Schroefcompressoren zijn verdringercompressoren die gascompressie realiseren door het werkvolume geleidelijk te verkleinen.
Het werkvolume van een schroefcompressor bestaat uit een paar parallel aan elkaar geplaatste en in elkaar grijpende rotorbladen en een chassis dat dit paar rotorbladen omsluit. Wanneer de machine draait, grijpen de tanden van de twee rotorbladen in elkaar. Naarmate de rotor draait, bewegen de tanden van de rotorbladen naar de uitlaatkant, waardoor het volume dat door de tanden van de andere rotor wordt omsloten geleidelijk kleiner wordt en de druk geleidelijk toeneemt totdat de gewenste druk is bereikt. Wanneer de druk is bereikt, komen de rotorbladen in verbinding met de uitlaatpoort om de lucht af te voeren.
Nadat een alveolaire cilinder door de tanden van de tegenrotor in de cilinder is geplaatst, ontstaan er twee door de tanden gescheiden ruimtes. De alveolaire cilinder nabij de aanzuigzijde bevat het aanzuigvolume, en die nabij de uitlaatzijde het volume van het gecomprimeerde gas. Tijdens de werking van de compressor bewegen de tanden van de tegenrotor, die in de cilinder zijn geplaatst, naar de uitlaatzijde. Hierdoor blijft het aanzuigvolume toenemen en het volume van het gecomprimeerde gas afnemen, waardoor het aanzuig- en compressieproces in elke cilinder plaatsvindt. Wanneer de gasdruk in de cilinder de vereiste uitlaatdruk bereikt, komt de cilinder in verbinding met de ontluchter en begint het uitlaatproces. De veranderingen in het aanzuigvolume en het compressievolume, veroorzaakt door de tanden van de tegenrotor, herhalen zich, waardoor de compressor continu kan aanzuigen, comprimeren en uitstoten.
Werkingsprincipe en structuur van een schroefcompressor:
1. Zuigproces: De zuigopening aan de inlaatzijde van de schroefcompressor moet zo ontworpen zijn dat de compressiekamer volledig kan worden aangezogen. De schroefcompressor heeft geen aparte inlaat- en uitlaatkleppen. De inlaat wordt alleen geregeld door het openen en sluiten van een regelklep. Wanneer de rotor draait, wordt de ruimte tussen de tandgroeven van de hoofd- en hulprotoren overgebracht naar de opening in de eindwand van de luchtinlaat. De ruimte z* is groot. Op dat moment staat de ruimte tussen de tandgroeven van de rotor in verbinding met de vrije lucht van de luchtinlaat, omdat alle lucht in de tandgroeven tijdens de uitlaat wordt afgevoerd en de tandgroeven aan het einde van de uitlaat in een vacuümtoestand verkeren. Wanneer de buitenlucht naar de luchtinlaat wordt geleid, wordt deze aangezogen en stroomt axiaal in de tandgroef van de hoofd- en hulprotoren. Bij het onderhoud van een schroefcompressor moet worden opgemerkt dat, wanneer de gehele tandgroef gevuld is met lucht, het uiteinde van de luchtinlaatzijde van de rotor van de luchtinlaat van het chassis afgekeerd moet zijn, waardoor de lucht tussen de tandgroeven wordt afgesloten.
2. Afdichtings- en transportproces: Aan het einde van de aanzuigfase van de hoofd- en hulprotoren sluiten de tandgroeven van de hoofd- en hulprotoren en het chassis zich. Op dat moment wordt de lucht in de tandgroeven afgesloten en kan er geen lucht meer uitstromen, oftewel [afdichtingsproces]. De twee rotoren blijven draaien en hun tandtoppen en tandgroeven vallen samen aan de aanzuigzijde, waarna het verbindingsvlak zich geleidelijk naar de uitlaatzijde verplaatst.
3. Compressie- en olie-injectieproces: Tijdens het transport beweegt het tandwieloppervlak geleidelijk naar de uitlaatopening. De tandgroef tussen het tandwieloppervlak en de uitlaatopening wordt daardoor steeds kleiner, waardoor het gas in de tandgroef geleidelijk wordt samengedrukt en de druk toeneemt. Dit is het compressieproces. Tegelijkertijd met de compressie wordt er, als gevolg van het drukverschil, smeerolie in de compressiekamer gespoten, die zich vermengt met het gas in de kamer.
4. Uitlaatproces: Wanneer het in elkaar grijpende eindvlak van de schroefcompressor-onderhoudsrotor in contact komt met de uitlaat van het chassis (op dit moment is de druk van het persgas z*hoog), begint het persgas te ontsnappen totdat het in elkaar grijpende oppervlak van de tandtop en de tandgroef zich naar het uitlaateindvlak bewegen. Op dit moment is de afstand tussen de tandgroef van de twee rotoren en de uitlaatpoort van het chassis nul, dat wil zeggen dat het (uitlaatproces) is voltooid. Tegelijkertijd bereikt de lengte van de tandgroef tussen het in elkaar grijpende oppervlak van de rotor en de luchtinlaat van het chassis z*lang, en is het aanzuigproces begonnen.
