螺杆式压缩机讲解

压缩机
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压缩机 设开始吸气时阳螺杆转角为00，当转至1800时容积达最大值，吸气过程结束； 然后开始压缩，容积逐渐缩小，气体压力升高；当该容积与排气孔口相通后， 排出气体。当阳螺杆旋转3600时完成一个循环，其容积与压力的变化关系 如图 (a)所示。
压缩机 内压缩比——压缩终了压力与初始压力之比。 压力比——排气压力（背压力）与进气压力之比称。 内压缩比为定值 ，压力比可以改变。 当压力比与内压缩比不相等时，便 要产生附加功耗。如图(b)所示， 若内压缩比小于压力比，即内压缩 压力尚未达到排气压力便与排气口 接通，气体便要产生瞬时压缩，由 此增加图中面积2’—3’—2的附加损 失；若压缩比大于压力比，当内压 缩压力超过背压力后方始与排气口 相通，这时气体要产生瞬时膨胀， 形成面积2—2’’—3’’的附加损失。 这一现象，所有利用孔口控制进、 排气的回转式压缩机都存在。所以 这类机器在设计与运行时应注意使 两者很好协调。
石油矿场上应用较广泛的回转式压缩机是螺杆式压缩机。
一、螺杆式压缩机的结构和工作原理
1．结构 如图所示。阴螺杆、阳螺杆在“∞” 字形气缸中平行地配置，并按一定传 动比反向旋转而又相互啮合。通常， 凸齿的螺杆称为阳螺杆；凹齿的螺杆 称为阴螺杆。一般阳螺杆与发动机相 连，由阳螺杆或相互啮合或经过同步 齿轮带动阴螺杆转动。利用阳、阴螺 杆共轭齿形的相互填塞，使封闭在壳 体与两端盖间的齿间容积大小发生周 期性变化，并借助于壳体上呈对角线 布置的吸、排气孔口，完成对气体的 吸入、压缩与排出。螺杆式压缩机的 主要零部件有：阴、阳螺杆、机体、 轴承、同步齿轮(有时还有增速齿轮) 以及密封组件等。
3．工作过程 (1) 吸气过程 开始时气体经吸气孔 口分别进入阴螺杆、 阳螺杆的齿间容积， 随着螺杆的回转，这 两个齿间容积各自不 断扩大。当这两个容 积达到最大值时，齿 间容积与吸气孔口断 开，吸气过程结束。 需要指出的是，此时 阴螺杆、阳螺杆的齿 间容积彼此并没有连 通。
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(2) 压缩过程
螺杆继续回转。在阴螺 杆、阳螺杆齿间容积彼 此连通之前，阳螺杆齿 间容积中的气体受阴螺 杆齿的进入先行压缩。 经某一转角后，阴螺杆、 阳螺杆齿间容积连通， 通常将此连通的阴螺杆、 阳螺杆ห้องสมุดไป่ตู้“V”字形的齿 间容积称作齿间容积对， 齿间容积对，因齿的互 相挤入，其容积值逐渐 减小，实现气体的压缩 过程，直到该齿间容积 对与排气孔口相连通时 为止。
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第三节 螺杆式压缩机
螺杆式压缩机是回转式压缩机的一种。 回转式压缩机的结构特点是具有不同形式的转子(即回转活 塞)。一台机器可以由单个转子、双转子或多转子组成。
回转式压缩机与往复式压缩机相比， 优点是：结构简单、重量轻、体积小、零部件(特别是易损件)少、绝大 多数机器没有控制液体或气体进出工作腔的阀门，且平衡性好、振动小、 运行平稳可靠、转速高、流体压力脉动小、易于实现自动化等。 缺点是：密封比较困难，热效率较低，由于密封与强度的关系，一般压 力也较低；应用进、排气孔口的压缩机因机内压缩比固定，故当背压改 变时要增加附加功耗；转子表面大多是复杂的曲面，加工及检验均较困 难，有的还需要使用专用设备。
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2．类型
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(1)无油(干式)螺杆式压缩机
螺杆之间并不直接接触，相互之间存在着一定的间隙，通过一 对螺杆的高速旋转而达到密封气体、提高气体压力的目的。利用 同步齿轮来传递运动、传输动力，并确保螺杆间的间隙及其分配。
(2) 喷油螺杆式压缩机
