Sprężarka śrubowa

Sprężarki śrubowe BOGE zasysają powietrze atmosferyczne przez filtr wlotowy wyposażony we wkład z mikroporowatego papieru filtracyjnego (1). Oczyszczone powietrze przepływa do członu sprężania przez wielofunkcyjny, dynamiczny regulator ssania (2). Człon sprężania jest napędzany silnikiem elektrycznym.
Do komory sprężania są nieustannie wtryskiwane (3) dokładnie dozowane ilości chłodzonego oleju BOGE-Longlife S 46. Olej spełnia trzy funkcje:
o chłodzenie
o uszczelnianie
o smarowanie
Olej odbiera i bezpośrednio odprowadza ciepło powstające w czasie sprężania. Uszczelnia również szczelinę między korpusem sprężarki i parą rotorów, a także smaruje łożyska rotorów. Mieszanina powietrza i oleju przepływa bez węży i przewodów z członu sprężania (4) bezpośrednio do zbiornika separacji oleju (5). Zmiany kierunku i zmniejszenie prędkości przepływu są wykorzystane do mechanicznego wytrącenia oleju ze sprężonego powietrza, ze skutecznością ponad 99%. Po przejściu przez zewnętrzny wkład (6) separatora oleju sprężone powietrze przeznaczone do przeznaczone do użycia zawiera minimalną pozostałość oleju, tylko 1-3 mg/m3 we wszystkich fazach roboczych. Przez zawór zwrotny ciśnienia minimalnego (7) sprężone powietrze przechodzi do samodzielnej jednostki chłodzenia (9), gdzie jest schładzane do około 8oC powyżej temperatury zasysania. Tutaj następuje wydzielenie znacznej części kondensatu znajdującego się w sprężonym powietrzu. Przez seryjny zawór odcinający sprężone powietrze wpływa do sieci eksploatacyjnej.
Olej wytrącony w poziomym zbiorniku (firma BOGE stosuje poziome ułożenie zbiornika, dzięki czemu uzyskuje znacznie większą powierzchnię wymiany, niż przy tradycyjnym ustawieniu pionowym) ze sprężonego powietrza natychmiast odparowuje i szybko zmienia się znów w pianę. W dołączonej chłodnicy (8) olej jest chłodzony do optymalnej temperatury, co pozwala ponownie wtryskiwać go komory sprężania. Olej jest oczyszczany, przy pomocy mikrofiltra (10) i może być ponownie wprowadzony do obiegu. Termostatyczny zawór (11) w obiegu oleju zapewnia w sprężarkach śrubowych BOGE optymalną temperaturę oleju w każdej fazie roboczej.
Sprężarki rotacyjne śrubowe są to sprężarki wyporowe, o obrotowym ruchu tłoka, w których elementem roboczym, spełniającym rolę tłoka, są zwoje dwóch wirników śrubowych, a rolę przestrzeni roboczych spełniają międzyzwojowe komory tych wirników.
Proces sprężania polega na zmniejszeniu objętości komór przez śrubowe zwoje wirników, obracających się w przeciwnych kierunkach. Rotacja wirnika wspomagającego jest powodowana bezpośrednio przez śrubę, napędzaną silnikiem głównym, a chłodzenie i smarowanie jest wykonywane poprzez wtrysk oleju po stronie ssącej. Rotacja śrub może być również synchronizowana poprzez zespół przekładni zębatych, w tym przypadku wtrysku oleju nie stosuje się.
Sprężanie ma miejsce w przestrzeni, zmiennej w trakcie rotacji, zawartej pomiędzy zarysem sprężynowym nawiniętym śrubowo dookoła dwóch wirników o równoległych osiach. Grubym wewnętrznym (męskim), posiadającym cztery zwoje gwintowe w kształcie płatków lub liści, zazębiającym się, z lub bez styku, ze śrubą zewnętrzną (żeńską) zawierającą sześć sprzężonych zwojów. Obraca się ona z prędkością równą 2/3 prędkości wirnika męskiego. Istnieją również, chociaż o wiele rzadziej, sprężarki śrubowe, których wirniki posiadają odpowiednio 3 i 4 zęby.
Obydwa wirniki mogą być napędzane bez styku pomiędzy nimi, przez synchronizującą przekładnie zębatą, lub jeden z wirników może napędzać drugi, poprzez styk. W tym drugim przypadku, to właśnie męski wirnik napędza wirnik żeński, ale istnieją także sprężarki śrubowe, gdzie wałek silnika jest wałkiem śruby żeńskiej.
W tym systemie, natężenie przepływu sprężonego gazu jest stałe i nie zawiera resztkowego, nie przetłoczonego gazu, tak jak to ma miejsce w przypadku sprężarek postępowo-zwrotnych (tłokowych). Inną zaletą jest brak zaworów zasysania i tłoczenia. Sprężarka jest wyposażona w prosty zawór wzniosowy, na ogół sterowany hydraulicznie, który reguluje natężenie przepływu, zamykając mniej lub bardziej przewód zasysania i w zawór bezpieczeństwa, ustawiany na minimalne ciśnienie rzędu 3 do 4 barów. Ten zawór, zamontowany na przetłaczaniu, na ogół za separatorem oleju, jednocześnie, odgrywa role zaworu zwrotnego i poprzez wystarczające ciśnienie tłoczenia, zapewnia odpowiednie natężenie przepływu w sprężarce i utrzymuje w ten sposób korzystne warunki dobrego oddzielania powietrza od oleju.
