Análisis del principio de funcionamiento del compresor de aire de tornillo y del principio de funcionamiento de cada sistema

Un compresor de aire de un solo tornillo, también conocido como compresor de aire de tornillo sin fin, consta de un eje de 6 tornillos y dos ruedas de estrella de 11 dientes. El tornillo sin fin engrana simultáneamente con ambas ruedas estrella, equilibrando las fuerzas sobre el tornillo sin fin y duplicando el desplazamiento. El término "compresor de tornillo" generalmente se refiere aun compresor de doble tornillo.

Un compresor de tornillo (también conocido como compresor de doble tornillo) tiene un par de rotores con dientes helicoidales que giran en sentido opuesto y engranan. El rotor con dientes levantados se llamael rotor macho, y el rotor con dientes empotrados se llama rotor hembra. A medida que los rotores giran dentro del cuerpo del compresor, el volumen de trabajo cambia continuamente debido a la inserción y desacoplamiento de los dientes, alterando así periódicamente el volumen entre cada par de ranuras de dientes para lograr los propósitos de admisión, compresión y escape.

La unidad principal es el componente central de un compresor de tornillo, y la estructura de la unidad principal y el mecanismo de trabajo son similares para los compresores de tornillo de cualquier marca.

A medida que el rotor gira, un diente del rotor macho se desengancha continuamente de una ranura para dientes del rotor hembra, expandiendo gradualmente el volumen entre dientes y conectándolo con el puerto de admisión. El gas ingresa al volumen entre dientes a través del puerto de admisión hasta que el volumen entre dientes alcanza su valor máximo, momento en el cual se desconecta del puerto de admisión. Luego, el volumen interdental se sella mediante la acción combinada del diente y la capa interna, finalizando el proceso de ingesta. Vale la pena señalar que en este momento, los volúmenes entre dientes de los rotores macho y hembra no están conectados entre sí.

Durante el proceso de compresión, el rotor continúa girando. Antes de conectar los volúmenes entre los dientes del rotor macho y hembra, el gas en el volumen entre los dientes del rotor macho se comprime primero mediante la intrusión de los dientes del rotor hembra. Después de cierto ángulo, los volúmenes entre los dientes macho y hembra del rotor se conectan, formando un par de volúmenes entre dientes en forma de "V" (volúmenes básicos). A medida que los dos dientes del rotor se comprimen entre sí, los volúmenes básicos se empujan gradualmente y el volumen se contrae gradualmente, realizando así el proceso de compresión del gas. El proceso de compresión continúa hasta que los volúmenes básicos estén conectados al puerto de escape.

A medida que el rotor gira, el volumen de la unidad básica se reduce continuamente y el gas comprimido se envía al tubo de escape. Este proceso continúa hasta que el volumen esté al mínimo.

A medida que el rotor gira continuamente, los procesos de admisión, compresión y escape mencionados anteriormente se llevan a cabo en un ciclo, y cada volumen básico funciona a su vez, formando el ciclo de trabajo del compresor de refrigeración de tornillo.

Del análisis del proceso anterior, se puede ver que cuando los dos rotores giran hacia el lado donde se encuentran, es decir, el lado donde se encuentran y se incrustan los dientes convexos y cóncavos, el gas se comprime y forma una presión más alta, que se llama zona de alta presión. Por el contrario, cuando los tornillos giran hacia el lado donde se alejan uno del otro, es decir, el lado donde se desenganchan los dientes convexos y cóncavos, el volumen entre dientes se expande y forma una presión menor, que se denomina zona de baja presión. Estas dos regiones están separadas por la línea de contacto entre la carcasa y los rotores. Se puede considerar a grandes rasgos que el plano axial de los dos rotores es la interfaz entre las zonas de alta y baja presión. Además, el canal helicoidal formado por la línea de engrane entre los rotores macho y hembra hace que el gas en el volumen básico se mueva en un movimiento helicoidal desde el extremo de admisión hasta el extremo de escape mientras se comprime.

Como tipo de compresor rotativo, el compresor de tornillo tiene las características estructurales de un compresor centrífugo, pero su principio de funcionamiento pertenece a la categoría de compresores de desplazamiento positivo.

