螺杆压缩机知识

值得指出的是：所谓“无油”，指的是气体在 被压缩过程中，完全不与油接触，即压缩机的 压缩腔或转子之间没有油润滑。但压缩机中的 轴承、齿轮等零部件，仍是用普通润滑方式进 行润滑的，只是在这些润滑部位和压缩腔之间， 采取了有效的隔离轴封。 在喷油螺杆压缩机中，大量的润滑油被喷人所 压缩的气体介质中，起着润滑、密封、冷却和 降低噪声的作用。喷油机器中不设同步齿轮， 一对转子就象一对齿轮一样，由阳转子直接带 动阴转子旋转。所以，喷油机器的结构更为简 单
四、 螺杆压缩机工作原理
螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、 压缩和排气三个过程。随着转子旋转， 每对相互啮合的齿相继完成相同的工 作循环，为简单起见，这里只研究其 中的一对齿。
4.1，吸气过程
图1-2示出螺杆压缩机的吸气过程，所研究的一对齿用箭 头标出。在图1-2中，阳转子按逆时针方向旋转，阴转子 按顺时针方向旋转，图中的转子端面是吸气端面。机壳 上有特定形状的吸气孔口。 图1-2a示出吸气过程即将开始时的转子位置。在这一时 刻，这一对齿前端的型线完全啮合，且即将与吸气孔口 连通。 随着转子开始运动，由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成 了齿间容积，这个齿间容积的扩大，在其内部形成了一 定的真空，而此齿间容积又仅与吸气口连通，因此气体 便在压差作用下流人其中，如图1-2b中阴影部分所示。 在随后的转子旋转过程中，阳转子齿不断从阴转子的齿 槽中脱离出来，齿间容积不断扩大，并与吸气孔口保持 连通。从某种意义上讲，也可以把这个过程看成是活塞 （阳转子齿）在气缸（阴转子齿槽）中滑动。 吸气过程结束时的转子位置如图1-2c所示，其最显著的 特征是齿间容积达到最大值，随着转子的旋转，所研究 的齿间容积不会再增加。齿间容积在此位置与吸气孔口 断开，吸气过程结束。
2)操作维护方便。操作人员不必经过长时间的专业培训，可
实现无人值守运转。
3)动力平衡性好。螺杆压缩机没有不平衡惯性力，机器可平
稳地高速工作，可实现无基础运转，特别适合用作移动式压缩 机，体积小、重量轻、占地面积少。
4)适应气压力的影响，在宽广的范围内能保护较高的效率。
在螺杆压缩机设计 中，有时在阴、阳 转子的齿顶设有密 封齿，并在阳转子 齿根圆的相应部位 开密封槽。密封齿 数及其位置，有多 种方案可供选择。 以阴转子为例，图 9一8中示出Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ共三种方案。
4.2 压缩过程
图1-3示出螺杆压缩机的压缩过程。这是从上面 看相互啮合的转子。图中的转子端面是排气端 面，机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。在 这里，阳转子沿顺时针方向旋转，阴转子沿逆 时针方向旋转。 图1-3a示出压缩过程即将开始时的转子位置。 此时，气体被转子齿和机壳包围在一个封闭的 空间中，齿间容积由于转子齿的啮合就要开始 减小。 随着转子的旋转，齿间容积由于转子齿的啮合 而不断减小。被密封在齿间容积中的气体所占 据的体积也随之减小，导致压力升高，从而实 现气体的压缩过程。如图1-3b所示。压缩过程 可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之 前，如图1-3c所示。
