螺杆压缩机概述及原理应用

螺杆式压缩机

Contents螺杆压缩机参考文献LG300无油螺杆压缩机燃料电动车双螺杆压缩机工作原理基本机构螺杆压缩机的基本结构和工作原理

螺杆式空气压缩机的工业生产始于1950年，由于结构简单、易损件少、外形紧凑、排气温度低、质量轻、不怕气体中带液和带尘压缩等优点，在国内外得到了飞速的发展。目前，在我国矿山开采领域其发展速度已超过活塞式空气压缩机。随着螺杆式空气压缩机的更新换代，具备了高性能配置、高效率、高可靠性、高度智能化、友好的人机界面、安装费用低、适应国内电源、运行费用低、节能环保等特点。因此，在今后相当长的时期内，小容量空气压缩机将以螺杆式为主。螺杆式压缩机实物螺杆压缩机的基本结构

通常所称的螺杆压缩机即指双螺杆式压缩机、与活塞压缩机等其他类型的压缩机相比，螺杆压缩机是一种比较新颖的压缩机。

螺杆式压缩机剖面图及转子双螺杆压缩机示意图螺杆压缩机的工作原理

螺杆压缩机的工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，为简单起见，这里只研究其中的一对齿。吸气过程螺杆压缩机的工作原理压缩过程螺杆压缩机的工作原理排气过程螺杆压缩机的优点①螺杆式压缩机只有旋转运动，没有往复运动，因此压缩机的平衡性好，振动小，可以提高压缩机的转速。②螺杆式压缩机的结构简单、紧凑，重量轻，无吸、排汽阀，易损件少，可靠性高，检修周期长。③在低蒸发温度或高压缩比工况下，用单级压缩仍然可正常工作，且有良好的性能。这是由于螺杆式压缩机没有余隙，没有吸、排汽阀，故在这种不利工况下仍然有较高的容积效率。④螺杆式压缩机对湿压缩不敏感。⑤螺杆式压缩机的制冷量可以在10%一100%范围内无级调节，但在40%以上负荷时的调节比较经济。螺杆压缩机的分类及应用

螺杆压缩机有很多种分类方法:按运行方式的不同，分为无油压缩机和喷油压缩机两类;按被压缩的气体种类和用途的不同，分为空气压缩机、制冷压缩机和工艺压缩机三种；按结构形式不同，分为移动式和固定式、开启式和封闭式等。常见的螺杆压缩机分类如下表：双螺杆压缩机的特点

旋转容积式压缩机通过将一固定量的气体封闭在基元容积中，减小体积来获得气体压力的增加。改变排气口的位置，出口压力也随之改变:改变驱动电机的转速，可以方便地改变压缩机的输出流量，这样的工作机理使得流量和压力之间的耦合性比较小，不会出现随着流量的变小而产生压力比迅速降低的现象。1)双螺杆压缩机属于旋转容积式的压缩机双螺杆压缩机的特点2)双螺杆压缩机可以和直流无刷电机直接相连，不需要附加机构

和直流无刷电机的直联将降低机构的复杂度，相对于活塞式这样往复式的压缩机，双螺杆压缩机具有结构紧凑，体积小，可靠性高，调节方便的优势。3)双螺杆压缩机运行稳定，零部件不宜损坏

和机构情况相类似的单螺杆压缩机作比较，从可靠性上来看，单螺杆压缩机的星轮是易损部件，除对星轮材料有较高要求外，星轮还需定期更；在新机状态下，单螺杆压缩机和双螺杆压缩机的效率基本相同，但随运行时间增加，单螺杆压缩机的星轮磨损将导致气量减少和效率降低；从加工设备方面来看，单螺杆压缩机没有成熟的专用加工设备，进而导致产品的性能不是很稳定，双螺杆压缩机己有成熟的螺杆专用铣床和磨床，可确保产品性能稳定。转子型线

型线影响到螺杆压缩机哪些方面？

转子能否正确啮合压缩机经济性泄漏三角形接触线长度余隙容积面积利用系数流线型压缩机可靠性足够强度和刚度转子加工刀具容易设计，便于磨刀满足啮合要求应形成长度较短的连续接触线应形成较小面积的泄露三角形应使封闭容积较小应使齿间面积尽量大双螺杆压缩机的结构设计

