Идея использовать винтовые компрессоры не нова. Еще в 1878 году в Ганновере Генрих Кригар запатентовал простой винтовой компрессор. Первые серийные винтовые компрессоры имели симметричные профили ротора и не завоевали рынок, в основном из-за более высокого энергопотребления по сравнению с поршневыми компрессорами.
Только в 1962 году был создан асимметричный профиль ротора, который повысил эффективность на 10%. Несмотря на это значительное улучшение, он по-прежнему потреблял больше электроэнергии, чем поршневой компрессор хорошего качества. Кроме того, тогдашние винтовые компрессоры были намного дороже, чем поршневые компрессоры с сопоставимой производительностью.
В 1960-х годах компания KAESER KOMPRESSOREN присоединилась к клубу винтовых компрессоров. Целью его инженеров было преодолеть недостатки компрессоров предыдущих поколений. Прорыв произошел с разработкой винтового блока с роторами энергосберегающего профиля SIGMA. При использовании этого типа винтовых блоков в компрессорах достигается экономия энергии от 15 до 20% по сравнению с обычными асимметричными винтовыми блоками.
Производство сжатого воздуха с помощью двух винтовых роторов
Винтовой компрессорный блок состоит из двух параллельных роторов — «основного» ротора с приводом от двигателя и «вспомогательного» ротора. Они заключены в корпус, в который впрыскивается охлаждающее масло. Роторы имеют разное количество зубьев, разную угловую скорость и вращаются в противоположных направлениях. Когда роторы вращаются, они производят сжатый воздух. Окружающий воздух всасывается через пространства с изменяемой геометрией, созданные между роторами и корпусом. Дальнейший доступ воздуха в эти пространства при вращении роторов перекрывается. Каждый оборот уменьшает объем между роторами и корпусом — воздух сжимается. Затем воздух нагнетается через выпускное отверстие наружу блока трубок компрессора. Конструкция винтового блока позволяет осуществлять непрерывное сжатие без пульсаций давления.
Конструкция масляного винтового компрессора
1. Винтовой блок: «сердце» винтового компрессора, в котором сжимается воздух.
2. Электродвигатель: преобразует электричество в крутящий момент для привода винтового блока.
3. Гибкая муфта: редуктор 1:1 соединяет электродвигатель с винтовым блоком без потери энергии.
4. Входной фильтр: удаляет более крупные твердые частицы, всасываемые с окружающим воздухом.
5. Впускной клапан: регулирует объем всасываемого воздуха в зависимости от режима работы компрессора.
6. Контрольно-вентиляционный клапан: непосредственно контролирует работу всасывающего клапана.
7. Предохранительный клапан: защита от избыточного давления; клапан открывается при заданном давлении и выпускает воздух наружу.
8. Радиальный вентилятор: обеспечивает достаточное охлаждение масла и доохладителя сжатого воздуха, вытягивает теплый воздух из компрессора и приводного двигателя.
9. Резервуар маслоотделителя с разделительной вставкой: в маслоотделителе охлаждающее и смазочное масло винтового блока и масло для очистки воздуха отделяются от сжатого воздуха.
10. Обратный клапан минимального давления: предотвращает попадание воздуха из магистрали обратно в компрессор и обеспечивает минимальное давление, необходимое для впрыска масла в блок.
11. Масляный радиатор с термостатическим клапаном и фильтром: обеспечивает оптимальную температуру масла и его очистку.
12. Доохладитель сжатого воздуха: Сжатый воздух от компрессора при температуре 70-80 °C охлаждается до температуры примерно на 5 К выше температуры окружающей среды.
13. Встроенный центробежный сепаратор с отводом конденсата: отделяет конденсат, образующийся в процессе охлаждения воздуха.
14. Подключение сжатого воздуха: очищенный и охлажденный сжатый воздух подается в сеть.
15. Антивибрационные основания: благодаря эффективной виброизоляции вибрации не передаются на землю.
Как работает винтовой масляный компрессор?
Воздух проходит через входной фильтр [1], затем через всасывающий клапан [2] и винтовой блок, где сжимается [3]. Винтовой блок приводится в движение электродвигателем [4]. Масло — вводимое в процессе сжатия в винтовой блок, в т.ч. для охлаждения он затем отделяется от воздуха маслоотделителем [5]. Встроенный маслоотделитель позволяет предварительно очищать воздух. Встроенный вентилятор [12] обеспечивает охлаждение компрессорной системы и достаточный поток охлаждающего воздуха через маслорадиатор [9] и доохладитель сжатого воздуха [6].
Встроенная в компрессор система управления [14] контролирует работу устройства и обеспечивает его безопасную эксплуатацию. Его основная задача – управлять работой воздушного компрессора так, чтобы обеспечить ожидаемое давление в сети сжатого воздуха. Чаще всего имеет несколько алгоритмов управления. Компрессоры с системой регулирования скорости позволяют регулировать производство сжатого воздуха в соответствии с текущими потребностями. Еще одной важной функцией системы управления компрессором является обеспечение его безопасной работы путем защиты от повреждений или напоминаний о необходимости замены расходных материалов.
Области применения
Современные винтовые компрессоры используются практически во всех областях применения:
- стационарные винтовые компрессоры во всех отраслях промышленности для производства энергоносителя, которым является сжатый воздух — в производственных процессах или снабжении пневматическими инструментами и устройствами.
- передвижные винтовые компрессоры применяются в основном в строительстве для работ, требующих питания пневмоинструментом, пескоструйной обработки, продувки оптических волокон и т. д.
