Устройство винтового компрессора и его схема

Устройство винтового компрессора

Напомним еще раз кратко основные достоинства винтовых компрессоров:

• высокая надежность;
• длительный ресурс работы;
• возможность непрерывного круглосуточного функционирования;
• простота монтажа и подключения;
• сравнительно небольшие эксплуатационные затраты;
• наличие системы автоматического управления;
• низкий уровень шума;
• высокая чистота получаемого сжатого воздуха;
• низкий уровень энергозатрат на куб. метр произведенного воздуха.

Как же устроен винтовой компрессор?

Рис. 1,2 Устройство винтового компрессора

Воздух через всасывающий клапан (2) и воздушный фильтр (1) поступает в винтовую пару (3), которая является «сердцем» компрессора. Здесь он смешивается с маслом, циркулирующим по замкнутому контуру, и образовавшаяся воздушно-масляная смесь нагнетается с помощью винтового блока в пневмосистему. Разделение масла и воздуха происходит в сепараторе (8,9). Очищенный от масла воздух через охлаждающий радиатор (13) поступает на выход компрессора, а масло возвращается в винтовую пару. В зависимости от температуры оно проходит либо по малому кругу, либо по большому, через масляный радиатор (12). Регулировка осуществляется с помощью термостата (11). Винтовая пара приводится в движение электродвигателем (6), а автоматическое включение и выключение компрессора jсуществляется с помощью реле давления (16).

А теперь более подробно остановимся на составных частях компрессора, их назначении и устройстве.

Основой винтового компрессора является винтовая группа, ее конструкция хорошо видно на рис.3.

Рис. 3 Винтовой блок в разрезе

Рабочий элемент винтовой группы — это винтовая пара, состоящая из двух взаимносцепленных «червячных» роторов. Обычно, ведущий ротор выполнен как винт с четырехзаходной резьбой (витками), а ведомый с шестью (рис. 4).

Рис. 4 Схема работы винтового блока

Такое передаточное число считается оптимальным и сделано для того, чтобы уменьшить нагрузку на ведущий винт. Объем сжатия образуется между витками винтовой группы и корпусом (выделено жирной линией). Полный рабочий цикл сжатия осуществляется за один оборот ведущего винта. Из всего сказанного следует, что данная конструкция может работать только при условии очень точного прецизионного исполнения всех частей рабочего элемента (корпуса и двух взаимно подогнанных роторов).

Такое устройство принципиально отличается от поршневого компрессора, для которого характерно возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, приводящее к повышенному нагреву и возникновению сильных вибраций. Именно поэтому использование промышленных поршневых компрессоров требует закладки массивного фундамента для компенсации вибраций и применения водяного охлаждения, то есть организации системы оборотного водоснабжения с громоздкими градирнями.

Особо следует остановиться на роли масла в винтовом компрессоре, которое выполняет сразу несколько функций:

• создание масляной пленки и обеспечение зазора между роторами винтовой группы;
• транспортировка воздуха;
• смазка подшипников рабочего элемента;
• отвод тепла.

Для обеспечения температурного режима, масло, циркулирующее в компрессоре, прокачивается через охлаждающий радиатор (12). Дело в том, что при очень высоких температурах, выше 110°С, оно теряет свою плотность, а это грозит заклиниванием роторов винтовой пары. В то же время, при низких температурах масло обладает излишней вязкостью, а, кроме того, холодная воздушно-масляная смесь может привести к образованию конденсата, что ухудшает качество воздуха на выходе компрессора. Для того чтобы температура масла как можно быстрее достигла рабочего значения, используется термостат (11). То есть, существует малый круг циркуляции масла, когда оно, минуя радиатор, возвращается в систему. По мере нагрева, включается большой круг циркуляции через радиатор. Открытие термостата наступает при достижении температуры масла около 70°С. Воздушно-масляный радиатор (12,13) является двухсекционным, комбинированным. Кроме охлаждения масла он служит и для охлаждения воздуха. Благодаря этому разница между температурой окружающей среды и температурой воздуха на выходе компрессора не превышает 7°С. Это позволяет обеспечить дальнейшую эффективную работу осушителя и всей системы подготовки воздуха.

