旋转螺杆式空气压缩机的内部视图

甲旋转螺杆式压缩机是一种类型的气体压缩机，例如空气压缩机，其使用旋转式正位移机构。它们通常用于代替需要大量高压空气的活塞式压缩机，以用于大型工业应用或操作大功率气动工具，例如手提钻和冲击扳手。对于较小的转子尺寸，转子中的固有泄漏变得更加明显，与容积较小的空气压缩机的活塞类型相比，实用性降低。

 

旋转螺杆的气体压缩过程是连续的扫掠运动，因此与活塞式压缩机一样，几乎没有脉动或流量激增。与活塞式压缩机相比，这也使螺杆式压缩机更加安静，并产生更少的振动。

 

内容

1 工作

2 尺寸

3 应用

3.1无 油

3.2 喷油

3.3 锥形螺杆压缩机[ 需要引用 ]

4 控制方案

4.1 开始/停止

4.2 加载/卸载

4.3 调制

4.4 可变排量

4.5 变速

5个 增压器

5.1 比较优势

5.2 相关术语

6 另请参见

7 参考

 

工作

 

典型的螺杆压缩机的转子的横截面，其具有具有5个凸角的凸形转子和具有6个凸角的凹形转子。对于凹形转子旋转五圈，凸形转子旋转六圈。单击此处查看动画图

旋转螺杆压缩机使用两个啮合的螺旋螺杆（称为转子）来压缩气体。在空转旋转螺杆压缩机中，正时齿轮可确保公转子和母转子保持精确的对准。在注油旋转螺杆压缩机中，润滑油桥接转子之间的空间，既提供液压密封，又在主动和从动转子之间传递机械能。气体从吸气侧进入，并随着螺钉的旋转而穿过螺纹。啮合的转子迫使气体通过压缩机，并且气体在螺杆的末端排出。[1]

 

该机构的有效性取决于螺旋形转子之间以及转子与用于压缩腔密封的腔室之间的精确配合间隙。但是，不可避免地会发生泄漏，因此必须使用高转速来使泄漏流量与有效流量之比最小。

 

与罗茨鼓风机相比，现代螺杆压缩机在两个转子上的轮廓不同：公转子具有凸瓣，该凸瓣与母转子的凹腔啮合。通常，公转子的叶片比母转子的叶片少，因此其旋转速度更快。最初，螺杆压缩机是用对称的转子腔轮廓制造的，但是现代版本使用不对称的转子，确切的转子设计是专利的主题。[2]

 

喷油

 

旋转螺杆压缩机的示意图

在注油旋转螺杆压缩机中，将油注入压缩腔中以帮助密封并为气体充气提供散热片。将油与排出流分离，然后冷却，过滤和再循环。该油可从进入的空气中捕获非极性颗粒，从而有效地减少了压缩空气颗粒过滤的颗粒负载。通常，一些夹带的压缩机油会带入压缩机下游的压缩气流中。在许多应用中，这可以通过聚结器 /过滤器容器进行纠正。[3]带有内部冷聚结过滤器的制冷压缩空气干燥器的额定去除率比空气干燥器下游的聚结过滤器去除更多的油和水，因为在冷却空气并去除水分后，冷空气将用于预热热空气。进入空气，使离开的空气变暖。在其他应用中，这可以通过使用接收罐进行纠正，该接收罐会降低压缩空气的局部速度，从而使油凝结并从气流中掉出，从而通过冷凝水管理设备将其从压缩空气系统中去除。

 

注油旋转螺杆压缩机用于耐低油污染的应用，例如气动工具操作，裂纹密封和移动轮胎维修。[ 需要引用 ]新的油浸式螺杆空气压缩机释放的油残留量小于5mg / m3。[4] PAG油是聚亚烷基二醇，也称为聚乙二醇。美国两家最大的空气压缩机OEM在旋转螺杆式空气压缩机中使用了PAG润滑剂。[5]PAG注油压缩机不用于喷涂油漆，因为PAG油会溶解油漆。反应硬化的两组分环氧树脂涂料耐PAG油。PAG压缩机不适用于涂有矿物油润滑脂密封件的应用，例如四通阀和没有矿物油润滑器的气缸，因为PAG会冲走矿物润滑脂并降解Buna-N橡胶。[6]

 

锥形螺杆压缩机[ 需要引用 ] 

相对较新开发的锥形螺杆压缩机实际上是对地转子的锥形螺旋延伸。它没有固有的“气孔”泄漏路径，在设计精良的螺杆压缩机中，泄漏路径是造成整个组件泄漏的主要原因。这允许小得多的转子具有实用的效率，因为在较小的尺寸下，泄漏面积不会像在直螺杆式压缩机中那样成为泵送面积的一部分。转子中的容积被逐渐压缩（与恒定容积相反），从而在单级中具有更高的压缩比。尽管可以通过精密的CNC制造轻松制造转子，但由于难以进入内部以进行精密加工，壳体对生产提出了重大挑战，尽管转子可以分段加工和组装，但壳体可以高速旋转。最好是单件。

 

控制方案

在旋转螺杆式压缩机中，有多种控制方案，每种方案各有优缺点。

 

开始/停止

在启动/停止控制方案中，压缩机控制致动继电器，以根据压缩空气的需要向电动机施加动力并切断动力。如果压缩机与负载不合理匹配，则在大多数使用情况下都需要大量存储。

 

