螺杆式压缩机

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显着，导致这种类型的机构不适用于小型空气压缩机。

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波动。即使是大型压缩机，这也使螺杆式压缩机的噪音xxx降低，并且产生的振动也比活塞式压缩机小得多，并在效率上产生了一些好处。

旋转螺杆压缩机使用两个紧密啮合的螺旋螺杆（称为转子）来压缩气体。在干运转的旋转螺杆压缩机中，正时齿轮可确保公转子和母转子保持精确的对准，而不会产生接触，这会导致快速磨损。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转子之间传递机械能，从而使一个转子完全由另一个转子驱动。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。

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室密封的腔室之间的精确配合间隙。然而，不可避免地会发生一些泄漏，并且必须使用高转速来使泄漏流速与有效流速之比最小。

与罗茨鼓风机相比，现代螺杆式压缩机在两个转子上的轮廓各不相同：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。

旋转螺杆式压缩机的容量通常以马力（HP），标准立方英尺每分钟（SCFM）*和磅每平方英寸（PSI）进行额定。对于5至30 HP范围内的设备，这些设备的实际尺寸为相当于典型的两级压缩机。随着马力的增加，旋转螺杆式压缩机有了巨大的规模经济效益。例如，一台250马力的复合压缩机是大型设备，通常需要特殊的地基，房屋和训练有素的索具放置设备。另一方面，可以使用标准叉车将250 HP旋转螺杆压缩机放置在普通车间。在工业中，通常将250 HP旋转螺杆压缩机视为紧凑的设备。

旋转螺杆压缩机通常在5至500 HP范围内可用，可产生超过2500 SCFM的空气流量。尽管有高压旋转螺杆压缩机，但在压缩空气社区中，压力上限通常约为125 PSI。

旋转螺杆式压缩机往往在有限的振动下运行平稳，因此不需要专门的基础或安装系统。通常，螺杆式压缩机是使用标准的橡胶隔震支座安装的，该支座设计用于吸收高频振动。在以高转速运行的旋转螺杆压缩机中尤其如此。

在较小程度上，某些压缩机的额定立方英尺每分钟（ACFM）。还有一些以每分钟立方英尺（CFM）进行评级。使用CFM ^[3]给压缩机定额是不正确的，因为它代表的流量与压力基准无关。即在60 PSI时为 20 CFM 。

相对较新开发的锥形螺杆压缩机实际上是齿轮转子的锥形螺旋延伸部。它没有固有的“气孔”泄漏路径，在精心设计的螺杆压缩机中，泄漏路径会导致通过组件的大量泄漏。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压缩机中那样成为泵送面积的一部分。结合锥形转子直径的减小，这还允许在单级中以较低的输出脉动获得更高的压缩比。

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。

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。在大多数使用情况下，如果负载是间歇性的或与压缩机的匹配差，则需要大量存储，所需的存储通常会大于压缩机本身。

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。该装置可揭露部分转子，并按比例将机器的容量降低到通常压缩机容量的25％，从而实现卸载压缩机。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。当加载/卸载控制方案与计时器组合以在连续卸载操作的预定时间段后停止压缩机时，这被称为双重控制或自动双重方案。该控制方案仍然需要存储，因为只有两种生产率可以匹配消耗量，尽管远低于启动/停止方案。

代替启动和停止压缩机，如上所述的滑阀连续地根据需求调节容量，而不是逐步控制。虽然这会在很宽的需求范围内产生一致的排气压力，但总功耗可能会比负载/卸载方案更高，导致压缩机在零负载条件下达到满负载功耗的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，对于不可能频繁地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。如果负载从未超过压缩机容量，则连续可变的生产率还消除了对大量存储的需求。

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。

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。

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逆变器通常会xxx增加如果空气需求恒定，则这种压缩机的设计成本较高，从而降低了其经济效益。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几乎线性的关系，从而可以在非常广泛的空气需求范围内实现最高效的运行。对于非常低的需求，压缩机仍将必须进入启动/停止模式，因为由于转子泄漏，效率在低生产率下仍会迅速下降。