Вивчення вузлів і деталей ротаційних компресорів (Протокол лабораторної роботи № 3), страница 4

при чому .

Потужність N можна визначити також по роботі адіабатичного стиснення, приймаючи .

Конструкція гвинтового компресора показана на рис. 7. Основні її елементи такі: корпус 1 і два ротори з зубчасто-гвинтовими лопатями, один з яких ведучий, інший ведений. Ведучий ротор 5 з'єднаний з двигуном муфтою 3, ведений ротор 10 приводиться в обертання тиском газу, стисливого в робочих порожнинах. При обертанні роторів профілі зубів взаємно обкатуються, не торкаючись один з одним. Обкатка без дотику поверхонь роторів досягається точним виконанням профілів зубів і наявністю синхронізуючої пари шестерень 8, яка зберігає вали роторів на певній відстані один від одного внаслідок однаковою кутовий швидкості їх обертання, забезпечуючи мінімальні зазори між профілями роторів, а також їх крайками і розточенням корпусу (не більше 0,001 діаметра привідного ротора). Так як в порожнині стиснення відсутнє тертя металевих частин, мастило в неї не подається.

Рис. 7. Гвинтовий компресор: 1 – корпус, 2 – кришка, 3 – муфта, 4 – опорні підшипники,

5 – привідний ротор, 6 – охолоджувальна рубашка, 7 – ущільнююче кільце, 8 – синхронізуючі шестерні, 9 – упорний підшипник, 10 – ведений ротор.

Вал спирається на два опорних підшипника ковзання 4 у вигляді бронзових втулок і один упорний сегментний підшипник 9, причому для запобігання попадання масла з підшипників в порожнину стиснення вони поміщені в камерах, відокремлених від порожнини стиснення ущільнювальними кільцями 7 з графіту чи пластичних матеріалів. Для відводу тепла корпус гвинтового компресора обладнаний водяною охолоджуючої сорочкою 6. Ротори виконують з різними комбінаціями чисел зубів на привідному і веденому роторах. Найбільш поширена комбінація чисел 4÷6, тобто на привідному роторі 4 зуба, на веденому - 6.

Гвинтові компресори виконують не тільки одноступінчастими, але і двоступінчастими. Ротори одноступінчатого і двоступінчастого компресорів показані на рис. 8. Їх виготовляють із звичайних конструкційних вуглецевих сталей чи чавуну високих марок. Корпуси чавунні.

Газ стискається в порожнинах, утворених стінкою корпусу і гвинтовими западинами ведучого і веденого роторів, наступним чином. Гвинтові западини роторів заповнюються всмоктуваним газом в той час, коли вони проходять повз всмоктуючого вікна, розташованого в торцевій стінці корпусу. При подальшому обертанні роторів порожнина, заповнена газом, відсікається від всмоктуючого вікна, і газ виявляється ув'язненим в замкнутому об'ємі, обмеженому стінками корпусу і поверхнями западин ротора. При подальшому обертанні зуби одного ротора входять у западини зубів іншого ротора, що призводить до зменшення об'єму, займаного газом в кожній з порожнин, і, отже, до стиснення газу. Ступінь стиснення газу

Рис. 8. Ротори гвинтового компресора:

а - одноступінчатого: 1 - провідний ротор, 2 - ведений ротор; 3 - синхронізуючі шестерні; 4 - корпус; б - двоступінчастого: 1 - провідний ротор, 2 - ведений ротор; 3-лабіринтове ущільнення залежить від співвідношення чисел зубів. Застосовують наступні співвідношення чисел: 4: 6, 3: 3, 3: 4, 4: 4, а для найбільш високих ступенів стиснення - 6:8. Нагнітання газу відбувається, коли западини, в яких укладено газ, сполучаються з нагнітальним вікном, розташованим з іншого торцевої стінки корпусу. Наявність декількох западин і гвинтове розташування їх на роторах забезпечують безперервність подачі газу.

Ступінь стиснення газу, що залежить від ставлення обсягів порожнини на початку і в кінці процесу, досягає в сучасних машинах 12-15; продуктивність машини перевищує 8 м³/с. Частота обертання роторів знаходиться в межах 1000 - 10 000 об/хв; окружні швидкості перевищують 150 м/с, завдяки чому гвинтові компресори дуже компактні. Об'ємний коефіцієнт корисної дії компресора слабо залежить від ступеня стиснення газу, зростаючи із збільшенням числа оборотів і розмірів машини. Адіабатичний коефіцієнт корисної дії компресора досить високий і порівняно повільно падає при відхиленні від оптимального робочого режиму; він досягає 85-88%. У допустимих випадках цей коефіцієнт може бути підвищений шляхом уприскування води всередину компресора для охолодження газу в процесі стиснення. Подібно відцентровим і раніше розглянутим ротаційним компресорів гвинтові компресори працюють без внутрішнього змащення і, отже, не забруднюють газ, що суттєво для деяких технологічних процесів. Потужність на валу компресора може бути розрахована по роботі адіабатичного стиснення, причому  і .

Гвинтові компресори застосовуються не тільки для стиснення газу, але також як вакуум-насосів для створення розрідження на рівні 98-99%.