6.4．干式螺杆压缩机 干式螺杆压缩机可用来作为空气压缩机或工艺压缩机， 压缩过程中没有液体内冷却和润滑。干式螺杆压缩机 转速往往很高，对轴承和轴封要求较高，而且排气温 度也较高，单级压比小。目前一般干式螺杆压缩机的 单级压比为1.5～3.5，双级压比可达8～10，排气压 力通常小于2.5MPa，容积流量为3一500 m3/min。. 6.5.喷水螺杆压缩机 为了降低干式螺杆压缩机的排气温度，提高单级排气 压力，发展了向压缩腔喷水的无油螺杆压缩机。由于 水不具有润滑性，故这类压缩机中也设有同步齿轮， 结构基本与干式无油螺杆压缩机相同。在压缩腔与轴 承、齿轮间，也需有可靠的轴封，以使喷入的水与润 滑油相隔离。
八 螺杆压缩机主要零部件
8.1 机体 机体是螺杆压缩机的主要部件，由中间部分的气缸及 两端的端盖组成。为了制造方便，转子直径较小时， 常将排气侧端盖或吸气侧端盖与气缸铸成一体，制成 带端盖的整体结构，转子顺轴向装人气缸。在较大的 机器中，气缸与吸气和排气端盖常常是分开的。有的 大型螺杆压缩机的机体还在转子轴线平面设水平剖分 面，这种结构便于机器的拆装和间隙的调整。 具有吸气通道或排气通道的端盖，有整体式结构的， 也有中分式结构的。通常端盖内置有轴封、轴承，有 的端盖同时还兼作增速齿轮或同步齿轮的箱体。
6.2．喷油螺杆制冷压缩机 螺杆制冷压缩机都采用喷油润滑的方式运行。按与电动 机联接方式的不同，分为开启式、半封闭式和全封闭式 三种。目前，半封闭和全封闭式螺杆制冷压缩机广泛应 用于民用住宅和商用楼房的中央空调系统，产量远远超 过开启式。此外，螺杆制冷压缩机还用于工业制冷、食 品冷冻、冷藏，以及各种交通运输工具的制冷装置中。 6.3.喷油螺杆工艺压缩机 喷油螺杆工艺压缩机用来压缩各种工艺流程中的气体， 通常是由喷油螺杆制冷压缩机改制而成，运行于其设计 工况之内。 喷油螺杆工艺压缩机的工作压力由工艺流程确定，单级 压比可达10，排气压力通常小于4.5MPa，但最高可达 9.0MPa，容积流量范围为1～200m3/min。
五 螺杆压缩机特点
就气体压力提高的原理而言，螺杆压缩机 与活塞压缩机相同，都属于容积式压缩机。 就主要部件的运动形式而言，又与透平压 缩机相似。所以，螺杆压缩机同时兼有上 述两类压缩机的特点
螺杆压缩机的优点： 1)可靠性高。螺杆压缩机零部件少，没有易损件，因而它运
转可靠，寿命长，大修间隔期可达4～8万h。
上述每种螺杆压缩机的工作原理完全相同， 但在某个主要特征上又有显著的区别。每 一种螺杆压缩机都有其固有的特点，满足 一定的功能，并适用于一定的范围。
在无油螺杆压缩机中，气体在压缩时不与润滑油接触。图1-5为 无油螺杆压缩机的结构示意图，无油机器的转子并不直接接触， 相互间存在一定的间隙。阳转子通过同步齿轮带动阴转子高速旋 转，同步齿轮在传输动力的同时，还确保了转子间的间隙。
阴、阳转子的齿数组合多用6、 5齿，7、5齿，6、 4齿，也有少数机器采用8、6齿和5、4齿，且阴转 子的齿数总是多于阳转子 。 无油螺杆压缩机采用 同步齿轮传动，喷油螺杆压缩机大多数采用阳转子 驱动，即“阳拖阴”方式，在中小型喷油螺杆压缩 机中，为了省去增速机构，还可采用“阴拖阳”的 特殊驱动方式。
8.2 转子
转子是螺杆压缩机的主要零件，其结构有整体式与组合式两类。当 转子直径较小时，通常采用整体式结构（图9-5a)。而当转子直径大 于350mm时，为节省材料和减轻重量，转子常采用组合式结构（图 9-5b, c, d)。
当排气温度较高时，为了减少转子的变形， 干式螺杆压缩机的转子有时采用内部冷却 的结构。图9-6所示为一种无油压缩机转子 内部冷却系统图。