Радиатор охлаждается проходящим через него потоком воздуха, который нагнетается внутрь компрессора вентилятором (14), установленным на валу электродвигателя (6). Все панели компрессора во время работы должны быть обязательно закрыты, именно так задается максимально эффективное направление движения воздуха, обеспечивающего отбор тепла, вырабатываемого во время сжатия. Возможно вторичное использование нагретого воздуха, например, для обогрева помещений в зимнее время. Из сказанного выше следует, что винтовая пара может работать только при условии, если она постоянно находится в воздушно-масляной смеси.

Возникающая при этом проблема отделения воздуха от масла решается с помощью следующих элементов

• маслосборный ресивер (8);
• маслоотделительный фильтр (9);
• устройство возврата масла.

Система отделения масла имеет три ступени очистки, что обеспечивает ее максимальную эффективность. В результате остаточное содержание масла в сжатом воздухе не превышает 3 мг/куб. м. На первом этапе отделение происходит за счет центробежных сил и силы тяжести. Воздушно-масляная смесь поступает из винтовой группы по соединительному шлангу в ресивер маслоотделителя (8). Ударяясь о стенки сосуда, более тяжелые частицы масла под воздействием силы тяжести и центробежных сил опускаются на дно. Для второй ступени механической очистки используется разделительная перегородка, расположенная в средине ресивера выше входного отверстия. Воздушно-масляная смесь, поднимаясь, проходит через отверстия в перегородке, на которой так же оседают частицы масла. Оконечным элементом внутренней очистки является фильтр маслоотделителя (9), представляющий собой обычный керамический фильтрующий элемент. Масло, которое задерживается фильтром, скапливается в специальном углублении и возвращается в винтовой блок через соединительную трубку. Для визуального контроля возврата масла в систему на прозрачной трубке сделано утолщение цилиндрической формы (19), Рис. 5. Важность этого элемента заключается в том, что он позволяет проверить эффективность работы маслоотделяющего фильтра, которая снижается при увеличении количества масла.

Маслосборный ресивер (8) снабжен предохранительным клапаном (10), который защищает его от превышения давления.

Очистка масла от загрязнения осуществляется с помощью масляного фильтра (7). Он предотвращает попадание твердых частиц на рабочие поверхности винтов и подшипников.

Перейдем к рассмотрению других функциональных элементов компрессора (Рис. 5).

Рис. 5 Функциональная схема винтового компрессора

Воздушный фильтр (1), устанавливаемый на входе компрессора, предназначен для очистки поступающего воздуха. Он защищает винтовую пару от попадания посторонних частиц и, таким образом, обеспечивает надежность и долговечность работы компрессора. Преждевременное засорение воздушного фильтра может быть причиной перегрева электродвигателя и включения системы аварийной остановки. Всасывающий клапан (2) служит для предотвращения выброса наружу сжатого воздуха и масла в момент остановки компрессора. Фактически это обычный подпружиненный пневматический клапан, который постоянно открыт при всасывании воздуха. Управление работой всасывающего клапана осуществляется с помощью устройства пневмоавтоматики — электропневматического клапана холостого хода (15). Задача этого устройства заключается в том, чтобы до момента остановки электродвигателя снизить давление внутри компрессора до 2,5 бар. Это позволяет избежать выбросов масла, обусловленных инерционностью всасывающего клапана и неприятных гидравлических ударов, возникающих при внезапной остановке компрессора. Клапан открывает канал, соединяющий через дроссельное отверстие область маслоотделительного фильтра с областью всасывания винтовой пары. Эффективное сечение дроссельного отверстия регулируется на заводе изготовителе так, чтобы в течение заданного времени давление в области всасывающего клапана снизилось до 2,5 Бар. При таком остаточном давлении в системе всасывающий клапан успеет закрыться и приводной двигатель можно выключить.

