螺杆空气压缩机原理及常识

一. 螺杆空气压缩机概述

螺杆式制冷压缩机由于其具有结构简单、易于维护、排温低、压比大等优点,被各个行业广泛应用,是制冷设备的重要的配套装置之一。螺杆空气压缩机属于容积式压缩机,主要采用高效带轮(或轴器)传动,带动主机转动进行空气压缩,通过螺杆的转动,因螺杆间的相互咬合变化,使空气压缩机腔内空气容积发生不断变化,通过吸入、压缩、排气[3],实现气体压力的周期变化,完成空气交换,实现对空气的压缩传送功能。

1、螺杆空气压缩机主要类型

根据空气压缩机所使用螺杆的数量多少,螺杆空气压缩机可以区分为双螺杆空压机和单螺杆空压机,其中双螺杆空气压缩机的应用更为广泛。因为双螺杆空气压缩机具有以下优点:可靠性高、操作维护简单、动力平衡好、适应性强。双螺杆空气压缩机缺点:造价贵、不能用于高压场合、不能用于微型场合。单螺杆空气压缩机优点:理想的力平衡性,噪声低、振动小。单螺杆空气压缩机缺点:啮合副形复杂、泄漏通道较多、对机器性能容易产生较大影响。同时,根据其它分类标准,螺杆空气压缩机还可以有其它分类,在此不在一一一述赘述。

2、螺杆空气压缩机的基本结构

螺杆空气压缩机在上世纪40年代被瑞典皇家工学院教授Lysholm首次设计制造,之后经过多年的技术创新,螺杆空气压缩机技术更趋成熟、稳定,已经成为制冷、空气动力等行业的重要装备之一。螺杆空气压缩机的核心部件为螺杆,也是空气压缩机的主要构件之一。通过它由平行设置的一对啮合紧密的螺杆组成,其中一个为阴转子,另一个为阳转子[4],其中阳、阴转子的齿数比为5:6。各转子两端轴上装有高精度的轴承,从而确保了转子与机壳,阳、阴转子之间具有很小的间隙,因此压缩机始终能保持较高的工作效率及长期运行可靠性,充分显示了螺杆压缩机开工率高的特性。

3、螺杆空气压缩机的工作流程

螺杆空气压缩机主要通过螺杆的啮合,达到改变气缸容积,完成压缩机的工作流程。螺杆空压机的工作流程很繁杂,但归结起来主要工作流程为:吸气、压缩和排气三个主要过程[5]~[8]。(1)吸气

当螺杆转动时,螺杆一边齿逐渐解除啮合而形成较大的空间部位,该空间部位的容积的不断扩大,空间内压强变小,在吸气孔与螺杆内空间之间产生较大压差,外部气体受压差的影响而不断吸入其中。这一过程随着阳转子的齿与阴转子的分离,同时始终与吸气口保持连通,而不断加大,直到阴阳转子分离达到最大值,空间容积也达到最大值,吸气过程结束。吸气过程结束的同时阴阳转子的齿峰与机壳密封,齿槽内的气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的空间中,即封闭过程。

(2) 压缩

当螺杆空气压缩机完成吸气过程之后,伴随着螺杆的转动,齿与机壳间的封闭空间不断随着阴阳转子的啮合,而逐渐减少,空间的不断减少,使气体的体积不断减少,从而致使内部气体压强不断增大,这一过程就是螺杆空气压缩机的压缩过程。

(3) 排气

当内部气体空间达到最小值,压缩机的压缩过程结束,当阴阳螺杆间空间与排气口相通后即开始进行排气过程。随着齿间容积的不断缩小,具有内压缩终了压力的气体逐渐通过排气口被排出,这一过程一直持续到齿末端的型线完全啮合为止,此时齿间容积内的气体通过排气口被完全排出,封闭的齿间容积的体积将变为零。空气压缩机通过上述吸气、压缩、排气的过程,实现对空气的压缩传送。