1. Se requiere una alta precisión para mecanizar la superficie curva espacial del rotor helicoidal;
2. Debido a las limitaciones en la rigidez del rotor y la incapacidad de lograr un buen sellado entre etapas, los compresores de tornillo actualmente no pueden alcanzar presiones finales altas;
3. El paso periódico a alta velocidad del medio a través de los puertos de succión y descarga, y las fugas a través de los espacios, dan como resultado un alto ruido del compresor, lo que requiere medidas de reducción del ruido;
4. Debido a estas características, los compresores de tornillo se utilizan generalmente en las siguientes condiciones de operación: 1. Caudal bajo; 2. Requiere un funcionamiento estable a largo plazo; 3. Baja presión de descarga.

El compresor, que consta del cuerpo, el asiento del extremo de admisión y el asiento del extremo de escape, es un componente importante del compresor. El cuerpo es el componente central que conecta todas las piezas, proporciona las posiciones de montaje correctas y garantiza que los rotores macho y hembra engranen de forma fiable dentro del cilindro. Su cara extrema tiene forma de ∞, lo que se adapta a las superficies cilíndricas exteriores de los dos rotores engranados, lo que permite una inserción precisa del rotor en la carcasa. En la pared interior de la carcasa se proporcionan puertos de admisión radiales, dimensionados para coincidir con el ángulo de rotación del rotor, lo que garantiza una entrada suave durante la rotación del rotor.

Los asientos de los extremos de admisión y escape son conectores de sellado ubicados en los extremos delantero y trasero del cuerpo de la máquina. Además de sellar las caras extremas del cuerpo de la máquina, también proporcionan las posiciones de montaje para los rotores macho y hembra y los cojinetes que soportan los rotores.

El componente principal para la compresión de desplazamiento variable, compuesto por rotores macho y hembra. Los dientes del rotor se mecanizan utilizando máquinas herramienta y herramientas de corte especializadas de alta precisión, lo que lo convierte en uno de los componentes clave del compresor. El perfil del rotor suele ser una cicloide asimétrica de un solo lado: un perfil de arco. Los rotores macho y hembra tienen los dos diseños estructurales siguientes:

1. El rotor macho está conectado al motor como rotor impulsor, transmitiendo torque y, al mismo tiempo, impulsa el rotor hembra (rotor impulsado) para que gire a través del engrane.
2. Los rotores macho y hembra transmiten torque engranando con el engranaje impulsor impulsado por el motor a través de sus respectivos engranajes conducidos.

Los rodamientos son componentes que soportan los rotores macho y hembra y aseguran su rotación a alta velocidad. Los rodamientos de rodillos se utilizan normalmente en el extremo del motor como soporte. En segundo lugar, a medida que el rotor gira y comprime el gas, genera un empuje axial. Para superar esta fuerza axial, se utiliza un cojinete de pistón inclinado en el otro extremo del rotor, que no sólo supera la fuerza axial de la rotación del rotor sino que también resiste la fuerza radial.

La mayoría de los compresores de tornillo utilizan lubricación por inyección de aceite. El aceite lubricante se mezcla con el fluido del compresor y ingresa al compresor, lubricando y sellando la máquina a medida que fluye el medio. Sus ventajas incluyen:

1. temperatura de escape más baja;
2. reducción de fugas de fluido de trabajo y sellado mejorado;
3. lubricación mejorada de componentes, extendiendo su vida útil;
4. absorción y amortiguación de ondas sonoras, reduciendo el ruido; y
5. eliminando las impurezas mecánicas, reduciendo el desgaste.

Sin embargo, debido a la gran cantidad de aceite inyectado, es necesario agregar un sistema de lubricación y instalar un separador de aceite y gas a la salida del compresor, lo que aumenta el tamaño y la complejidad de la unidad. Además, este método no se puede utilizar para medios que no toleran la contaminación.

Por lo tanto, algunos compresores de tornillo utilizan lubricación sin aceite.

Los compresores que utilizan lubricación sin aceite tienen altos requisitos en cuanto al espacio de engrane de los rotores macho y hembra, la rigidez y calidad de los rotores y la calidad general del mecanizado de la unidad.