Σημαντική Αρχή Λειτουργίας Κοχλιωτού Συμπιεστή

Τα βασικά εξαρτήματα λειτουργίας ενός κοχλιωτού συμπιεστή αποτελούνται από ένα ζεύγος εμπλεκόμενων ελικοειδών αρσενικών και θηλυκών ρότορων μέσα στον κύλινδρο. Και οι δύο ρότορες διαθέτουν πολλές κοίλες οδοντωτές εγκοπές και περιστρέφονται με υψηλές ταχύτητες προς αντίθετες κατευθύνσεις κατά τη λειτουργία. Το κενό μεταξύ των ρότορων και μεταξύ των ρότορων και του εσωτερικού τοιχώματος του κελύφους είναι μόλις 5 έως 10 χιλιοστά της ίντσας (0,05 έως 0,10 χιλιοστά), διασφαλίζοντας έτσι τη στεγανότητα της διαδικασίας συμπίεσης αερίου.

Όσον αφορά το σύστημα κίνησης, ο κύριος άξονας (επίσης γνωστός ως άξονας αρσενικός ή κυρτός) κινείται συνήθως από ηλεκτρικό κινητήρα (αν και υπάρχουν εκδόσεις που κινούνται από κινητήρα σε ορισμένες εφαρμογές). Η μετάδοση της κίνησης στο δευτερεύοντα άξονα (επίσης γνωστό ως θηλυκός ή κοίλος άξονας) επιτυγχάνεται κυρίως με δύο τρόπους: εύκαμπτη μετάδοση μέσω ενός λιπαντικού φιλμ που δημιουργείται από την εγχύσει λαδιού, ή άκαμπτη μετάδοση μέσω σύγχρονων γραναζιών στα άκρα και των δύο αξόνων. Και οι δύο μέθοδοι μετάδοσης διασφαλίζουν ότι δεν υπάρχει άμεση μεταλλική επαφή κατά τη λειτουργία των αξόνων (θεωρητικά), μειώνοντας αποτελεσματικά τη φθορά και βελτιώνοντας τη λειτουργική σταθερότητα.

Η παροχή (ροή) και η πίεση εκκένωσης του συμπιεστή καθορίζονται κυρίως από τις δομικές παραμέτρους του άξονα: μεγαλύτερο μήκος αξόνων ενισχύει την ικανότητα δημιουργίας πίεσης κατά τη διάρκεια του χτυπήματος συμπίεσης, με αποτέλεσμα υψηλότερη πίεση εκκένωσης· μεγαλύτερη διάμετρος αξόνων αυξάνει τον όγκο αερίου ανά κύκλο εισαγωγής, οδηγώντας σε μεγαλύτερη παροχή εκκένωσης.

Ο κύκλος λειτουργίας ακολουθεί την ακολουθία «αναρρόφηση – συμπίεση – εκκένωση», ως εξής: Όταν η θαλάμη του δοντιού του κοχλία περιστρέφεται στη θέση της πόρτας αναρρόφησης, ο όγκος της αυξάνεται σταδιακά. Ο ατμοσφαιρικός αέρας εισέρχεται λόγω της διαφοράς πίεσης και γεμίζει τη θαλάμη. Καθώς ο δρομέας συνεχίζει να περιστρέφεται, η γεμάτη με αέρα θαλάμη σφραγίζεται από τον τοίχο του περιβλήματος, δημιουργώντας ένα ανεξάρτητο θάλαμο συμπίεσης. Σε αυτό το σημείο, λάδι λίπανσης εγχέεται στο θάλαμο υπό υψηλή πίεση, εκτελώντας ταυτόχρονα τρεις λειτουργίες: σφράγιση, ψύξη και λίπανση. Η συνεχής περιστροφή του δρομέα προκαλεί σταδιακή μείωση του όγκου του θαλάμου συμπίεσης, συμπιέζοντας σταδιακά το μείγμα λαδιού-αερίου (ένα μείγμα λαδιού λίπανσης και αερίου), με αποτέλεσμα τη συνεχή αύξηση της πίεσης. Όταν ο θάλαμος συμπίεσης περιστραφεί έτσι ώστε να ευθυγραμμιστεί με την πόρτα εκκένωσης, το υψηλής πίεσης μείγμα λαδιού-αερίου εκτοξεύεται από τον συμπιεστή υπό πίεση, ολοκληρώνοντας έτσι έναν πλήρη κύκλο λειτουργίας.

Η σταθερή λειτουργία των ρότορων υποστηρίζεται από ένα σύστημα μείωσης τριβής: Τα ρουλεμάν είναι στερεωμένα και τοποθετημένα μέσω καπακιών στα άκρα του άξονα. Στο άκρο εισαγωγής χρησιμοποιούνται συνήθως ρουλεμάν κυλίνδρωσης, τα οποία φέρουν κυρίως ακτινικά φορτία· στο άκρο εξαγωγής υπάρχει ζεύγος αντίθετων κωνικών ρουλεμάν κύλισης. Τα ρουλεμάν αυτά εξυπηρετούν διπλή λειτουργία: δρουν ως ρουλεμάν αξονικής ώθησης για να αντισταθμίσουν την αξονική δύναμη που δημιουργείται από τη λειτουργία των ρότορων, ενώ ταυτόχρονα φέρουν και ακτινικά φορτία. Παράλληλα, παρέχουν την ελάχιστη αξονική σχισμή που απαιτείται για την κίνηση των ρότορων, εξασφαλίζοντας ακριβή λειτουργία εντός των καθορισμένων ορίων.

Ιδιαίτερα, καθώς ο ρότορας περιστρέφεται συνεχώς, κάθε ζεύγος οδοντωτών εγκοπών επαναλαμβάνει διαδοχικά τη διαδικασία «αναρρόφησης—συμπίεσης—εξαγωγής». Οι κύκλοι λειτουργίας πολλαπλών οδοντωτών εγκοπών συνδέονται και εναλλάσσονται συνεχώς, επιτρέποντας στον συμπιεστή να παράγει σταθερή και ισορροπημένη έξοδο αερίου.