اصول کار کمپرسور باد اسکرو دو مرحله‌ای

کمپرسورهای اسکرو هوا، کمپرسورهای جابجایی مثبت هستند که از طریق کاهش تدریجی حجم کاری، به هدف فشرده‌سازی گاز دست می‌یابند.

حجم کاری یک کمپرسور هوای اسکرو از یک جفت چرخ‌دنده روتور که به موازات یکدیگر قرار گرفته و با یکدیگر درگیر هستند و یک شاسی که این جفت روتور را در خود جای می‌دهد، تشکیل شده است. هنگامی که دستگاه در حال کار است، دندانه‌های دو روتور در دندانه‌های یکدیگر قرار می‌گیرند و با چرخش روتور، دندانه‌های قرار گرفته در دندانه‌های دیگر به سمت انتهای اگزوز حرکت می‌کنند، به طوری که حجم محصور شده توسط دندانه‌های دیگر به تدریج کاهش می‌یابد و فشار به تدریج افزایش می‌یابد تا زمانی که به فشار مورد نیاز برسد. هنگامی که فشار به حد مطلوب رسید، دندانه‌ها برای رسیدن به اگزوز با دریچه اگزوز ارتباط برقرار می‌کنند.

پس از اینکه یک آلوئولار توسط دندان‌های حریف درگیر با آن وارد می‌شود، دو فضا که توسط دندان‌ها از هم جدا شده‌اند، تشکیل می‌شود. آلوئولار نزدیک انتهای مکش، حجم مکش و آلوئولار نزدیک انتهای اگزوز، حجم گاز فشرده شده است. با عملکرد کمپرسور، دندانه‌های روتور مقابل که در دندانه قرار گرفته‌اند، به سمت انتهای اگزوز حرکت می‌کنند، به طوری که حجم مکش همچنان افزایش می‌یابد و حجم گاز فشرده شده همچنان کاهش می‌یابد و در نتیجه فرآیند مکش و فشرده‌سازی در هر دندانه انجام می‌شود. هنگامی که فشار گاز فشرده شده در دندانه به فشار اگزوز مورد نیاز می‌رسد، دندانه با دریچه ارتباط برقرار می‌کند و فرآیند اگزوز آغاز می‌شود. تغییرات در حجم مکش و حجم فشرده‌سازی که توسط دندانه‌های روتور حریف به دندانه تقسیم می‌شوند، تکرار می‌شوند، به طوری که کمپرسور می‌تواند به طور مداوم عمل دم، تراکم و تخلیه را انجام دهد.

اصول کار و ساختار کمپرسور اسکرو:

۱. فرآیند مکش: دریچه مکش در سمت ورودی نوع پیچی باید طوری طراحی شود که محفظه فشرده‌سازی بتواند به طور کامل استنشاق شود. کمپرسور هوای نوع پیچی فاقد گروه سوپاپ ورودی و خروجی است. ورودی فقط با باز و بسته شدن یک سوپاپ تنظیم کننده تنظیم می‌شود. هنگامی که روتور می‌چرخد، فضای شیار دندانه روتورهای اصلی و کمکی به دهانه دیواره انتهایی ورودی هوا منتقل می‌شود، فضای z* بزرگ است، در این زمان فضای شیار دندانه روتور با هوای آزاد ورودی هوا ارتباط برقرار می‌کند، زیرا تمام هوای موجود در شیار دندانه در هنگام تخلیه تخلیه می‌شود و شیار دندانه در انتهای اگزوز در حالت خلاء قرار دارد. هنگامی که به ورودی هوا منتقل می‌شود، فضای z* بزرگ است. در این زمان، فضای شیار دندانه روتور با هوای آزاد ورودی هوا ارتباط برقرار می‌کند، زیرا تمام هوای موجود در شیار دندانه در هنگام تخلیه تخلیه می‌شود. در انتهای اگزوز، شیار دندانه در حالت خلاء قرار دارد. وقتی به ورودی هوا منتقل می‌شود، هوای خارجی مکیده شده و به صورت محوری به شیار دندانه روتورهای اصلی و کمکی جریان می‌یابد. نگهداری کمپرسور هوای اسکرو به این نکته اشاره دارد که وقتی هوا کل شیار دندانه را پر می‌کند، قسمت انتهایی سمت ورودی هوای روتور از ورودی هوای شاسی دور شده و هوای بین شیارهای دندانه بسته می‌شود.

۲. فرآیند آب‌بندی و انتقال: در پایان مکش روتورهای اصلی و کمکی، شیار دندانه روتورهای اصلی و کمکی و شاسی بسته می‌شوند. در این زمان، هوا در شیار دندانه بسته شده و دیگر جریان ندارد، یعنی [فرآیند آب‌بندی]. دو روتور به چرخش خود ادامه می‌دهند و قله‌های دندانه و شیارهای دندانه آنها در انتهای مکش بر هم منطبق می‌شوند و سطح آناستوموز به تدریج به سمت انتهای اگزوز حرکت می‌کند.

۳. فرآیند فشرده‌سازی و تزریق روغن: در طول فرآیند انتقال، سطح مشبک به تدریج به سمت انتهای اگزوز حرکت می‌کند، یعنی شیار دندانه بین سطح مشبک و دریچه اگزوز به تدریج کاهش می‌یابد و گاز موجود در شیار دندانه به تدریج فشرده شده و فشار افزایش می‌یابد. این [فرآیند فشرده‌سازی] است. همزمان با فشرده‌سازی، روغن روان‌کننده نیز به داخل محفظه فشرده‌سازی اسپری می‌شود و به دلیل اختلاف فشار با گاز محفظه مخلوط می‌شود.

