Analýza princípu fungovania skrutkového vzduchového kompresora

Hlavný motor/systém motora:

Jednoskrutkový vzduchový kompresor sa tiež nazýva závitovkový vzduchový kompresor. Záberová dvojica jednoskrutkového vzduchového kompresora sa skladá zo 6-hlavovej skrutky a 2 11-zubových hviezdicových kolies. Závitovka zaberá súčasne s dvoma hviezdicovými kolesami, a aj keď je sila závitovky vyvážená, objem sa zdvojnásobí. Skrutkový kompresor sa zvyčajne nazýva dvojskrutkový kompresor.
Skrutkové (t. j. dvojskrutkové) kompresory majú dvojicu rotorov so špirálovými zubami, ktoré zaberajú s opačným smerom otáčania. Rotor s konvexným povrchom zubov sa nazýva kladný rotor a rotor s konkávnym povrchom zubov sa nazýva záporný rotor. S otáčaním rotora v telese sa pracovný objem v dôsledku vniknutia alebo odpojenia zubov neustále mení, a tým sa periodicky mení objem medzi jednotlivými pármi zubov rotora, aby sa dosiahol účel nasávania, kompresie a výfuku.
Hlavný stroj je jadrom skrutkového stroja, akákoľvek značka skrutkového stroja má podobnú hlavnú štruktúru stroja a pracovný mechanizmus.

A. Proces nádychu

Rotor sa otáča, ozubený z rotora Yin Yang, ktorý je kontinuálne prepojený so zubom, objem medzi zubami sa postupne rozširuje a sací otvor je spojený. Plyn sacím otvorom sa nasáva do objemu medzi zubami, až kým objem medzi zubami nedosiahne maximálnu hodnotu. Po odpojení sacieho otvoru sa spoločným pôsobením zubov a škrupín sa objem medzi zubami uzavrie a proces sania sa skončí. Je potrebné poznamenať, že objem medzi zubami rotora Yang a rotora Yin nie je navzájom prepojený.

B. Proces kompresie

Rotor sa naďalej otáča. Pred spojením objemu medzi zubami rotorov Yin a Yang sa plyn v objeme medzi zubami rotora Yang najskôr stlačí vniknutím zubov rotora Yin. Po určitom uhle sa objem medzi zubami rotora Yin a Yang spojí a vytvorí dvojicu zubov v tvare V (elementárny objem). Vzájomným stlačením dvoch zubov rotora sa elementárny objem postupne posúva dopredu a objem sa postupne zmenšuje, čím sa realizuje proces kompresie plynu. Proces kompresie sa dokončí, kým sa objemový element nespojí s výfukovým otvorom.

C. Výfukový proces

Keď sa rotor otáča, objem základného prvku sa zmenšuje a stlačený plyn sa posiela do výfukového potrubia, proces pokračuje, kým objem nie je najmenší.
Pri nepretržitej rotácii rotora, vyššie uvedeného cyklu sania, kompresie a výfuku, pričom objem každého prvku postupne pracuje, tvorí pracovný cyklus skrutkového chladiaceho kompresora.
Z analýzy vyššie uvedeného procesu je zrejmé, že dva rotory sa otáčajú na stranu, ktorá sa k sebe dotýka, teda na stranu, kde sa dotýkajú konvexné a konkávne zuby, a tlak plynu sa zmenšuje a vytvára vyšší tlak, ktorý sa nazýva oblasť vysokého tlaku. Naopak, skrutka otočená na stranu oproti sebe, teda konvexné a konkávne zuby sa dotýkajú boku, objem medzi zubami pri expanzii vytvára nižší tlak, známy ako oblasť nízkeho tlaku. Tieto dve oblasti sú oddelené kontaktnou čiarou krytu a rotora a axiálnu rovinu oboch rotorov možno zhruba považovať za rozhranie medzi oblasťami vysokého a nízkeho tlaku. Okrem toho špirálový kanál tvorený čiarami záberu medzi rotormi Yin a Yang spôsobuje, že plyn v objeme základného prvku sa počas stláčania špirálovito pohybuje od sacieho konca k výfukovému koncu.
Skrutkový kompresor ako rotačný kompresor má v konštrukcii vlastnosti odstredivého kompresora a princípom fungovania patrí do kategórie objemových kompresorov.