Еще одним устройством, обеспечивающим работу компрессора в режиме холостого хода, является клапан минимального давления (20). Он закрыт, пока давление внутри компрессора остается в пределах не более 4-5 бар (отсюда и название). Одновременно он выполняет роль обратного клапана, отделяя компрессор от пневмолинии при его остановке или работе на холостом ходу.

Реле давления (16) обеспечивает автоматический режим работы компрессора. При достижении давления в сети заданного максимального значения (например, 10 бар) оно подает сигнал на клапан холостого хода, который срабатывает и переводит компрессор на холостой ход. Когда давление падает до минимального (например, 8 бар), клапан холостого хода по сигналу с реле закрывается, и компрессор вновь начинает нагнетать воздух в пневмолинию. Если же компрессор уже перешел в режим ожидания, то подается сигнал на пуск электродвигателя.

Привод в движение винтовой группы осуществляется электродвигателем (6), посредством ременной передачи (4). Передаточное число, а, следовательно, и скорость вращения винтового блока задается размерами шкивов (5). Чем выше максимальное давление компрессора, тем ниже возможная скорость вращения винтовой группы, тем меньше производительность компрессора.

Система аварийной защиты состоит из двух независимых устройств.

Датчик термозащиты установлен на электродвигателе. При достижении предельных значений потребляемого тока реле срабатывает и двигатель отключается от сети.

Другой датчик установлен в винтовой паре в области выходного патрубка (18). Сигнал с датчика температуры поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и выдается на устройство индикации. Если температура на выходе винтовой пары превысит значение 105°С, защита срабатывает и двигатель выключается.

Работу винтового компрессора условно можно разделить на следующие режимы:

Пусковой режим.

Рабочий режим.

Режим холостого хода.

Режим ожидания.

Режим «STOP»

Режим «ALARM-STOP»

Как мы видим, ничего сложного в устройстве винтового компрессора нет. Вместе с тем его конструкция отличается надежностью и рассчитана на длительную бесперебойную работу. В данной статье мы рассмотрели только один наиболее общий и часто встречающийся вариант. Он дает достаточно полное представление о работе компрессора, однако следует учитывать, что каждый производитель может вносить дополнительные изменения и дополнения в конструкцию выпускаемого им изделия. Безусловно, надежность и срок службы компрессора зависит от многих факторов: соблюдения условий эксплуатации, своевременного выполнения регламентных работ по техобслуживанию, а, главное, от качества всех компонентов и, в первую очередь, винтового блока, который является самым прецизионным и дорогостоящим элементом системы. Мы рекомендуем покупать оборудование только известных давно присутствующих на российском рынке компаний, имеющих здесь свое представительство и сервисный центр. Только в этом случае вы можете надолго забыть о проблемах связанных с обеспечением воздухом вашего предприятия.

Винтовые компрессоры: принцип работы, преимущества и особенности обслуживания

Смотрите также

Винтовые компрессоры являются разновидностью ротационного оборудования. Принцип их работы основан на вращении двух роторов, которые и называют винтами.

Первый винтовой компрессор был разработан шведским ученым Элиотом Лисхольном, образец выпустили в 1934 году. С тех пор изобретение перетерпело множество изменений, но принцип его работы остался прежним.

Сегодня винтовые агрегаты практически полностью вытеснили другие типы компрессоров из пищевой, стекольной, химической промышленности, а также других отраслей производства, использующих большое количество сжатого воздуха.

Устройство и принцип работы винтового компрессора

Основным узлом этого устройства является винтовой блок (см. рис. ниже). Он состоит из корпуса (1) и расположенной в нем винтовой пары (2 и 3) – ведущего и ведомого ротора.

В средней части роторов имеются утолщения, на которых нарезан винтовой профиль. Зубья ведущего ротора имеют выпуклую и широкую форму, ведомого – тонкую и вогнутую.