Schroefcompressoren worden onderverdeeld in: open type, halfgesloten type en volledig gesloten type.
1. Volledig gesloten schroefcompressor: de behuizing is vervaardigd van hoogwaardig, poreus gietijzer met minimale thermische vervorming; de behuizing heeft een dubbelwandige constructie met een uitlaatkanaal, wat zorgt voor een hoge sterkte en een goede geluidsreductie; de interne en externe krachten in de behuizing zijn in principe in evenwicht, waardoor er geen risico is op hoge druk zoals bij open en halfgesloten systemen; de behuizing is een stalen constructie met een hoge sterkte, een fraai uiterlijk en een laag gewicht. De verticale constructie zorgt ervoor dat de compressor weinig ruimte inneemt, wat gunstig is voor de plaatsing van meerdere koelkoppen; het onderste lager is ondergedompeld in de olietank en daardoor goed gesmeerd; de axiale kracht op de rotor is met 50% verminderd ten opzichte van halfgesloten en open systemen (het balancerende effect van de motoras aan de uitlaatzijde); er is geen risico op horizontale motoroverhang, wat zorgt voor een hoge betrouwbaarheid; de invloed van het gewicht van de schroefrotor, de schuifklep en de motorrotor op de afstemmingsnauwkeurigheid wordt vermeden en de betrouwbaarheid wordt verbeterd. Goed assemblageproces. Het verticale ontwerp van de schroefcompressor zonder oliepomp zorgt ervoor dat de compressor kan draaien of stoppen zonder olietekort. Het onderste lager is als geheel ondergedompeld in de olietank en het bovenste lager maakt gebruik van drukverschil voor de olietoevoer; de eisen aan het drukverschil in het systeem zijn laag. In geval van nood voorkomt de lagersmeerbeveiliging dat de lagers onvoldoende gesmeerd worden, wat gunstig is voor het opstarten van de unit tijdens de overgangsperiode. Nadelen: Door het gebruik van uitlaatkoeling bevindt de motor zich bij de uitlaatpoort, wat gemakkelijk kan leiden tot doorbranden van de motorwikkeling; bovendien kan een storing niet tijdig worden uitgesloten.
2. Halfgesloten schroefcompressor
Een sproeigekoelde motor heeft een lage bedrijfstemperatuur en een lange levensduur; een open compressor gebruikt lucht om de motor te koelen, waardoor de bedrijfstemperatuur hoger is en de levensduur wordt verkort. Bovendien is de werkomgeving in een computerruimte minder geschikt. Een compressor die gebruikmaakt van uitlaatgassen voor koeling, heeft een zeer hoge bedrijfstemperatuur en een kortere levensduur. Over het algemeen is de externe olie groter, maar heeft een zeer hoge efficiëntie; de ingebouwde olie is met de compressor vermengd, maar is kleiner, waardoor het effect relatief minder is. De secundaire oliescheiding kan een efficiëntie van 99,999% bereiken, wat een goede smering van de compressor onder diverse bedrijfsomstandigheden garandeert. De plunjer-halfgesloten schroefcompressor wordt echter aangedreven door een tandwieloverbrenging om de snelheid te verhogen. De hoge snelheid (ongeveer 12.000 tpm) zorgt voor grote slijtage en een lage betrouwbaarheid.
Drie, open schroefcompressor
De voordelen van open compressoren zijn: 1) De compressor is gescheiden van de motor, waardoor de compressor een breder toepassingsgebied heeft; 2) Dezelfde compressor kan worden gebruikt met verschillende koelmiddelen. Naast gehalogeneerde koolwaterstofkoelmiddelen kan ook ammoniak als koelmiddel worden gebruikt door het materiaal van sommige onderdelen aan te passen; 3) Afhankelijk van het koelmiddel en de bedrijfsomstandigheden kunnen motoren met verschillende vermogens worden gebruikt. De belangrijkste nadelen van open compressoren zijn: (1) De asafdichting is gevoelig voor lekkage, wat frequent onderhoud vereist; (2) De motor draait met een hoge snelheid, waardoor het geluid van de luchtstroom en de compressor zelf hoog is, wat de omgeving kan belasten; (3) Er is een aparte olieafscheider, oliekoeler en andere complexe componenten voor het oliesysteem nodig, waardoor de unit omvangrijk, onhandig in gebruik en lastig te onderhouden is.
Geplaatst op: 5 mei 2023