Nevýhody

· Presnosť obrábania povrchu špirálového rotorového priestoru je vysoká
· Záberová línia medzi rotormi nedokáže dosiahnuť dobré medzistupňové utesnenie a je obmedzená tuhosťou rotora. V súčasnosti skrutkový kompresor nemôže dosiahnuť vyšší koncový tlak.
· Médium pravidelne prechádza vysokou rýchlosťou cez sací a výfukový otvor, kvôli úniku, trhlinám a iným dôvodom, takže hluk kompresora je veľký, je potrebné prijať opatrenia na potlačenie hluku.

Vzhľadom na vyššie uvedené vlastnosti sa skrutkový kompresor všeobecne používa v nasledujúcich pracovných podmienkach

· Premávka nie je veľmi hustá · Na plynulý chod je potrebný dlhý čas · Nízky tlak výfukových plynov

Vzhľadom na vyššie uvedené vlastnosti sa skrutkový kompresor všeobecne používa v nasledujúcich pracovných podmienkach

· Premávka nie je veľmi hustá · Na plynulý chod je potrebný dlhý čas · Nízky tlak výfukových plynov

Podvozok

Skladá sa z rámu vzduchu, sacieho a výfukového sedla, ktoré sú hlavnou súčasťou kompresora. Teleso je centrálnou časťou spájajúcou jednotlivé časti, zaisťuje správnu montážnu polohu pre každú časť, zaručuje záber rotora Yin a Yang vo valci a spoľahlivo vykonáva prácu. Tvar čelnej plochy je ∞, čo je vhodné pre vonkajší valec dvoch zaberajúcich rotorov, takže rotor je presne umiestnený v telese. Vnútorná stena telesa je vybavená radiálnym sacím otvorom, ktorý spĺňa požiadavky na uhol natočenia rotora, aby sa zabezpečilo, že rotor môže plynule vykonávať proces sania počas otáčania.
Tesniaci konektor sa nachádza na prednom a zadnom konci telesa motora. Nielenže vytvára tesnenie čelnej plochy telesa motora, ale tiež zabezpečuje polohu ložiskovej zostavy rotora Yin a Yang a nosného rotora.

Rotor

Hlavnými komponentmi kompresie s premenlivým objemom sú rotory Yin a Yang. Profil rotora je obrábaný špeciálnymi vysoko presnými obrábacími strojmi a špeciálnymi reznými nástrojmi a je jednou z kľúčových častí kompresora. Profil rotora je zvyčajne jednostranný asymetrický cykloid – oblúkový profil. Rotor Yin a Yang má dve štruktúry.
Kladný rotor je spojený s motorom ako aktívny rotor na prenos krútiaceho momentu a poháňa záporný rotor (hnaný rotor) na otáčanie prostredníctvom záberového vzťahu. Rotory Yin a Yang prenášajú krútiaci moment záberom s hnacím ozubeným kolesom poháňaným motorom prostredníctvom svojich hnaných ozubených kolies.

ložisko

Ložisko slúži na podopretie rotora Yin a Yang a zabezpečuje vysokorýchlostné otáčanie častí rotora. Na strane motora sa vo všeobecnosti používa valivé ložisko. Po druhé, keď sa rotor otáča a stláča plyn, vytvára sa axiálny tlak. Na prekonanie tejto axiálnej sily je druhý koniec rotora uložený v šikmom stĺpovom ložisku, ktoré nielen prekonáva axiálnu silu otáčania rotora, ale prenáša aj radiálnu silu.  
Väčšina skrutkových kompresorov je mazaná vstrekovaním oleja. Miešanie mazacieho oleja a jeho vstrekovanie do kompresora s prúdením média slúži na mazanie a utesnenie stroja.
Výhody sú nasledujúce
· Znížte teplotu výfukových plynov.
· Znížte únik pracovného média a zlepšite tesniaci účinok
· Zlepšiť mazanie dielov, predĺžiť životnosť dielov
· Má absorpčný a tlmiaci účinok na zvukové vlny a môže znížiť hluk
· Odstraňovanie mechanických nečistôt a znižovanie opotrebenia
Avšak kvôli veľkému množstvu vstrekovaného oleja je potrebné na výstupe kompresora pridať systém mazacieho oleja a odlučovač oleja a plynu, čo zvýši objem a zložitosť jednotky. Zároveň sa táto metóda nedá použiť pre neznečisťujúce médiá. Preto existujú aj časti skrutkového kompresora, ktoré sú mazané bez oleja.
Použitie bezolejového kompresora má vyššie požiadavky na vôľu v zábere, tuhosť a hmotnosť rotora a kvalitu obrábania celej jednotky.