Роторная пара установлена на втулки или подшипники, между винтами предусмотрен минимальный зазор (от 0,1 до 0,4 мм). Роторы вращаются навстречу друг другу, соблюдая принцип ведомости. Их движение синхронизируется с помощью шестерен (4), закрепленных на валах роторов. Герметичность корпуса обеспечивают сальники и уплотнители.

В корпусе компрессора также предусмотрены полости для охлаждения (5), в которые, если это предусмотрено, подается жидкость (вода, масло).

Принцип работы винтового компрессора заключается в следующем.

После начала вращения роторной пары через впускное отверстие и регулятор всасывания начинает поступать воздух, который заполняет винтовые впадины по всей длине. Дальнейшее проворачивание винтов уменьшает объем рабочей камеры и увеличивает давление в ней. Когда впадины винта соединяются с выпускным отверстием компрессора, сжатая среда через радиатор охлаждения выходит через выпускное окно агрегата.

В масляной разновидности компрессора воздух на этапе попадания в роторный блок смешивается с очищенным маслом, которое поступает в него точно дозированными порциями. Перед выходом сжатая смесь проходит через картридж сепаратора. Масляные фракции отделяются от воздуха и снова поступают в роторный блок.

В безмасляных компрессорах (сухого сжатия) из-за сильного разогрева воздуха сжатие происходит в две ступени с промежуточным охлаждением. Компрессионный модуль таких устройств состоит из двух винтовых блоков на общей раме. Они оснащены каналами для подачи охлаждающей жидкости. Водно-гликолевый раствор принудительно нагнетается насосом, а затем охлаждается в теплообменнике. Чтобы обеспечить максимально возможную герметичность блока, роторы безмасляных компрессоров имеют повышенную частоту вращения (до 6 000 об/мин), что обеспечивается шестеренным мультипликатором.

Виды винтовых компрессоров

В настоящее время изготавливается множество различных типов винтовых компрессорных устройств. Они могут классифицироваться по различным критериям: по заполнению камеры, по сжимаемой среде, типу привода и т.д.

Двумя основными разновидностями винтовых компрессоров являются маслозаполненные модели и безмасляные устройства.

Маслозаполненные компрессоры чаще всего используются в производственных цехах. Процесс работы их роторов смягчается впрыскиванием масла. Оно же способствует отведению излишков тепла.

Безмасляные компрессоры применяются в тех сферах промышленности, которые требуют получения сжатого воздуха высокой степени чистоты: пищевой, фармацевтической, химической и прочих.

Существуют безмасляные компрессоры сухого сжатия и водозаполненные устройства. Первые оснащаются двигателями синхронного типа, которые приводятся в движение обоими винтами. Они хуже, чем маслозаполненные, отводят тепло, поэтому имеют более низкую производительность.

Водозаполненные компрессоры используют вместо масла обычную воду, которая делает тепловую нагрузку на детали минимальной. Срок службы, надежность и безопасность таких устройств намного выше, чем у компрессоров сухого сжатия. При этом обходятся они дешевле, чем масляные – благодаря более низкому энергопотреблению и меньшим также затратам на обслуживание (замену масляных фильтров, емкостей для отработанной масляной жидкости и пр.).

По сжимаемой среде компрессоры бывают воздушными, газовыми и многоцелевыми, пот типу привода – ременными и прямыми, по виду используемой энергии – дизельными и электрическими.

В зависимости от степени сжатия воздуха/газа выделяют компрессоры низкого (до 1 Мн/м2), среднего (до 10 Мн/м2) и высокого (более 10 Мн/м2) давления.

Преимущества винтовых компрессоров

Основными преимуществами винтовых компрессоров являются компактные размеры, не слишком большой вес, надежность и долговечность.

