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20世纪30年代,瑞典工程师Alf Lysholm针对活塞压缩机的不足,在研究气轮机的基础上,发明了螺杆式压缩机,并于1937年在SRM公司成功研制了螺杆压缩机的样机,1946年,螺杆压缩机开始投入生产和销售。
2、转子型线
对于提高螺杆压缩机的效率来说,主机的各项设计参数,如转子型线,转子长径比,几何间隙,包括加工精度等相关工艺都决定着主机的性能,其中高效的型线(也就是齿型)是一个重要的方面,目前各厂家也都在致力于新型线的开发。
型线就是指转子的齿面与转子轴线垂直面的截交线。对于螺杆压缩机的型线要求,主要是在齿间容积之间有优越的密封性能,因为这些齿间容积是实现气体压缩的工作腔,而性能优越的压缩机就需要具备尽可能小的泄露三角形、长度较短的接触线、尽可能大的齿间容积。
双螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、压缩、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。
吸气过程:随着转子开始运动,由于齿的一端逐渐脱离啮合,形成了齿间容积,这个齿间容积的扩大,在其内部形成一定的真空,于是空气就因为压差从吸气口进入其中,在随后的转子旋转过程种,阳转子不断从阴转子的齿槽中脱离出来,齿间容积不断扩大,并与吸气口保持连通,当转子旋转到(C)位置时,齿间容积达到最大值,此时,齿间容积与吸气口断开,吸气过程结束。
压缩过程:随着转子继续旋转,齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小,被密封在齿间容积内的空气所占据的体积也随之减少,导致压力升高,空气即被压缩,压缩过程一直可持续到齿间容积即将与排气口连通之前。
排气过程:当齿间容积与排气口连通后,即开始排气过程,随着齿间容积不断减小,具有排气压力的空气通过排气口完全被排出,这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合(b),此时,封闭的齿间容积变为零。
就气体压力提高的原理来看,螺杆压缩机与活塞机相同,都属于容积式压缩机,但其运动方式与活塞机不同,就其特点来说,主要为以下几点:
可靠性高。螺杆压缩机零部件少,没有易损件,因而它运行可靠,寿命长。
操作维护方便。螺杆压缩机自动化程度高,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。
动力平衡性好。螺杆压缩机没有活塞机的不平衡性力,机器可平稳高速工作,可实现无基础运转,体积小、重量轻、占地面积小。
适应性强。螺杆压缩机具有强制输气的特点,容积流量几乎不受排气压力的影响,在宽广的范围内能保持较高的效率,在压缩机结构不作任何改变的情况下,适用于多种工质。
作为一种成熟机压缩机技术,螺杆式空压机已经广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等工业部门。
5.1先进的转子技术
(1)压缩机的心脏就是压缩机主机,其性能的的高低直接影响整机性能的发挥,DESRAN的主机采用埃尔特机头,主机采用国际上先进的5:6非对称齿形,啮合型线为X型线,效率更高,转子采用国际先进的CNC设备进行镜面磨削加工,采用计算机控制误差补偿系统,加工精度可达到0.1μ,粗糙度Ra达0.1-0.2um,两转子啮合间隙小(0.04-0.12),故泄漏比同类型主机更小,容积利用率更高(达到0.58-0.6,一般为0.54-0.56),使之有更高的效率和更长的使用寿命,优化的型线设计,更高的精度,利于形成油膜,大大的减少内泄漏,有效的节约能耗。
(2)阳转子转速为阴转子转速的1.5倍,其啮合过程中阴阳转子依次连续运行,转动扭力均匀。由于压缩是连续性的,因此,气流无脉动的现象。
L/D长径比适中(在1.5-1.9),主机六大件(壳体、转子、进排气端的轴承座,齿轮互换性好),其加工精度达到A级水平,所以主机工作时振动很小、噪音低,且效率高,可靠性好。
(3)比功率和同类产品相比要低0.2-0.3KW/M3.min-1。
(4)主机采用转向进气而非径向进气,避免了进气预热,提高了压缩效能。
(5)轴的密封:
排气端采用气体密封,(一定压力的气体经第一道沟漏入第二道沟时,气体膨胀,压力下降,从而达到阻止气体漏出。)
进气端采用三唇式密封技术,有效地防止泄漏。
(6)轴承:
排气端,采用背对背双列加宽重载锥体滚动轴承,滚锥轴承以线接触方式承受推力载荷,这样大大延长了主机的使用寿命。
进气端,采用锥体角接触双列球轴承。
同时,在这两种轴承上还开有特殊的油槽,保证及时润滑,故主机运行寿命长,可达到5万小时。