Nguyên lý hoạt động quan trọng của máy nén trục vít

Các bộ phận làm việc chính của máy nén trục vít bao gồm một cặp roto xoắn nam và nữ ăn khớp với nhau bên trong xi lanh. Cả hai roto đều có nhiều rãnh răng lõm và quay với tốc độ cao theo hướng ngược nhau trong quá trình vận hành. Khe hở giữa các roto và giữa roto với thành trong của vỏ chỉ vào khoảng 5 đến 10 phần nghìn inch (0,05 đến 0,10 milimét), đảm bảo độ kín khít trong quá trình nén khí.

Về hệ thống truyền động, roto chính (còn được gọi là roto đực hoặc roto lồi) thường được dẫn động bởi động cơ điện (mặc dù trong một số ứng dụng có thể sử dụng cấu hình dẫn động bằng động cơ đốt trong). Việc truyền công suất đến roto thứ cấp (còn được gọi là roto cái hoặc roto lõm) chủ yếu được thực hiện theo hai phương pháp: dẫn động linh hoạt thông qua lớp màng dầu hình thành nhờ phun dầu, hoặc truyền động cứng bằng bánh răng đồng bộ tại hai đầu của cả hai roto. Cả hai phương pháp dẫn động đều đảm bảo không có tiếp xúc trực tiếp kim loại với kim loại trong quá trình vận hành roto (về lý thuyết), từ đó giảm hiệu quả mài mòn và nâng cao độ ổn định vận hành.

Lưu lượng xả (lưu lượng dòng) và áp suất xả của máy nén chủ yếu được xác định bởi các thông số kết cấu của roto: roto dài hơn sẽ tăng cường khả năng tạo áp trong hành trình nén, dẫn đến áp suất xả cao hơn; đường kính roto lớn hơn làm tăng thể tích khí hút vào mỗi chu kỳ, dẫn đến lưu lượng xả lớn hơn.

Chu kỳ hoạt động tuân theo trình tự "nạp khí – nén – xả khí", được mô tả chi tiết như sau: Khi buồng răng của roto trục vít quay đến vị trí cửa nạp, thể tích của nó dần mở rộng. Khí môi trường được hút vào do chênh lệch áp suất và làm đầy buồng này. Khi roto tiếp tục quay, buồng răng chứa khí bị vách thân bao kín, tạo thành một buồng nén độc lập. Tại thời điểm này, dầu bôi trơn được phun vào buồng dưới áp suất cao, đồng thời thực hiện ba chức năng kín khít, làm mát và bôi trơn. Sự quay liên tục của roto khiến thể tích buồng nén giảm dần đều, nén từ từ hỗn hợp dầu – khí (hỗn hợp gồm dầu bôi trơn và khí) bên trong buồng, dẫn đến áp suất tăng liên tục. Khi buồng nén quay đến vị trí trùng với cửa xả, hỗn hợp dầu – khí áp suất cao bị đẩy ra khỏi máy nén dưới áp lực, hoàn thành một chu kỳ làm việc đầy đủ.

Sự vận hành ổn định của các roto được hỗ trợ bởi hệ thống ổ đỡ giảm ma sát: các ổ đỡ được cố định và định vị thông qua các nắp bịt ở hai đầu trục. Đầu hút thường sử dụng ổ lăn, chủ yếu chịu tải hướng kính; đầu xả được trang bị một cặp ổ lăn côn đối xứng. Các ổ đỡ này có hai chức năng: vừa hoạt động như ổ đỡ chặn để chống lại lực dọc trục sinh ra trong quá trình vận hành roto, đồng thời cũng chịu tải hướng kính. Đồng thời, chúng tạo ra khe hở dọc trục tối thiểu cần thiết cho chuyển động của roto, đảm bảo hoạt động chính xác trong giới hạn quy định.

Đáng chú ý, khi roto liên tục quay, từng cặp rãnh răng ăn khớp sẽ tuần tự lặp lại quá trình “hút — nén — xả”. Các chu kỳ làm việc của nhiều rãnh răng liên kết và luân phiên liên tục với nhau, cho phép máy nén cung cấp dòng khí ra ổn định và liên tục.