• Могут долгое время работать в автономном режиме
• Оснащены системой автоматического отключения в случае аварии, перегрева или сбоя сети
• Быстро монтируются в собственных рамах без специального фундамента
• При работе создают минимум шума и вибраций благодаря изолирующим кожухам
• Оснащены цифровыми блоками управления, которые позволяют легко менять давление, программировать циклы и регулировать энергопотребление
• За счет использования винтовых блоков последних поколений и автоматического управления подачей воздуха существенно экономят электроэнергию (до 30 %)
• Не требуют частого обслуживания (для сравнения, поршневые устройства подлежат осмотру через каждые 500 часов работы, винтовые – через 4000-8000 часов)

Отличная работоспособность винтового оборудования объясняется отсутствием клапанов, простой системой смазки и охлаждения. Практика показывает, что за время эксплуатации одного винтового компрессора предприятие может поменять около 5 устройств поршневого типа.

Обслуживание безмасляного винтового компрессора

В первую очередь, необходимо отметить, что роторные компрессоры любого типа, а безмасляные – в первую очередь, не предназначены для сильно запыленных помещений.

Абразивные частицы, попадающие внутрь винтового блока, повреждают поверхности роторов и нарушают геометрию их форм. В результате вращающиеся винты начинают соприкасаться, что вызывает повышенное трение, образование задиров и схватываний.

Многие производители в целях защиты от износа и коррозии наносят на роторы специальные защитные покрытия.

Первыми это начали делать зарубежные производители. Обработка роторов специальными полимерными составами позволяла не только снизить вероятность их контакта с последующим образованием задиров, но и сократить затраты на точную механическую обработку поверхностей.

За счет включения мельчайших частиц твердых смазочных материалов полимерные покрытия имеют высокие антифрикционные свойства, что позволяет им эффективно снижать трение и препятствовать образованию задиров.

Покрытия выравнивают поверхности роторов, чем упрощают их приработку и обеспечивают динамическое уплотнение. Защитный слой, который создают эти материалы на винтовой паре, предотвращает коррозию металла, которую может вызвать попадание воды или агрессивных охлаждающих растворов.

Со временем заводские покрытия изнашиваются, и чтобы решить вопрос их восстановления, необходимо пользоваться готовыми антифрикционными материалами. Ранее такие составы были исключительно импортными, однако сегодня их производство налажено и в нашей стране.

Российская компания ООО «Моделирование и инжиниринг» разработала серию антифрикционных твердосмазочных покрытий (АТСП) для винтовых компрессоров, которые могут применяться как при производстве, так и при ремонте роторов.

АТСП MODENGY наносятся на поверхности деталей слоем до 100 мкм, затем, после приработки, толщина уменьшается в 2-2,5 раза и становится оптимальной.

Полимерная матрица покрытия прочно удерживает в своих ячейках частицы твердых смазочных материалов, выполняющие антифрикционную и противозадирную функции.

Покрытия MODENGY, которые применяются при обслуживании безмасляных винтовых компрессоров, и некоторые их характеристики приведены в таблице ниже.

Перед нанесением АТСП с поверхностей роторов удаляются остатки старого покрытия, пыль и другие загрязнения. Для полной очистки и обезжиривания винтовой пары используется Специальный очиститель-активатор MODENGY. Его применение способствует высокой адгезии будущего покрытия и гарантирует долгий срок его службы.

Антифрикционные материалы наносятся на роторы в несколько слоев, затем детали подвергаются нагреву для отверждения АТСП.

Роторы с покрытием MODENGY в дальнейшем не требуют повторной обработки – правильно нанесенный защитный слой не стирается, так как не дает винтовым поверхностям вступать в контакт.

Признаки необходимости ремонта масляных винтовых компрессоров

Масляный винтовой компрессор нуждается в ремонте, если наблюдаются:

• Сложности с его запуском
• Отсутствие сжатого воздуха в выходном патрубке агрегата
• Снижение производительности устройства
• Чрезмерный расход масла
• Непроизвольное срабатывание предохранительного клапана
• Отключение аппарата термостатом или прерывателем сети
• Поломка роторного блока
• Повышенное давление в компрессоре

Причиной трудности с запуском винтового компрессора может быть низкая температура окружающего воздуха. Проблема решается после его прогрева.