机体的材料主要取决于所要达到的排气压 力和被压缩气体的性质：当排气压力小于 2.5MPa时，可采用普通灰铸铁；当排气压 力大于2.5MPa时，就应采用铸钢或球墨铸 铁。另外，普通灰铸铁可用于空气等惰性 气体，铸钢或球墨铸铁可用于碳氢化合物 和一些轻微腐蚀性气体。对于腐蚀性气体、 酸性气体和含水气体，就要采用高合金钢 或不锈钢。 对于腐蚀性气体介质，也可采用在普通铸 铁材料上喷涂或刷镀一层防腐材料的方法， 达到防腐的目的。
2)不能用于高压场合。由于受到转子刚度和轴承寿命等方
面的限制，螺杆压缩机只能适用于中、低压范围，排气压力 一般不能超过4.5MPa。
3)不能制成微型。螺杆压缩机依靠间隙密封气体，目前一
般只有容积流量大于0.2m3/min时，螺杆压缩机才具有优越 的性能。
六 螺杆压缩机的分类
螺杆压缩机有多种分类方法： 按运行方式的不同，分为无油压缩机和喷 油压缩机两类； 按被压缩气体种类和用途的不同，分为空 气压缩机、制冷压缩机和工艺压缩机三种； 按结构形式的不同，分为移动式和固定式、 开启式和封闭式等。
目前，喷油螺杆压缩机已成为空气 动力、制冷空调这两个领域大量推 广的主要机型。在中等容积流量的 空气动力装置及中等制冷量的制冷 装置中，螺杆压缩机占据了市场的 优势份额。无油螺杆压缩机在石油、 化工、食品、医药等行业作为工艺 压缩机，市场前景十分广阔。
二 螺杆压缩机发展方向
螺杆压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶 金、建筑、机械、制冷等工业部门，在宽广的 容量和工况范围内，逐步替代了其它种类的压 缩机。统计数据表明，螺杆压缩机的销售量已 占所有容积式压缩机销售量的80％以上，在所 有正在运行的容积式压缩机中，有50％是螺杆 压缩机。今后螺杆压缩机的市场份额仍将不断 扩大，特别是无油螺杆空气压缩机和各类螺杆 工艺压缩机，会获得更快的发展
三 基本结构
通常所称的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机。
双螺杆压缩机一般由阴、阳转子、机体 轴 承、轴封等零部件组成。
在压缩机的机体中，平行地配置着一对相互 啮合的螺旋形转子。通常把节圆外具有凸齿 的转子，称为阳转子或阳螺杆；把节圆内具 有凹齿的转子，称为阴转子或阴螺杆。一般 阳转子与原动机连接，由阳转子带动阴转子 转动。因此，阳转子又称为主动转子，阴转 子又称为从动转子。转子上的球轴承使转子 实现轴向定位，并承受压缩机中的轴向力。 同样，转子两端的图柱滚子轴承使转子实现 径向定位，并承受压缩机中的径向力。在压 缩机机体的两端，分别开设一定形状和大小 的孔口。一个供吸气用，称作吸气孔口；另 一个供排气用，称为排气孔口。
4.3 排气过程
图1-4示出螺杆压缩机的排气过程。齿间容 积与排气孔口连通后，即开始排气过程。 随着齿间容积的不断缩小，具有排气压力 的气体逐渐通过排气孔口被排出（图1-4a)。 这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮 合（图1-4b)。此时，齿间容积内的气体通 过排气孔口被完全排出，封闭的齿间容积 的体积将变为零。
5)多相混输。螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙，因
而能耐液体冲击，可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体 等。
螺杆压缩机的主要缺点：
1)造价高。螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面，需利用
特制的刀具，在价格昂贵的专用设备上进行加工。另外，对 螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。所以，螺杆压 缩机的造价较高。