Важливий принцип роботи гвинтового компресора

Основними робочими елементами гвинтового компресора є пара взаємозачеплених гвинтових роторів — чоловічого та жіночого — у циліндрі. Обидва ротори мають багато вигнуті зубчасті пази й обертаються з високою швидкістю у протилежних напрямках під час роботи. Зазор між роторами та між роторами й внутрішньою стінкою корпуса становить лише 5–10 тисячних дюйма (0,05–0,10 мм), що забезпечує герметичність процесу стиснення газу.

Щодо системи приводу, головний ротор (також відомий як чоловічий або опуклий ротор) зазвичай приводиться в дію електродвигуном (хоча у деяких застосуваннях існують конфігурації з двигуном). Передача потужності до вторинного ротора (також відомого як жіночий або угнутий ротор) здійснюється переважно двома способами: гнучкий привід через масляну плівку, утворену внаслідок вприскування мастила, або жорстка передача через синхронні зубчасті колеса на кінцях обох роторів. Обидва методи приводу забезпечують відсутність прямого металевого контакту під час роботи роторів (теоретично), що ефективно зменшує знос та підвищує стабільність роботи.

Об'єм витіснення (витрати) та тиск нагнітання компресора визначаються переважно конструктивними параметрами ротора: більша довжина роторів підвищує здатність створювати тиск під час такту стиснення, що призводить до вищого тиску нагнітання; більший діаметр роторів збільшує об'єм газу за кожен цикл впуску, що призводить до більшого об'єму витіснення.

Робочий цикл відбувається за послідовністю «всмоктування – стиснення – випуск», яка детально описується так: коли порожнина зуба гвинтового ротора обертається до положення впускного отвору, її об’єм поступово збільшується. Навколишній газ всмоктується через перепад тиску і заповнює порожнину. Коли ротор продовжує обертатися, заповнена газом порожнина герметизується стінкою корпусу, утворюючи незалежну камеру стиснення. У цей момент під високим тиском в камеру подається мастило, яке одночасно виконує три функції: ущільнення, охолодження та мащення. Неперервне обертання ротора призводить до поступового зменшення об’єму камери стиснення, що спричиняє поступове стиснення суміші масла й газу (суміші мастила та газу) всередині камери, внаслідок чого тиск постійно зростає. Коли камера стиснення обертається до вирівнювання з випускним отвором, високотискова суміш масла й газу виштовхується з компресора під тиском, завершуючи повний робочий цикл.

Стабільну роботу роторів забезпечує система підшипників із зниженим тертям: підшипники фіксуються та позиціонуються за допомогою кінцевих кришок біля кінців вала. На вхідному кінці зазвичай використовуються роликові підшипники, які сприймають переважно радіальні навантаження; на вихідному кінці встановлено пару протилежних конічних роликових підшипників. Ці підшипники виконують подвійну функцію: виступають у ролі упорних підшипників, що компенсують осьове зусилля, яке виникає під час роботи роторів, а також сприймають радіальні навантаження. Одночасно вони забезпечують мінімальний осьовий зазор, необхідний для руху роторів, забезпечуючи точну роботу в межах заданих допусків.

Варто зазначити, що під час безперервного обертання ротора кожна пара зубчастих пазів послідовно повторює процес «всмоктування — стиснення — випуск». Робочі цикли декількох пазів узгоджено чергуються, що дозволяє компресору забезпечувати постійний і стабільний вихід газу.