Если устройство не перезапускается, необходимо проверить состояние всасывающего клапана – скорее всего, он загрязнен и плохо закрывается. В таком случае требуется прочистка или замена детали.

Отсутствие сжатого воздуха в выходном отверстии аппарата – признак закрытия регулятора. Чтобы устранить эту неисправность, потребуется проверить работоспособность реле давления, который подает питание на электромагнитный клапан, связанный, в свою очередь, с регулятором.

Понижение производительности компрессорного оборудования чаще всего связано с засорением регулятора. Чтобы демонтировать его для очистки, потребуется снять всасывающий фильтр.

Большой расход масла в компрессоре может быть вызван поломкой фильтра маслоотделителя или нарушением герметичности уплотнений этого фильтра. В обоих случаях проблема решается заменой деталей.

Если фильтр маслоотделителя засорился, предохранительный клапан может начать открываться непроизвольно. В таком случае требуется проверить, существует ли перепад давления между резервуаром масляного сепаратора и трубопроводом, в котором находится сжатый воздух. Если проблема есть, она решается заменой фильтра.

Отключение компрессора термостатом может происходить по несколькими причинами:

• Температура окружающей среды слишком высока: таком случае ее следует снизить с помощью хорошей вентиляции, после чего перезагрузить аппарат
• Охладитель масла засорился: требуется прочистить его с применением растворяющей жидкости
• Недостаточно масла: следует долить необходимое количество
• Термостат неисправен: деталь следует заменить на новую

При постоянном срабатывании прерывателя сети и отключении двигателя следует проверить напряжение и, если показатели в норме, перезапустить аппарат.

Прерыватель цепи может также срабатывать при перегреве двигателя. Если при этом режим отвода тепла не нарушен, необходимо перезапустить оборудование.

Ремонт роторного блока при его поломке возможен только в случае выхода из строя подшипников. В случае заклинивания роторов ремонт следует доверить специалистам.

Проблема повышенного давления в компрессоре может быть вызвана отсутствием команды на закрытие регулятора. В первую очередь, необходимо проверить эту деталь, а также состояние электромагнитного клапана (он должен быть закрыт). При необходимости их следует заменить.

Воздушные винтовые компрессоры

Потребность различных отраслей промышленности и строительства в сжатом воздухе постоянно возрастает. Пневматические инструменты (бытовые и промышленные), автоматизированные приёмно-подающие устройства, средства безопасности – неполный перечень оборудования, которое использует для своего функционирования такой энергоноситель. Соответственно растут и требования к компрессорам. Современные компрессоры винтового типа в значительной степени удовлетворяют поставленным требованиям.

Принцип работы

Для выполнения своей главной задачи – подачи воздуха с необходимыми значениями давления и расхода – компрессору винтового типа предстоит выполнить следующие действия:

• отобрать из окружающей среды необходимое количество исходного воздуха;
• очистить его от возможных примесей, микрочастиц и пыли;
• перенаправить очищенный воздух в зону его сжатия;
• сформировать поток воздуха, набравшего нужные показатели давления;
• очистить воздух от посторонних включений;
• стабилизировать физические показатели – температуру, относительную влажность;
• произвести транспортировку подготовленного энергоносителя по своему дальнейшему применению.

При этом необходимо реализовать следующие задачи и действия: давление и расход должны регулироваться, причём, по возможности, плавно, а удельная энергоёмкость агрегата (соотношение между производительностью и расходом электроэнергии) должна быть минимальной.

Схема устройства винтового компрессора

По этим показателям винтовой компрессор превосходит машины поршневого типа. Они имеют компактное устройство, отличаются гарантированно устойчивой непрерывной работой, меньшим уровнем шума и вибраций. Поэтому удельный вес такого оборудования в общей доле машин аналогичного предназначения постоянно возрастает. Приобрести винтовые компрессоры вы можете у наших партнеров: Компания ПрессАэр.