加载/卸载

在加载/卸载控制方案中，压缩机保持连续供电。然而，当满足或减少了对压缩空气的需求时，代替断开对压缩机的动力，将激活称为滑阀的装置。该装置露出了转子的一部分，并成比例地将机器的容量降低到压缩机容量的25％，从而卸载压缩机。与电动压缩机中的启动/停止控制方案相比，这减少了电动机的启动/停止循环次数，从而以最小的运行成本变化提高了设备??的使用寿命。几乎所有工业空气压缩机制造商都采用该方案。当负载/卸载控制方案与计时器组合以在预定的连续卸载操作周期后停止压缩机时，这被称为双控制或自动双方案。该控制方案需要存储，因为只有两种生产率可用于匹配消耗，尽管远低于启动/停止方案。

 

调制

 

外壳中的旋转螺杆式空气压缩机，可降低声音

代替启动和停止压缩机，如上所述的滑阀根据需求调节容量。尽管这会在很宽的需求范围内产生一致的排气压力，但总功耗可能会高于负载/卸载方案，导致压缩机处于零负载状态时占满负载功耗的70％。

 

由于相对于压缩空气输出能力的压缩机功耗调整有限，因此与变速驱动器相比，调制通常是效率低下的控制方法。但是，对于不可能频繁停止和恢复压缩机运行的应用（例如，当压缩机由内燃机驱动并且在没有压缩空气接收器的情况下运行时），调制是合适的。

 

可变排量

压缩机公司Quincy Compressor，Kobelco，Gardner Denver和Sullair利用这些压缩机，通过允许空气绕过螺杆的各个部分，可变排量改变了用于压缩空气的螺杆压缩机转子的百分比。尽管与调制控制方案相比，这确实降低了功耗，但具有大量存储（每个CFM 10加仑）的加载/卸载系统可能更有效。如果不大量存储，可变排量系统会非常有效，尤其是在满负荷的70％以上时。[7]

 

可以实现可变排量的一种方式是通过在压缩机的吸入侧使用多个提升阀，每个提升阀都垂直到排放口上的相应位置。在汽车增压器中，这类似于旁通阀的操作。

 

变速

尽管由变速驱动器提供动力的空气压缩机可以提供最低的运行能源成本，并且与适当维护的负载/卸载压缩机相比，使用寿命不会显着降低，但变速驱动器的变频功率变频器通常会增加更大的能耗。如果有相对稳定的空气需求，那么这种压缩机的设计成本就会降低，从而无法获得经济利益。但是，变速驱动器在压缩机功耗和自由空气输送之间提供了线性关系，从而允许在很大的空气需求范围内实现最高效的运行，尽管由于效率迅速下降，压缩机仍会因非常低的需求而定期停止运行由于存在固有泄漏，因此在低速时处于低速状态。在恶劣的环境下（炎热，潮湿或多尘），[8]

 

增压器

 

Lysholm螺丝。注意每个螺钉的复杂形状。螺钉以很高的速度运行并具有严格的公差设计。

双螺杆型增压器是一种正排量型装置，通过将空气推动通过类似于一组蜗轮的一对啮合的紧公差螺钉来工作。双螺杆增压器也因其发明者Alf Lysholm而被称为Lysholm增压器（或压缩机）。[9] 每个转子径向对称，但横向不对称。相比之下，传统的“罗茨”型鼓风机具有相同的转子（带直转子）或镜像转子（带螺旋转子）。由Whipple制造的雄性转子有3个裂片，雌性有5个裂片。肯纳-贝尔公转子有四个裂片，母转子有六个裂片。早期设计中的女性有四个。相比之下，罗茨鼓风机在两个转子上始终具有相同数量的叶片，通常为2、3或4。工作区域是凸转子和凹转子之间的叶片间容积。它在进气端较大，并沿转子的长度减小，直到排气口。音量的这种变化就是压缩。进气在转子的末端以凸瓣和凹瓣之间的较大间隙吸入。在进气端，雄叶比雌叶小得多，但是相对尺寸沿两个转子的长度方向成反比（凸形变大而凹形变小），直到（与排出口相切）每对凸瓣之间的间隙小得多。体积的减小导致进料在被输出到输出歧管之前被压缩。

 

比较优势

与罗茨型相比，旋转螺杆式压缩机的泄漏量小，寄生损失小。增压器通常通过皮带或齿轮传动装置直接从发动机曲轴驱动。与罗茨式增压器不同，双螺杆具有内部压缩能力，这是设备在壳体中移动空气时通过设备压缩空气的能力，而不是依靠排气下游的阻力来建立压力的增加。[10]

 

高精度计算机控制制造技术的要求使螺杆式增压器成为其他形式的可用强制感应的更昂贵的替代品。使用最新技术，可以降低制造成本，同时提高性能。

 

所有增压器类型都受益于使用中间冷却器来减少泵送和压缩过程中产生的热量。

 

福特，马自达，梅赛德斯和水星海事等公司的双螺杆技术的一个明显例子也可以证明双螺杆的有效性。尽管某些离心式增压器是一致且可靠的，但它们通常直到接近发动机峰值转速时才会产生完全增压，而正排量增压器（例如罗茨（Roots）型增压器和双螺杆型）则提供了更直接的增压。除此之外，双螺杆增压器可以比其他正排量增压器更好地将合理的增压保持在更高的转速。

 

相关术语

术语“鼓风机”通常用于定义放置在功能上需要额外气流的发动机上的设备，例如二冲程柴油发动机，其中需要正进气压力以“扫气”或清除发动机中的废气。在压缩冲程之前，将新的进气充入气缸。当作为汽车强制进气系统的一部分使用时，术语“鼓风机”适用于旋转螺杆，罗茨式和离心式压缩机。