Para superar esta força axial, um rolamento de pistão inclinado é usado na outra extremidade do rotor, que não apenas supera a força axial de rotação do rotor, mas também suporta a força radial.

A maioria dos compressores de parafuso usa lubrificação por injeção de óleo. O óleo lubrificante se mistura com o fluido do compressor e entra no compressor, lubrificando e vedando a máquina à medida que o meio flui. Suas vantagens incluem:

1. temperatura de exaustão mais baixa;
2. vazamento reduzido de fluido de trabalho e vedação melhorada;
3. maior lubrificação dos componentes, prolongando sua vida útil;
4. absorção e amortecimento das ondas sonoras, reduzindo o ruído; e
5. eliminando impurezas mecânicas, reduzindo o desgaste.

Porém, devido à grande quantidade de óleo injetado, é necessário adicionar um sistema de lubrificação e instalar um separador óleo-gás na saída do compressor, aumentando o tamanho e a complexidade da unidade. Além disso, este método não pode ser utilizado para meios que não toleram contaminação.

Portanto, alguns compressores de parafuso utilizam lubrificação isenta de óleo.

Os compressores que utilizam lubrificação isenta de óleo têm altos requisitos para a folga de engrenamento dos rotores macho e fêmea, a rigidez e a qualidade dos rotores e a qualidade geral de usinagem da unidade.