مبدأ عمل ضاغط اللولب المهم

تتكون المكونات الأساسية لعمل ضاغط اللولب من زوج من الدوارات الحلزونية الذكرية والأنثوية المتداخلة داخل الأسطوانة. ويتميز كلا الدوارين بعدد من تجاويف الأسنان المقعرة، ويدوران بسرعات عالية في اتجاهين متعاكسين أثناء التشغيل. وتبلغ المسافة الفاصلة بين الدوارين وبين الدوارين وجدران غلاف الوحدة الداخلية من 5 إلى 10 جزء من مئة من البوصة (0.05 إلى 0.10 مليمتر)، مما يضمن سلامة إحكام الغلق في عملية ضغط الغاز.

بالنسبة لنظام الدفع، فإن المروحة الرئيسية (والتي تُعرف أيضًا بالمروحة الذكرية أو المحدبة) تقود عادةً بواسطة محرك كهربائي (رغم وجود تكوينات مدفوعة بمحركات في بعض التطبيقات). ويتم تحقيق نقل القوة إلى المروحة الثانوية (والتي تُعرف أيضًا بالمروحة المؤنثة أو المقعرة) بشكل أساسي من خلال طريقتين: الدفع المرن عبر فيلم زيت يتكون نتيجة حقن الزيت، أو النقل الجامد من خلال تروس متزامنة عند نهايتي المروحتين. وتضمن كلا طريقتي الدفع عدم حدوث تماس مباشر بين المعادن أثناء تشغيل المراوح (نظريًا)، مما يقلل بشكل فعّال من التآكل ويعزز الاستقرار التشغيلي.

يتحدد حجم تدفق الضاغط عند التصريف (معدل التدفق) والضغط الصادر بشكل أساسي من خلال المعايير الهيكلية للمراوح: فالمراوح الأطول تعزز قدرة بناء الضغط أثناء شوط الانضغاط، مما يؤدي إلى ضغط تصريحي أعلى؛ أما الأقطار الأكبر للمراوح فتزيد من حجم الغاز في كل دورة استنشاق، مما ينتج عنه حجم تصريف أكبر.

يتبع الدورة التشغيلية تسلسل "الشفط – الضغط – التفريغ"، على النحو الموضح أدناه: عندما يدور تجويف سن محور اللولب إلى موضع منفذ الشفط، يتمدد حجمه تدريجيًا. ثم تُسحب الغازات المحيطة بواسطة فرق الضغط وتملأ التجويف. ومع استمرار دوران المحور، يُغلق جدار الغلاف التجويف المملوء بالغاز، مشكلًا غرفة ضغط مستقلة. عند هذه المرحلة، تُحقن زيوت التشحيم في الغرفة تحت ضغط عالٍ، مما يؤدي ثلاث وظائف في آن واحد هي الختم والتبريد والتشحيم. ويؤدي الدوران المستمر للمحور إلى تناقص متواصل في حجم غرفة الضغط، ما يضغط تدريجيًا خليط الزيت والغاز (وهو مزيج من زيت التشحيم والغاز)، فيزداد الضغط باستمرار. وعندما تدور غرفة الضغط بحيث تتماشى مع منفذ التفريغ، يُطرد خليط الزيت والغاز عالي الضغط من الضاغط تحت تأثير الضغط، ليكتمل بذلك دورة العمل الكاملة.

يتم دعم التشغيل المستقر للدوار بواسطة نظام تحمل يقلل من الاحتكاك: يتم تثبيت المحامل وتحديد موضعها من خلال أغطية نهائية بالقرب من نهايات العمود. وعادةً ما يستخدم الطرف المدخل محامل كرية، تحمل بشكل أساسي الأحمال الشعاعية؛ في حين يحتوي الطرف المخرِج على زوج من المحامل الأسطوانية المخروطية المعاكسة. وتؤدي هذه المحامل وظيفة مزدوجة: تعمل كمحامل دفع لمقاومة الدفع المحوري الناتج عن تشغيل الدوار، إلى جانب تحمل الأحمال الشعاعية. وفي الوقت نفسه، توفر هذه المحامل الحد الأدنى من الفراغ المحوري اللازم لحركة الدوار، مما يضمن تشغيلًا دقيقًا ضمن الحدود المحددة.

تجدر الإشارة إلى أنه مع استمرار دوران الدوار، فإن كل زوج من التروس المتشابكة يكرر تسلسليًا عملية «السحب—الضغط—الطرد». وتتداخل دورات العمل الخاصة بعدة تروس بشكل متسلسل وتتناوب باستمرار، ما يمكن الضاغط من تقديم إخراج غاز مستمر ومستقر.