Основные узлы и детали

Современные конструкции рассматриваемого типа оборудования включают в себя:

1. асинхронный электродвигатель;
2. систему интеллектуального управления двигателем;
3. винтовую пару роторов, встречно вращающихся на рабочих валах;
4. фильтр-очиститель входного воздуха;
5. масляный контур, конструкция которого включает в себя фильтр, маслоотделитель-сепаратор и термостат;
6. конечный охладитель сжатого воздуха;
7. всасывающий вентилятор центробежного типа;
8. систему управления;
9. блокировочные и перепускные устройства;
10. трубопроводы.

Винтовой блок маслозаполненного винтового компрессора в разрезе

С целью сокращения непроизводительных потерь мощности, увеличения компактности и эксплуатационной долговечности за передачу крутящего момента винтовой паре в схеме имеется блок электронного управления вращением ротора двигателя. Поэтому традиционные клиноременные или зубчатые передачи в машинах современного типа отсутствуют.

Винтовой блок безмаслянного винтового компрессора

Применяемые устройства для управления винтовыми компрессорами обеспечивают постоянное изменение числа оборотов двигателя в момент его пуска и установившегося цикла работы машины. Поэтому регулировка технологических характеристик агрегата происходит плавно, при оптимальном расходе электроэнергии. Одновременно увеличивается и эксплуатационный ресурс всех подвижных элементов конструкции.

Последовательность получения энергоносителя

Стадии получения энергоносителя в рассматриваемых установках происходят по следующей схеме. Исходный воздух через впускной клапан засасывается вентилятором в фильтр очистки, после чего направляется в постепенно уменьшающийся спиральный зазор к винтовой паре. Одновременно туда из другого, масляного, контура поступает масло. В рассматриваемой технике оно выполняет следующие функции:

• смазывает подшипника рабочих валов, вращающихся с большой скоростью;
• сжимает воздушный поток, который поступает в промежуток между винтовыми роторами;
• способствует его охлаждению, поскольку при сжатии воздушная среда неизбежно нагревается.

В процессе перемещения механической смеси воздуха и масла в спиральном зазоре площадь последнего постоянно уменьшается. Этому способствует конструкция винтовых роторов, один из которых – ведущий – имеет четырёхвитковый шаг, а второй, ведомый – шестивитковый. Учитывая разницу в плотности масла и воздуха (даже с учётом постепенного сжатия последнего), действие масла является своеобразным дополнительным поршнем, увеличивающим давление в масляно-воздушной смеси. Оно может регулироваться, в зависимости от расхода масла и скорости вращения винтовых роторов.

На выходе из спирального зазора смесь поступает в сепарирующее устройство, где и разделяется, причём масло последовательно поступает в фильтр очистки и термостат для охлаждения, а затем вновь возвращается в исходный контур. Сжатый воздух через систему клапанов проходит в фильтр-осушитель. Там воздух дополнительно очищают и понижают температуру до требуемых значений, после чего энергоноситель уже может транспортироваться по трубопроводам к месту своего применения.

Достоинства и ограничения

При выборе типоразмера машины следует принимать во внимание следующее. Винтовой компрессор работает в режиме непрерывного вращения винтовых роторов. Поэтому, в отличие от поршневых машин, там нет цикла холостого хода, а потому действие происходит без толчков и вибраций. Соответственно, снижаются нагрузки на фундамент. Наличие масляного смазывающего клина существенно снижает шум при работе данных устройств, и одновременно способствует увеличению периода их беспрерывного действия (у современных моделей оно может составлять сутки и более). Достоинством устройства винтовых компрессоров можно также считать улучшенную регулируемость выходных характеристик, а также повышенное качество конечного воздуха.

Принцип работы винтового компрессора современного типа полностью автоматизирован, что допускает его эффективное действие в составе автоматизированной поточной линии.