۴. فرآیند تخلیه: هنگامی که سطح انتهایی درگیر روتور تعمیر کمپرسور هوای اسکرو به اگزوز شاسی متصل می‌شود (در این زمان فشار گاز فشرده شده زیاد است)، گاز فشرده شروع به تخلیه می‌کند تا سطح درگیر نوک دندانه و شیار دندانه به سمت سطح انتهایی اگزوز حرکت کنند. در این زمان، فضای شیار دندانه بین سطح درگیر دو روتور و دریچه تخلیه شاسی صفر است، یعنی (فرآیند تخلیه) تکمیل شده است. در همان زمان، طول شیار دندانه بین سطح درگیر روتور و ورودی هوای شاسی به طول z می‌رسد و فرآیند مکش در حال انجام است.

کمپرسورهای اسکرو به سه دسته تقسیم می‌شوند: نوع باز، نوع نیمه بسته، نوع کاملا بسته

۱. کمپرسور اسکرو کاملاً محصور: بدنه از یک ساختار چدنی با کیفیت بالا و تخلخل کم با تغییر شکل حرارتی کم استفاده می‌کند. بدنه از یک ساختار دو جداره با یک مجرای اگزوز، استحکام بالا و اثر کاهش نویز خوب استفاده می‌کند. نیروهای داخلی و خارجی بدنه اساساً متعادل هستند و هیچ خطری برای فشار بالای باز و نیمه محصور وجود ندارد. پوسته یک سازه فولادی با استحکام بالا، ظاهر زیبا و وزن سبک است. ساختار عمودی اتخاذ شده است و کمپرسور مساحت کوچکی را اشغال می‌کند که برای چیدمان چندین سر چیلر مساعد است. یاتاقان پایینی در مخزن روغن غوطه‌ور است و یاتاقان به خوبی روغن‌کاری می‌شود. نیروی محوری روتور در مقایسه با نوع نیمه محصور و باز ۵۰٪ کاهش می‌یابد (اثر متعادل‌کننده شفت موتور در سمت اگزوز). هیچ خطری برای کنسول موتور افقی وجود ندارد، قابلیت اطمینان بالا. از تأثیر روتور اسکرو، شیر قرقره‌ای و وزن روتور موتور بر دقت تطبیق جلوگیری می‌شود و قابلیت اطمینان بهبود می‌یابد. فرآیند مونتاژ خوب. طراحی عمودی پیچ بدون پمپ روغن، کمپرسور را قادر می‌سازد بدون کمبود روغن کار کند یا متوقف شود. یاتاقان پایینی به طور کلی در مخزن روغن غوطه‌ور است و یاتاقان بالایی فشار دیفرانسیلی را برای تأمین روغن اتخاذ می‌کند. الزامات فشار دیفرانسیلی سیستم کم است. در مواقع اضطراری، عملکرد محافظت از روانکاری یاتاقان از عدم روانکاری روغن یاتاقان جلوگیری می‌کند، که منجر به باز شدن دستگاه در طول فصل انتقال می‌شود. معایب: استفاده از خنک‌کننده اگزوز، موتور در دریچه اگزوز قرار دارد که به راحتی می‌تواند باعث سوختن سیم‌پیچ موتور شود. علاوه بر این، نمی‌توان به موقع از خرابی جلوگیری کرد.

۲. کمپرسور اسکرو نیمه بسته

موتور با خنک‌کننده اسپری، دمای کارکرد پایین موتور، عمر طولانی؛ کمپرسور باز از هوا برای خنک کردن موتور استفاده می‌کند، دمای کارکرد موتور بالاتر است که بر عمر موتور تأثیر می‌گذارد و محیط کار اتاق کامپیوتر ضعیف است؛ استفاده از اگزوز برای خنک کردن موتور، دمای کارکرد موتور بسیار بالا است، عمر موتور کوتاه است. به طور کلی، روغن خارجی از نظر اندازه بزرگتر است، اما راندمان بسیار بالا است؛ روغن داخلی با کمپرسور ترکیب می‌شود که از نظر اندازه کوچک است، بنابراین اثر آن نسبتاً ضعیف است. اثر جداسازی روغن ثانویه می‌تواند به 99.999٪ برسد که می‌تواند روانکاری خوب کمپرسور را در شرایط عملیاتی مختلف تضمین کند. با این حال، کمپرسور اسکرو نیمه محصور پیستونی توسط چرخ دنده برای افزایش سرعت هدایت می‌شود، سرعت بالا است (حدود 12000 دور در دقیقه)، سایش زیاد است و قابلیت اطمینان ضعیف است.

سه، کمپرسور اسکرو باز

مزایای واحدهای نوع باز عبارتند از: 1) کمپرسور از موتور جدا شده است، به طوری که کمپرسور طیف وسیع‌تری از کاربردها را دارد؛ 2) می‌توان از همان کمپرسور برای مبردهای مختلف استفاده کرد. علاوه بر مبردهای هیدروکربنی هالوژنه، می‌توان با تغییر جنس برخی از قطعات، از آمونیاک نیز به عنوان مبرد استفاده کرد؛ 3) با توجه به مبردها و شرایط عملیاتی مختلف، می‌توان از موتورهایی با ظرفیت‌های مختلف استفاده کرد. معایب اصلی واحدهای نوع باز عبارتند از: (1) نشتی آب‌بندی شفت که موضوع نگهداری مکرر توسط کاربران نیز هست؛ (2) موتور مجهز با سرعت بالا می‌چرخد، صدای جریان هوا زیاد است و صدای خود کمپرسور نیز زیاد است که بر محیط زیست تأثیر می‌گذارد؛ (3) پیکربندی جداکننده روغن، خنک‌کننده روغن و سایر اجزای پیچیده سیستم روغن ضروری است، این واحد حجیم و برای استفاده و نگهداری نامناسب است.