双螺杆压缩机转子型线设计：双螺杆压缩机的阴阳转子可以看作是一对相互啮合的斜齿轮，因此，双螺杆压缩机的阴阳转子型线也要满足啮合定律，即不论在任何位置，经过型线接触点的公法线必须通过节点。但双螺杆转动与普通斜齿轮又有很大不同。普通斜齿轮的主要任务是在两根平行轴之间的任意传动方向上，强制传动转速、转矩及功率。在双螺杆压缩机中，转子之间的动力转动和由此引起的齿面接触应力都是次要的。事实上，无油双螺杆压缩机的阴阳转子并不接触，两者之间的动力传动是通过同步斜齿轮来完成的。双螺杆压缩机的结构设计

对于双螺杆压缩机转子型线的要求，主要是要在齿间容积之间有优越的密封性能，因为这些齿间容积是实现气体压缩的工作腔，对双螺杆压缩机性能有重大影响的转子型线要素有：接触线泄露三角形密封容积齿间面积双螺杆压缩机的结构设计1.接触线双螺杆压缩机的阴、阳转子啮合时，两转子齿面相互接触而形成的空间曲线称为接触线。接触线的一侧是气体处于压力较高的压缩和排气过程，另一侧的气体则处于压力较低的吸气过程。如果转子齿间容积的接触线不连续，则处于高压力区的气体将通过接触线中断缺口，向低压区泄漏。2.泄漏三角形双螺杆压缩机转子接触线的顶点，通常不能同时到达阴阳转子气缸孔的交线，在接触线顶点和机壳的转子气缸孔之间，就会形成一个空间曲边三角，成为泄漏三角形。通过泄漏三角形，气体将从压力较高的齿间容积，泄漏到邻近压力较低的齿间容积。从啮合线顶点的位置，可定向反应泄漏三角形面积的大小。若啮合线顶点距离阴、阳转子齿定圆交点较远，则说明泄漏三角形面积较大。双螺杆压缩机的结构设计3.封闭容积如果在齿间容积开始扩大时，不能立即开始吸气过程，就会产生吸气封闭容积。由于吸气封闭容积的存在，使齿间容积在扩大的初期，其内的气体压力低于吸气孔口处的气体压力。在齿间容积与吸气孔口相连通时，其内的气体压力会突然升高到吸气压力，然后才能进行正常的吸气过程。所以，吸气封闭容积的存在，影响了齿间容积的正常充气。4.齿间面积齿间面积是齿间容积在转子端面上的投影。转子齿间面积越大，转子的齿间容积就越大。燃料电动汽车的发展

汽车保有量的增加、石油危机燃料电动车的产生资源匮乏，环境污染严重提高内燃机的效率，寻找新的环保的可替代能源燃料电池电动汽车的发展

目前存在新型能源汽车从驱动方式上可以区分为代用燃料和电动汽车两类。代用燃料汽车仍然使用利用燃料燃烧释放能量的内燃机，按燃料种类可以分成天然气汽车、醇类汽车、二甲醚汽车和混合燃料车等。天然气汽车是目前研究最成熟、使用量最大的低排放清净汽车，汽车使用天然气作为燃料，其优点在于冷启动性能好、燃烧完全、排放低、不易产生积碳、不会稀释润滑油，使发动机内部零部件磨损大大减少，能够成倍提高发动机寿命和润滑油使用期限，从而降低汽车保养和运行费用，提高汽车使用的经济性。缺点在于和同样排量的燃油发动机相比其动力性略有不足，此外，天然气易燃和有毒特性也需要在使用过程中需要给予特别注意。燃料电池电动汽车的发展

汽车使用氢燃料电池，利用氢和氧化学反应，产生电、热和水蒸气，唯一的副产品就是水，而水又是制备氢的唯一原料，因此车载氢燃料电池不仅在工作过程中能够真正达到排放零污染，而且在燃料消耗和制备循环中也是清洁的。质子交换膜燃料电池(PEMFC)最有希望成为电动汽车的动力源，其工作原理为经过湿润的氢气(H2)和氧气(02)分别通入到燃料电池的阳极室和阴极室，并在催化剂作用下发生氧化和还原反应。阳极反应生成的质子(H+)通过质子交换膜传导到阴极，阳极反应生成的电子通过外电路达到阴极，生成的水以水蒸气或冷凝水的形式随过剩的阴极反应气体从阴极室排出。其核心部件为发生电化学反