Винтовой компрессор обладает и рядом недостатков:

1. Конструкция винтовых роторов весьма сложна, поэтому их ремонт или восстановление на неспециализированных предприятиях невозможен. При этом установить винтовую пару от другого производителя невозможно, поскольку они не унифицируются.
2. Стоимость винтовых компрессоров, из-за технологической сложности его узлов, значительно превышает стоимость других типов агрегатов аналогичного назначения.
3. Устройство масляного контура предполагает тщательную отладку на свою синхронную работу с воздушной частью схемы, что потребует высокой квалификации обслуживающего персонала.
4. При работе на неоптимальных режимах (высокий расход воздуха при одновременно сниженном давлении и наоборот) потребление масла данными агрегатами резко возрастает.

Устройство, особенности и преимущества винтовых компрессоров

Вот уже более двух веков сжатый воздух является неотъемлемой составляющей большинства технологических процессов. На начальном этапе для его производства использовали поршневые компрессорные установки. Но в 1934 году шведский инженер Элиот Лисхольм запатентовал новый тип оборудования — винтовой компрессор. За то время, которое прошло с момента изобретения устройства, его конструкция неоднократно дорабатывалась, что позволило значительно увеличить мощность и производительность. Впрочем, общий принцип действия установок остался неизменным.

Устройство и принцип работы воздушно-винтового компрессора

Если сравнить поршневую и винтовую установку, то легко заметить, что вторая отличается не только большей эффективностью, но и конструкционной сложностью. Основными элементами агрегата являются:

• воздушный фильтр, который находится в непосредственной близости от всасывающего клапана и предназначен для очистки воздуха;
• входной клапан, регулирующий работу компрессорной установки переходом на холостой ход;
• винтовой блок, состоящий из ведущего и ведомого ротора, которые вращаются навстречу друг другу;
• двигатель — в зависимости от типа оборудования может быть как электрическим, так и внутреннего сгорания;
• шестеренчатый или ременный привод, передающий движение от двигателя на роторы компрессорной установки.

Кроме перечисленных выше элементов, в конструкцию входят фильтры и охладители масла, реле давления и предохранительный клапан, термостат и концевой охладитель, а также другие комплектующие.

Что касается принципа действия, то в его основе лежит способность роторов при вращении всасывать воздух. Газ специальным образом подготавливают (очищают от примесей, смешивают с маслом, охлаждают), а затем подают в отсек, в котором находятся роторы. Рабочие поверхности винтов и корпус образуют камеры, объем которых изменяется при вращении роторов. За счет этого происходит сжатие воздуха. Далее он попадает в сепаратор, где происходит очистка от масла. После этого очищенный сжатый газ подают потребителям.

Виды винтовых компрессоров

Компрессорное оборудование винтового типа имеет широчайшую сферу применения, причем в каждом направлении требуются особые характеристики. К примеру, на промышленных предприятиях, испытывающих потребность в больших объемах сжатого воздуха, важна производительность оборудования, а для строительных работ на первом месте находится мобильность установок, используемых для подключения пневмоинструмента. Это обуславливает разнообразие агрегатов, которые можно разделить на несколько групп в соответствии с такими параметрами, как:

• Заполнение камеры. По этому признаку различают маслозаполненные компрессоры и установки сухого сжатия. Первые имеют низкий уровень шума, однако в обязательном порядке должны быть оснащены сепаратором. Вторые более шумные, но производят качественный сжатый воздух, не имеющий примесей масла.
• Рабочая среда. Помимо воздушных компрессоров, получивших наибольшее распространение, сегодня востребованы газовые установки, которые используют для сжатия аммиака, водорода, кислорода и других газов. Менее известны многоцелевые и многослужебные компрессоры. Первые работают с воздухом и газами попеременно, вторые — одновременно.
• Питание и степень автономности. По данному параметру все компрессоры можно разделить на два типа — автономные и требующие наличия электросети. Первые работают за счет привода от двигателя внутреннего сгорания (чаще всего дизельного), поэтому подходят для эксплуатации на строительных площадках, горнодобывающих предприятиях и т.д.