Belangrijk werkbeginsel van schroefcompressor

De kernwerkcomponenten van een schroefcompressor bestaan uit een paar in elkaar grijpende, spiraalvormige mannelijke en vrouwelijke rotoren binnen de cilinder. Beide rotoren hebben meerdere concave tandgroeves en draaien tijdens bedrijf met hoge snelheid in tegengestelde richtingen. De speling tussen de rotoren en tussen de rotoren en de binnenwand van het behuizing is slechts 5 tot 10 duizendsten van een inch (0,05 tot 0,10 millimeter), wat de afdichtingintegriteit van het gascompressieproces waarborgt.

Wat het aandrijfsysteem betreft, wordt de hoofdrotor (ook wel mannelijke of convexe rotor genoemd) meestal aangedreven door een elektromotor (hoewel er in sommige toepassingen ook configuraties met motoraandrijving bestaan). De krachtoverdracht naar de secundaire rotor (ook wel vrouwelijke of concave rotor genoemd) gebeurt voornamelijk op twee manieren: flexibele aandrijving via een oliefilm gevormd door olie-injectie, of stijve overdracht via synchrone tandwielen aan de uiteinden van beide rotoren. Beide aandrijfmethoden zorgen ervoor dat er tijdens de bediening van de rotoren geen direct metaal-op-metaalcontact ontstaat (theoretisch gezien), wat effectief slijtage vermindert en de bedrijfsstabiliteit verbetert.

Het afgegeven volume (debiet) en de afvoerdruk van de compressor worden in de eerste plaats bepaald door de structurele parameters van de rotor: langere rotoren verhogen de drukopbouwcapaciteit tijdens de compressieslag, wat resulteert in een hogere afvoerdruk; grotere rotordiameters vergroten het gasvolume per inlaatslag, wat leidt tot een groter afgegeven volume.

De bedrijfscyclus volgt de reeks „inlaat – compressie – uitlaat“, als volgt beschreven: Wanneer de tandholte van de schroefrotor draait naar de inlaatpoortpositie, neemt zijn volume geleidelijk toe. Omgevingsgas wordt door het drukverschil aangezogen en vult de holte. Naarmate de rotor verder draait, wordt de met gas gevulde tandholte afgesloten door de behuizingswand, waardoor een afzonderlijke compressiekamer ontstaat. Op dit moment wordt smeermiddel onder hoge druk in de kamer gespoten, wat tegelijkertijd drie functies vervult: afdichten, koelen en smeren. De voortdurende rotatie van de rotor zorgt ervoor dat het volume van de compressiekamer gestaag afneemt, waardoor het olie-gasmengsel (een mengsel van smeermiddel en gas) in de kamer geleidelijk gecomprimeerd wordt, met een gestage toename van de druk tot gevolg. Wanneer de compressiekamer draait tot hij uitgelijnd is met de uitlaatpoort, wordt het onder druk staande olie-gasmengsel uit de compressor geperst, waarmee een volledige werkcyclus is voltooid.

De stabiele werking van de rotors wordt ondersteund door een wrijvingsverlagend lagersysteem: de lagers worden vastgezet en gepositioneerd via afdichtingen aan de uiteinden van de as. Aan de inlaat wordt doorgaans gebruikgemaakt van rollagers, die voornamelijk radiale belastingen dragen; aan de uitlaatzijde bevindt zich een paar tegenover elkaar geplaatste kegelrollagers. Deze lagers vervullen een dubbele functie: ze fungeren als druklagers om de axiale kracht, die ontstaat tijdens de werking van de rotors, tegen te gaan, en dragen ook radiale belastingen. Tegelijkertijd zorgen ze voor de minimale axiale speling die nodig is voor de rotorbeweging, waardoor een nauwkeurige werking binnen gespecificeerde grenzen wordt gewaarborgd.

Opmerkelijk is dat, terwijl de rotor continu draait, elk paar in elkaar grijpende tandopeningen het proces 'intake—compression—exhaust' sequentieel herhaalt. De werkcyclus van meerdere tandopeningen grijpt naadloos in elkaar en wisselt continu af, waardoor de compressor een constante en stabiele gasafgifte kan leveren.