喷入机体的大量的润滑油起着润滑、密封、冷却和降低噪音的作 用。喷油螺杆式压缩机中不设同步齿轮，一对螺杆就象一对齿轮一样， 由阳螺杆直接拖动阴螺杆转动；同时，由于油膜的密封作用，取代了 轴封。所以，喷油螺杆式压缩机的结构更为简单。
3、其他齿形
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四、螺杆式压缩机的计算
1．排气量的计算 螺杆式压缩机的实际排气量可表示为：
Q0 z1 f1 iz 2 f 2 Lncv
式中 zl、z2—阳螺杆、阴螺杆齿(槽)数； f1、f2—阳螺杆、阴螺杆齿间面积； i—齿(槽)数比； L—螺杆长度； n—转速；
Cψ—扭角系数；
二、啮合线与接触线
螺杆压缩机的一对齿间容 积，在压缩过程与排气过 程中都不应与相邻的低压 区相通，因此一对齿形在 端面上的啮合线也应是封 闭的，图 (a)。同时一对 啮合的螺杆接触线也应连 续，图 (b) 。接触线包括 齿形的啮合部分与齿顶和 齿根的接触部分，接触线 长度以短为佳，但制造公 差使两螺杆啮合面之间不 可避免地存在间隙，后者 乘以接触线长度便是泄漏 面积，接触线长便意味着 泄漏面积大。同时接触线 长度与齿形有关。
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(3) 排气过程 在齿间容积对与 排气孔口连通后， 排气过程开始。 由于螺杆回转时 容积的不断缩小， 将压缩后具有一 定压力的气体送 至排气管。此过 程一直延续到该 容积对达最小值 时为止。
4、工作过程分析
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图示为螺杆压缩机中所指定的一个齿间容积对的工作过程。阴螺杆、阳螺杆 转向互相迎合一侧的气体受压缩，这一侧面称为高压区；相反，螺杆转向彼 此背离的一侧面，齿间容积在扩大并处在吸气阶段，称为低压区。这两个区 域被阴螺杆、阳螺杆齿面间的接触线分隔开。可以近似地认为：两螺杆轴线 所在平面是高、低压力区的分界面。
ηV—容积效率，
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2．功率的计算
与活塞式压缩机计算的方法相同
五、螺杆式压缩机的特性
1．螺杆式压缩机的特点
螺杆式压缩机兼有速度型及容积型两者的特点
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优点：
（1） 螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速高达每分钟万转以上， 故常可与高速动力机直接相连。因而其单位排气量的体积、重量、占地面积 以及排气脉动远比往复式压缩机为小。 （2）螺杆式压缩机没有诸如气阀、活塞环等零件，因而它运转可靠、 寿命长、易于实现远距离控制。此外，由于没有往复运动零部件，不存在不 平衡惯性力(矩)，所以螺杆式压缩机基础小，甚至可以实现无基础运转。 （3）无油螺杆式压缩机可保持气体洁净(不含油)；又由于阴螺杆、阳 螺杆齿间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体及粉尘气体 等。此外，喷油螺杆式压缩机可获得高的单级压力比(最高达20—30)以及低 的排气温度。 （4）螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力 的影响；其内压力比与转速、密度几乎无关系，这一点与叶片式压缩机不同。 （5）螺杆式压缩机在宽广的工况范围内，仍能保持较高的效率，没有 叶片式压缩机在小排气量时出现的喘振现象。
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三、螺杆齿形
1、对称圆弧齿形
2、不对称圆弧—摆线齿形
图为原始不对称齿形，处于低 压侧的齿形前段，仍沿用圆弧 齿形。D1F1为普通外摆线， D2F2为长幅外摆线。由图可 以看出，原始不对称齿形高压 侧的齿形背段啮合的顶点与机 体内圆交点H相重合，这就改 善了对称圆弧齿形轴向气密性 差的缺点。