Důležitý princip práce šroubového kompresoru

Základní pracovní komponenty šroubového kompresoru tvoří dvojice do sebe zapadajících šroubovitých mužských a ženských rotorů umístěných v válci. Oba rotory mají více konkávních zubových drážek a během provozu se otáčejí ve vysokých rychlostech proti sobě. Vůle mezi rotory a mezi rotory a vnitřní stěnou skříně činí pouze 5 až 10 tisícin palce (0,05 až 0,10 milimetru), čímž je zajištěna těsnicí integrita procesu stlačování plynu.

Pokud jde o pohon, hlavní rotor (označovaný také jako mužský nebo konvexní rotor) je obvykle poháněn elektrickým motorem (i když u některých aplikací existují i provedení s pohonem spalovacím motorem). Přenos výkonu na sekundární rotor (označovaný také jako ženský nebo konkávní rotor) je primárně dosažen dvěma způsoby: flexibilním přenosem prostřednictvím olejového filmu vytvořeného vstřikováním oleje, nebo tuhým přenosem prostřednictvím synchronních ozubených kol umístěných na koncích obou rotorů. Obě metody pohonu zajišťují, že během provozu rotorů nedochází k přímému kovovému kontaktu (teoreticky), čímž se efektivně snižuje opotřebení a zvyšuje provozní stabilita.

Výstupní objem (průtok) a tlak kompresoru jsou primárně určeny konstrukčními parametry rotoru: delší rotory zvyšují schopnost tvorby tlaku během kompresního zdvihu, což vede k vyššímu výstupnímu tlaku; větší průměr rotorů zvyšuje objem plynu nasávaného při každém sacím cyklu, čímž vzniká větší výstupní objem.

Provozní cyklus sleduje sekvenci „sání – komprese – výtlak“, která je popsána následovně: Když dutina zubu šroubového rotoru rotuje do polohy sacího hrdla, její objem se postupně zvětšuje. Okolní plyn je díky tlakovému rozdílu nasáván a vyplňuje dutinu. Jak rotor dále rotuje, dutina naplněná plynem uzavře stěna skříně, čímž vznikne samostatná kompresní komora. V tomto okamžiku je do komory pod vysokým tlakem přiváděno mazací olej, který současně plní tři funkce: těsnění, chlazení a mazání. Průběžnou rotací rotoru se objem kompresní komory stále zmenšuje, což postupně stlačuje směs oleje a plynu (směs mazacího oleje a plynu) uvnitř komory, čímž dochází k trvalému nárůstu tlaku. Když se komprese komora otočí do polohy, kdy je zarovnaná s výstupním hrdlem, je směs vysokotlakého oleje a plynu vytlačena z kompresoru pod tlakem, čímž je dokončen jeden celý pracovní cyklus.

Stabilní provoz rotorů je podporován ložiskovým systémem s nízkým třením: ložiska jsou upevněna a umístěna pomocí krytek na koncích hřídele. Na sací straně se obvykle používají válečková ložiska, která převážně přenášejí radiální zatížení; na výpustné straně jsou umístěna dvě opačná kuželková ložiska. Tato ložiska plní dvojí funkci: působí jako ložiska axiální, která kompenzují axiální sílu vznikající při provozu rotorů, a současně přenášejí radiální zatížení. Zároveň zajišťují minimální axiální vůli potřebnou pro pohyb rotorů, čímž zabezpečují přesný chod v rámci stanovených mezí.

Zvláště důležité je, že při neustálém otáčení rotoru každý pár ozubených výstupků postupně opakuje proces „sání—komprese—výfuk“. Pracovní cykly jednotlivých zubových výstupků na sebe navazují a střídají se nepřetržitě, což umožňuje kompresoru dodávat rovnoměrný a stabilní tok plynu.