9.4. Винтовые компрессоры

Винтовой компрессор является роторной машиной и относится к объемным компрессорным машинам. Основными рабочими органами являются винты, насаженные на вал с подшипниками качения или скольжения (рис.32).

В корпусе 1, состоящем из нескольких частей, распложены по диагонали патрубки всасывания и нагнетания. Взаимно пересекающиеся расточки корпуса (рис 32), предназначенные для винтов, образуют общее пространство, которое с одного торца сообщается через окно всасывания с камерой всасывания, с другой – через окно нагнетания с камерой нагнетания. Диагональное расположение окон всасывания и нагнетания обусловлено геометрическими формами винтов. Окно всасывания расположено с

Рис.32. Схема винтового компрессора

торца и приблизительно имеет форму сектора. Окно нагнетания круглое или треугольной формы располагается так, что сообщается частью площади с торца, а частью сбоку.

Рис. 40. Схема винтового компрессора

В двухвинтовом компрессоре один из винтов 2 – ведущий и присоединенный к двигателю имеет выпуклые и широкие зубья. Другой – 3 имеет вогнутые и узкие зубья. Шестерни 6 на валах винтов, синхронизирующие движение винтов, называются шестернями связи. Они передают усилие ведущего ротора к ведомому. Поэтому винты вращаются без взаимного трения. Валы опираются на подшипники 4. Осевые усилия, действующие в роторе, воспринимаются упорными подшипниками 5. В непосредственной близости от винтов на валах размещается уплотнение 7.

Принцип действия винтового компрессора состоит в следующем. На патрубке всасывания через окно газ поступает в пространство между зубьями, называемое полостями или впадинами, которые при вращении винтов постепенно заполняются газом, начиная с торца всасывания. На этом процесс всасывания заканчивается.

При вращении роторов газ, заполняющий впадины, перемещается на некоторый угол в виде двух изолированных объемов. При дальнейшем повороте ротора эти две впадины соединяются между собой, образуя парную полость. По мере входа зубьев ведомого вала во впадину ведущего объем, занимаемый газом, уменьшается –происходит сжатие. Сжатие продолжается до тех пор, пока все уменьшающийся объем парной полости со сжатым газом не подойдет к кромке окна нагнетания. При этом процесс сжатия заканчивается.

При дальнейшем вращении винтов после соединения рабочей камеры сжатия с нагнетательным трубопроводом происходит выталкивание. Конечное давление сжатого газа в винтовом компрессоре, как и в пластинчатом, может не совпадать с давлением в сети, что увеличивает работу сжатия в компрессоре.

Таким образом, рабочий цикл в винтовом компрессоре аналогичен циклу в пластинчатом компрессоре, поэтому все рассмотренные ранее индикаторные диаграммы и анализ работы цикла в энтропийной диаграмме полностью относятся и к винтовому компрессору.

В ориентировочных эксплуатационных расчетах для определения мощности винтового компрессора с ε > 2 и п > 300 об/мин эквивалентный показатель политропы сжатия можно принимать 1,5 -1,6 для воздушного компрессора сухого сжатия и 1,25- 1,35 для маслонаполненного.

Объемная производительность компрессора также определяется количеством свободного газа, подаваемого в нагнетательный трубопровод. Для каждого отдельно взятого винта объемы всех его полостей между зубьями и наружной цилиндрической поверхностью одинаковы. Если площадь одной впадины между зубьями винта в торцевом сечении f_п имеет постоянное значение по всей длине винта l, тогда объем одной полости составит f_п l, Если число впадин в одном винте z, то действительная производительность двухвинтового компрессора

Q=( f_п1 z₁ + i f_п2z₂)п₁ lλ_п, (110)

где i – передаточное число соединительных шестерен; п₁ – число оборотов в минуту ведущего вала.

Индивидуальная характеристика винтового компрессора полностью определяется закономерностями изменения коэффициента подачи λ_п. Поэтому эта характеристика качественно одинакова с характеристикой пластинчатого компрессора.

В настоящее время производительность винтовых компрессоров находится в пределах от 0,5 до 850 м³/мин при числах оборотов от 1000 до 17750 об/мин. Давление в двухступенчатом винтовом компрессоре с промежуточным охлаждением достигает 2 МПа.

Достоинствами винтового компрессора являются.

Малый вес и габариты, Винтовые компрессоры имеет массу на единицу производительности в 8-15 раз меньше, чем у поршневых, а значит строительные конструкции и фундаменты будут легче.

Вращающиеся части не соприкасаются друг с другом, поэтому изнашиваются только подшипники.

Высокая равномерность подачи газа, вследствие этого нет неуравновешенности системы и возможность отказа от воздухосборников.

Малая чувствительность к запыленности транспортируемого газа.

Отсутствие помпажа дает возможность использовать такой компрессор на всех режимах работы.

Высокая надежность.

К недостаткам можно отнести большой шум, что требует установку глушителей. У маслонаполненных винтовых компрессоров шум меньше, чем у сухих, но требуется удаление масла из сжатого газа на выходе. Высокая стоимость вследствие сложности изготовления профилей роторов и высокой точности их обработки.