Важен принцип на работа на винтов компресор

Основните работни елементи на винтов компресор се състоят от двойка зацепени спираловидни ротора – мъжки и женски – в цилиндъра. И двата ротора имат множество вдлъбнати зъбни канали и по време на работа се въртят с висока скорост в противоположни посоки. Зазорината между роторите и между роторите и вътрешната стена на корпуса е само 5 до 10 хилядни от инч (0,05 до 0,10 милиметра), което осигурява плътността на газовия процес на компресия.

Що се отнася до задвижващата система, основният ротор (известен още като мъжки или изпукнат ротор) обикновено се задвижва от електрически двигател (въпреки че в някои приложения съществуват конфигурации, задвижвани от двигатели). Предаването на мощността към вторичния ротор (известен още като женски или вдлъбнат ротор) се осъществява основно по два начина: гъвкаво предаване чрез маслен филм, образуван от впръскване на масло, или директно предаване чрез синхронни зъбни колела, разположени на краищата на двата ротора. И двете методи за задвижване гарантират липсата на директен метал-метален контакт по време на работа на роторите (по теория), което ефективно намалява износването и подобрява експлоатационната стабилност.

Обемът на компресора при изпускане (дебит) и налягането при изпускане се определят основно от структурните параметри на ротора: по-дълги ротори увеличават способността за налягане по време на такта на компресия, което води до по-високо налягане при изпускане; по-големи диаметри на ротора увеличават обема на газа при всеки цикъл на всмукване, което води до по-голям обем при изпускане.

Работният цикъл следва последователността „всмукване – компресия – изпускане“, описан по следния начин: Когато кухината на витлото на ротора се завърти до позицията на всмукателния отвор, обемът ѝ постепенно се увеличава. Околните газове се засмукват поради диференциала на налягането и запълват кухината. Докато роторът продължава да се върти, кухината, пълна с газ, се запечатва от стената на корпуса, образувайки независима компресионна камера. В този момент под високо налягане се инжектира смазка в камерата, която едновременно изпълнява трите функции – запечатване, охлаждане и смазване. Продължаващото въртене на ротора води до постепенно намаляване на обема на компресионната камера, вследствие на което масно-газовата смес (смес от смазка и газ) в нея се компримира постепенно, като налягането постоянно нараства. Когато компресионната камера се завърти до позицията на изпускателния отвор, високото налягане изхвърля масно-газовата смес от компресора, което довършва един пълен работен цикъл.

Стабилната работа на роторите се осигурява от система с лагери с намалено триене: Лагерите са фиксирани и позиционирани чрез капаци в краищата близо до краищата на вала. Входният край обикновено използва ролерни лагери, които поемат предимно радиални натоварвания; Изходният край разполага с двойка противоположни конични ролерни лагери. Тези лагери изпълняват двойна функция: действат като упорни лагери, за да компенсират осовото усилие, генерирано при работата на роторите, както и поемат радиални натоварвания. Едновременно с това те осигуряват минималния осов зазор, необходим за движението на роторите, гарантирайки прецизна работа в зададените граници.

Забележително е, че докато роторът непрекъснато се върти, всяка двойка зацепващи се зъбни канали последователно повтарят процеса „всмукване—компресия—изпускане“. Работните цикли на множество зъбни канали се преплитат и се редуват непрекъснато, което позволява на компресора да осигурява постоянен и стабилен изход на газ.