Kompresor śrubowy - zasada działania

Pomysł, żeby używać kompresorów śrubowych nie jest nowy. Już w 1878 w Hanowerze, Heinrich Krigar opatentował prostą sprężarkę śrubową. Pierwsze produkcyjne kompresory śrubowe miały symetryczne profile wirnika i nie podbiły rynku, głównie ze względu na wyższe zużycie energii w porównaniu z kompresorami tłokowymi.

Dopiero w 1962 roku stworzony został asymetryczny profil wirnika, który o 10% poprawił efektywność. Mimo tej znacznej poprawy, wciąż jednak zużywał więcej energii elektrycznej niż dobrej jakości kompresor tłokowy. Dodatkowo ówczesne sprężarki śrubowe były dużo droższe niż kompresory tłokowe o porównywalnej wydajności. 

W latach 60 do klubu wytwórców sprężarek śrubowych przystąpiła firma KAESER KOMPRESSOREN. Celem jej inżynierów było pokonanie wad kompresorów poprzednich generacji. Przełom nastąpił wraz z opracowaniem przez nich bloku śrubowego o wirnikach z energooszczędnym profilem SIGMA. Stosując ten rodzaj bloku śrubowego w sprężarkach, osiąga się oszczędność energii na poziomie 15 do 20% względem konwencjonalnych asymetrycznych bloków śrubowych. Sprężarki z  blokiem śrubowym  SIGMA marki KAESER  odznaczają się niższym współczynnikiem mocy specyficznej niż inne urządzenia na rynku i prezentują wszystkie korzyści znane ze sprężania powietrza  przy użyciu sprężarek rotacyjnych.

 

 

Blok sprężarki śrubowej składa się z dwóch równoległych wirników - napędzanego silnikiem wirnika “głównego” oraz wirnika “pomocniczego”. Są one zamknięte w obudowie, do której wtryskiwany jest olej chłodzący. Wirniki posiadają różną ilość zębów, inną prędkość kątową oraz obracają się w przeciwnych kierunkach. W trakcie obrotów wirniki wytwarzają sprężone powietrze. Powietrze z otoczenia jest zasysane poprzez przestrzenie o zmiennej geometrii wytworzone pomiędzy wirnikami a obudową. Do przestrzeni tych w trakcie obrotu wirników odcinany jest dalszy dostęp powietrza. Każdy obrót zmniejsza objętość pomiędzy wirnikami i obudową — powietrze jest sprężane. Następnie powietrze tłoczone jest przez otwór wylotowy na zewnątrz bloku do orurowania sprężarki. Konstrukcja bloku śrubowego umożliwia ciągłą kompresję bez pulsacji ciśnienia. 

Powietrze przechodzi przez filtr na wlocie [1], następnie przez zawór ssący [2] i blok śrubowy, gdzie jest sprężane [3]. Blok śrubowy jest napędzany silnikiem elektrycznym [4]. Olej - wprowadzany podczas procesu sprężania do bloku śrubowego, m.in. w celu schłodzenia, jest następnie odseparowany od powietrza przez separator oleju [5]. Zintegrowany wkład separatora oleju pozwala w wstępnie oczyścić znajdujące się tam powietrze. Wbudowany wentylator [12] zapewnia chłodzenie systemu kompresora i wystarczający przepływ chłodzącego powietrza przez chłodnicę oleju [9] i chłodnicę końcową sprężonego powietrza [6]. 

System sterowania [14] zabudowany w sprężarce kontroluje pracę urządzenia i zapewnia bezpieczną eksploatację. Jego głównym zadaniem jest sterowanie pracą kompresora powietrza, tak aby zapewnić oczekiwane ciśnienie w sieci sprężonego powietrza. Najczęściej dysponuje kilkoma algorytmami regulacji. Sprężarki z układem regulacji prędkości obrotowej pozwalają dostosować produkcję sprężonego powietrza do aktualnego zapotrzebowania. Drugą ważną funkcją systemu sterowania kompresora jest zapewnienie jego bezpiecznej pracy, poprzez ochronę przed uszkodzeniem czy przypominanie o koniecznościach wymiany materiałów eksploatacyjnych.

 

 

Nowoczesne sprężarki śrubowe mają zastosowanie praktycznie we wszystkich obszarach zastosowań:

1. Blok śrubowy: “serce” kompresora śrubowego, w którym następuje sprężanie powietrza.

2. Silnik elektryczny: zamienia energię elektryczną w moment obrotowy napędzający blok śrubowy.

3. Sprzęgło elastyczne: przekładnia 1:1 łączy silnik elektryczny z blokiem śrubowym bez strat energii.

4. Filtr wlotowy: usuwa większe cząstki stałe zasysane razem z powietrzem z otoczenia.

5. Zawór wlotowy: reguluje objętość zasysanego powietrza zależnie od stanu pracy sprężarki.

6. Zawór sterująco - odpowietrzający: bezpośrednio steruje pracą zaworu ssącego.

7. Zawór bezpieczeństwa: ochrona przed nadmiernym wzrostem ciśnienia; zawór otwiera się przy ustalonym ciśnieniu i upuszcza powietrze na zewnątrz.

8. Wentylator promieniowy: zapewnia odpowiednie chłodzenie oleju i chłodnicy końcowej sprężonego powietrza, odprowadza ciepłe powietrze z kompresora i silnika napędowego.

9. Zbiornik separatora oleju z wkładem separatora: w separatorze oleju olej chłodząco- smarujący blok śrubowy oraz oczyszczający powietrze jest odseparowywany od sprężonego powietrza. 

10. Zawór zwrotny minimalnego ciśnienia: zapobiega cofaniu się powietrza z sieci z powrotem do kompresora i zapewnia minimalne ciśnienie niezbędne do wtrysku oleju do bloku. 

11. Chłodnica oleju razem z zaworem termostatycznym i filtrem: zapewnienia optymalną temperaturę oleju oraz jego oczyszczenie.

12. Chłodnica końcowa sprężonego powietrza: sprężone powietrze z kompresora o temperaturze 70-80 °C jest chłodzone do temperatury wyższej o ok. 5 K od temperatury otoczenia. 

13. Zintegrowany separator odśrodkowy ze spustem kondensatu: odseparowuje kondensat powstały w wyniku procesu chłodzenia powietrza. 

14. Przyłącze sprężonego powietrza: oczyszczone i schłodzone sprężone powietrze jest przekazywane do sieci. 

15. Podstawy antywibracyjne: dzięki efektywnej izolacji wibracyjnej, drgania nie są przenoszone na podłoże.