螺杆式压缩机讲解

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2．类型
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(1)无油(干式)螺杆式压缩机
螺杆之间并不直接接触，相互之间存在着一定的间隙，通过一 对螺杆的高速旋转而达到密封气体、提高气体压力的目的。利用 同步齿轮来传递运动、传输动力，并确保螺杆间的间隙及其分配。
(2) 喷油螺杆式压缩机
喷入机体的大量的润滑油起着润滑、密封、冷却和降低噪音的作 用。喷油螺杆式压缩机中不设同步齿轮，一对螺杆就象一对齿轮一样， 由阳螺杆直接拖动阴螺杆转动；同时，由于油膜的密封作用，取代了 轴封。所以，喷油螺杆式压缩机的结构更为简单。
3、其他齿形
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四、螺杆式压缩机的计算
1．排气量的计算 螺杆式压缩机的实际排气量可表示为：
Q0 z1 f1 iz 2 f 2 Lncv
式中 zl、z2—阳螺杆、阴螺杆齿(槽)数； f1、f2—阳螺杆、阴螺杆齿间面积； i—齿(槽)数比； L—螺杆长度； n—转速；
Cψ—扭角系数；
螺杆继续回转。在阴螺 杆、阳螺杆齿间容积彼 此连通之前，阳螺杆齿 间容积中的气体受阴螺 杆齿的进入先行压缩。 经某一转角后，阴螺杆、 阳螺杆齿间容积连通， 通常将此连通的阴螺杆、 阳螺杆呈“V”字形的齿 间容积称作齿间容积对， 齿间容积对，因齿的互 相挤入，其容积值逐渐 减小，实现气体的压缩 过程，直到该齿间容积 对与排气孔口相连通时 为止。
二、啮合线与接触线
螺杆压缩机的一对齿间容 积，在压缩过程与排气过 程中都不应与相邻的低压 区相通，因此一对齿形在 端面上的啮合线也应是封 闭的，图 (a)。同时一对 啮合的螺杆接触线也应连 续，图 (b) 。接触线包括 齿形的啮合部分与齿顶和 齿根的接触部分，接触线 长度以短为佳，但制造公 差使两螺杆啮合面之间不 可避免地存在间隙，后者 乘以接触线长度便是泄漏 面积，接触线长便意味着 泄漏面积大。同时接触线 长度与齿形有关。
石油矿场上应用较广泛的回转式压缩机是螺杆式压缩机。
一、螺杆式压缩机的结构和工作原理
1．结构 如图所示。阴螺杆、阳螺杆在“∞” 字形气缸中平行地配置，并按一定传 动比反向旋转而又相互啮合。通常， 凸齿的螺杆称为阳螺杆；凹齿的螺杆 称为阴螺杆。一般阳螺杆与发动机相 连，由阳螺杆或相互啮合或经过同步 齿轮带动阴螺杆转动。利用阳、阴螺 杆共轭齿形的相互填塞，使封闭在壳 体与两端盖间的齿间容积大小发生周 期性变化，并借助于壳体上呈对角线 布置的吸、排气孔口，完成对气体的 吸入、压缩与排出。螺杆式压缩机的 主要零部件有：阴、阳螺杆、机体、 轴承、同步齿轮(有时还有增速齿轮) 以及密封组件等。
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三、螺杆齿形
1、对称圆弧齿形
2、不对称圆弧—摆线齿形
图为原始不对称齿形，处于低 压侧的齿形前段，仍沿用圆弧 齿形。D1F1为普通外摆线， D2F2为长幅外摆线。由图可 以看出，原始不对称齿形高压 侧的齿形背段啮合的顶点与机 体内圆交点H相重合，这就改 善了对称圆弧齿形轴向气密性 差的缺点。
3．工作过程 (1) 吸气过程 开始时气体经吸气孔 口分别进入阴螺杆、 阳螺杆的齿间容积， 随着螺杆的回转，这 两个齿间容积各自不 断扩大。当这两个容 积达到最大值时，齿 间容积与吸气孔口断 开，吸气过程结束。 需要指出的是，此时 阴螺杆、阳螺杆的齿 间容积彼此并没有连 通。
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(2) 压缩过程
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第三节 螺杆式压缩机
