Винтовые безмасляные компрессоры
Схема винтового компрессора показана на рис. 4.2.6. Эта машина имеет два ротора 1 с параллельными осями, вращающихся с небольшими зазорами в корпусе 2 и связанных между собой парой шестерён 3.
Рис. 4.2.6. Схема винтового компрессора
Роторы винтового компрессора представляют собой цилиндрические шестерни с малым числом винтовых зубьев. Зацепление зубьев циклоидальное точечное, при этом у одного из роторов зубья лежат целиком вне начальной окружности и имеют выпуклый профиль, а у другого – внутри начальной окружности и имеют вогнутый профиль. Подвод и отвод газа производится через патрубки, расположенные на двух противоположных углах корпуса, так, что газ проходит через компрессор в диагональном направлении. При вращении роторов газ в плоскостях, ограниченных поверхностями роторов, корпуса и линией соприкосновения роторов, перемещается в осевом направлении со стороны всасывания к стороне нагнетания. Эти компрессоры работают с частотой вращения 1000 – 10000 об/мин. Подача газа лежит в пределах 0,5 – 300 м3/мин. Создают давление выше 2·105 Па, при КПД выше, чем у других типов компрессоров.
В первых винтовых компрессорах, так называемых бессмазочных компрессорах или компрессорах с сухим сжатием, винт имел симметричный профиль, и в камере сжатия не использовалась жидкость. В конце 1960-х годов были внедрены высокоскоростные бессмазочные винтовые компрессоры с асимметричным профилем винта. Новый профиль винта, благодаря уменьшению внутренней утечки, позволил значительно повысить КПД.
В компрессорах с сухим сжатием для синхронизации вращающихся навстречу друг другу роторов используется внешняя зубчатая передача. Так как роторы не соприкасаются ни друг с другом, ни с корпусом компрессора, в камере сжатия отдельной смазки не требуется. Поэтому в сжатом воздухе совершенно отсутствует масло. Роторы и корпус изготавливаются с высокой точностью, чтобы уменьшить утечку воздуха со стороны нагнетания в сторону впуска. Полное отношение давлений ограничивается разностью температур на впуске и выпуске. Поэтому бессмазочные винтовые компрессоры зачастую изготавливаются с несколькими ступенями. На рис. 4.2.7 показана ступень безмасляного винтового компрессора. Шейки ведущего и ведомого роторов закреплены в корпусе, который оснащён рубашкой с водяным охлаждением. Передний ротор с четырьмя выступами является ведущим и присоединён к редуктору. Дальний ротор с шестью выступами является ведомым. Он удерживается на месте синхронизирующим устройством. Углеграфитное покрытие предотвращает коррозию ротора.
Рис. 4.2.7 Ступень безмасляного винтового компрессора.
Спиральные компрессоры
Спиральный компрессор (рис. 4.2.8) является разновидностью бессмазочного ротационного объёмного компрессора, т.е. он сжимает определённое количество воздуха в постепенно уменьшающемся объёме. Компрессорный элемент состоит из неподвижной спирали в корпусе элемента, приводимой двигателем подвижной эксцентричной спирали. Спирали смонтированы со сдвигом по фазе на 180° так, чтобы они образовывали воздушные полости с изменяющимся объёмом. Это обеспечивает радиальную устойчивость компрессорного элемента. Утечка уменьшается до минимума, т.к. разность давлений между воздушными полостями меньше разности давлений во впускных и выпускных каналах. Подвижная спираль приводится в движение коленчатым валом с коротким рабочим ходом и движется эксцентрично относительно центра неподвижной спирали. Впускной канал находится в верхней части корпуса элемента. Когда подвижная спираль движется против часовой стрелки, воздух всасывается, захватывается одной из воздушных полостей и сжимается, двигаясь по направлению к центру, где расположены выпускной канал и обратный клапан. Цикл сжатия продолжается в течение 2,5 оборота, что фактически обеспечивает постоянный воздушный поток без пульсаций. Процесс относительно бесшумный и почти без вибрации, т.к. не возникает переменного вращающего момента, как, например, в поршневом компрессоре.
Рис. 4.2.8. Спиральный компрессор