螺杆式压缩机是回转式压缩机的一种。 回转式压缩机的结构特点是具有不同形式的转子(即回转活 塞)。一台机器可以由单个转子、双转子或多转子组成。
回转式压缩机与往复式压缩机相比， 优点是：结构简单、重量轻、体积小、零部件(特别是易损件)少、绝大 多数机器没有控制液体或气体进出工作腔的阀门，且平衡性好、振动小、 运行平稳可靠、转速高、流体压力脉动小、易于实现自动化等。 缺点是：密封比较困难，热效率较低，由于密封与强度的关系，一般压 力也较低；应用进、排气孔口的压缩机因机内压缩比固定，故当背压改 变时要增加附加功耗；转子表面大多是复杂的曲面，加工及检验均较困 难，有的还需要使用专用设备。
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(3) 排气过程 在齿间容积对与 排气孔口连通后， 排气过程开始。 由于螺杆回转时 容积的不断缩小， 将压缩后具有一 定压力的气体送 至排气管。此过 程一直延续到该 容积对达最小值 时为止。
4、工作过程分析
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图示为螺杆压缩机中所指定的一个齿间容积对的工作过程。阴螺杆、阳螺杆 转向互相迎合一侧的气体受压缩，这一侧面称为高压区；相反，螺杆转向彼 此背离的一侧面，齿间容积在扩大并处在吸气阶段，称为低压区。这两个区 域被阴螺杆、阳螺杆齿面间的接触线分隔开。可以近似地认为：两螺杆轴线 所在平面是高、低压力区的分界面。
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压缩机 设开始吸气时阳螺杆转角为00，当转至1800时容积达最大值，吸气过程结束； 然后开始压缩，容积逐渐缩小，气体压力升高；当该容积与排气孔口相通后， 排出气体。当阳螺杆旋转3600时完成一个循环，其容积与压力的变化关系 如图 (a)所示。
压缩机 内压缩比——压缩终了压力与初始压力之比。 压力比——排气压力（背压力）与进气压力之比称。 内压缩比为定值 ，压力比可以改变。 当压力比与内压缩比不相等时，便 要产生附加功耗。如图(b)所示， 若内压缩比小于压力比，即内压缩 压力尚未达到排气压力便与排气口 接通，气体便要产生瞬时压缩，由 此增加图中面积2’—3’—2的附加损 失；若压缩比大于压力比，当内压 缩压力超过背压力后方始与排气口 相通，这时气体要产生瞬时膨胀， 形成面积2—2’’—3’’的附加损失。 这一现象，所有利用孔口控制进、 排气的回转式压缩机都存在。所以 这类机器在设计与运行时应注意使 两者很好协调。
ηV—容积效率，
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2．功率的计算
与活塞式压缩机计算的方法相同
五、螺杆式压缩机的特性
1．螺杆式压缩机的特点
螺杆式压缩机兼有速度型及容积型两者的特点
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优点：
（1） 螺杆式压缩机具有较高的齿顶线速度，转速高达每分钟万转以上， 故常可与高速动力机直接相连。因而其单位排气量的体积、重量、占地面积 以及排气脉动远比往复式压缩机为小。 （2）螺杆式压缩机没有诸如气阀、活塞环等零件，因而它运转可靠、 寿命长、易于实现远距离控制。此外，由于没有往复运动零部件，不存在不 平衡惯性力(矩)，所以螺杆式压缩机基础小，甚至可以实现无基础运转。 （3）无油螺杆式压缩机可保持气体洁净(不含油)；又由于阴螺杆、阳 螺杆齿间实际上留有间隙，因而能耐液体冲击，可压送含液气体及粉尘气体 等。此外，喷油螺杆式压缩机可获得高的单级压力比(最高达20—30)以及低 的排气温度。 （4）螺杆式压缩机具有强制输气的特点，即排气量几乎不受排气压力 的影响；其内压力比与转速、密度几乎无关系，这一点与叶片式压缩机不同。 （5）螺杆式压缩机在宽广的工况范围内，仍能保持较高的效率，没有 叶片式压缩机在小排气量时出现的喘振现象。