Istnieją dwa podstawowe typy sprężarek śrubowych: "suche" i "wilgotne".
W sprężarkach "suchych", dwa wirniki są napędzane bez styku pomiędzy nimi, poprzez synchronizującą przekładnie zębatą. Śruby nie są smarowane, co pozwala na przetłaczanie gazu, całkowicie pozbawionego wszelkich śladów oleju. Ta zaleta jest ceniona w pewnych zastosowaniach: uzyskanie próżni, sprężanie gazów niekompatybilnych z konwencjonalnymi środkami smarującymi. W tym typie sprężarek, brak styku metal-metal eliminuje wszelkie ryzyko zużycia przez zmęczenie lub zatarcia, ale luzy, pomiędzy zarysami śrub i pomiędzy śrubą a skrzynią korbową, muszą być bardzo małe, natomiast prędkość obrotów duża, w celu zapewnienia wystarczającej szczelności, dużego współczynnika sprężania oraz zadowalającej wydajności.
W pewnych przypadkach, śruby są pokryte warstwami samosmarującymi (miękkie metale, specjalne farby, warstewki polimerowe, lakiery poślizgowe itd.), aby polepszyć szczelność i aby mogły działać bez ryzyka zatarcia, przy luzach zmierzających do zera.
Smarowanie: smarowanie sprężarek "suchych" ogranicza się do smarowania łożysk i zsynchronizowanych przekładni zębatych. Ze względu na dużą prędkość obrotów tego typu maszyn, do smarowania jest zalecany olej maszynowy o stosunkowo małej lepkości (ISO VG 32 lub VG 22), oleje hydrauliczne HM lub HV, ewentualnie oleje silnikowe SAE 10W, lub nawet płyny ATF.
Sprężarki z wtryskiem oleju lub sprężarki "wilgotne", nie posiadają synchronizowanej przekładni zębatej. Silnik jest sprzężony albo bezpośrednio albo, najczęściej pośrednio, poprzez parę przekładni zębatych lub zespołu koła pasowe - pasy napędowe, pracujące jako multiplikator prędkości, do wirnika męskiego, który napędza przez styk wirnik żeński (lub odwrotnie). Ruch, odpowiadający profilom sprzężonym dwóch śrub, charakteryzuje się słabym współczynnikiem poślizgu w stosunku do łożysk, co ogranicza przegrzanie przez tarcie i pozwala na dobrą sprawność mechaniczną śrub.
Smarowanie: aby zmniejszyć tarcie i przeciwdziałać zużyciu, styk śrub musi być smarowany. Ponieważ w przypadku tego typu sprężarek, nie ma wielu możliwości zewnętrznego chłodzenia przez komorę wodną lub przez łopatki, tak jak ma to miejsce w sprężarkach tłokowych, wtrysk znacznej ilości oleju do powietrza lub do gazu zapewnia jego chłodzenie. Wtrysk oleju przeprowadza się pomiędzy śrubami, mniej więcej w połowie długości wirników, bezpośrednio do gazu już w trakcie sprężania. Olej jest wtryskiwany w temperaturze miedzy 45 a 550C, a jego natężenie przepływu jest takie, że przetłaczane powietrze ma temperaturę pomiędzy 80 a 1000C tak, aby para wodna zawarta w powietrzu nie skraplała się w sprężarce.
Dzięki dużej prędkości obrotu śrub, olej jest drobno rozproszony i tworzy mgłę olejową. Ta mgła zapewnia chłodzenie sprężonego gazu oraz smarowanie, powierzchni trących śrub, stanowi także zabezpieczenie przeciwkorozyjne, jak również gwarantuje szczelność pomiędzy dwoma śrubami i pomiędzy śrubami a skrzynią korbową.
Łożyska, które muszą przenosić lekki napór osiowy do tyłu (przeciwna strona napędu) są łożyskami kulkowymi lub wałeczkowymi. Są one smarowane, tak jak i para przekładni zębatych, jeśli taka istnieje, poprzez gałęzie uzwojenia głównego obwodu, podającego olej. Przepływ oleju jest zapewniony dzięki ciśnieniu tłoczenia w zespole zbiornik-separator.
Przy doborze środka smarowego, poza wymogami ogólnymi, dotyczącymi smarowania mechanizmów (łożyska, przekładane zębate, prędkości) należy brać również pod uwagę zdolność oleju do szybkiego wydzielenia powietrza (odpowietrzanie, odporność na pienienie); zdolność do łatwego oddzielenia skroplonej wody (zdolność do deemulgacji), zdolność do ochrony metali żelaznych przed rdzewieniem i nie żelaznych przed korozją, a przede wszystkim dobrą odporność na utlenianie, ze względu na wysokie temperatury, mogące występować przy przetłaczaniu (czasami ponad 1100C, a nawet 1200C) oraz na dokładne zmieszanie powietrza z mgłą olejową. Największą niedogodnością są skutki utleniania składników oleju, co powoduje konieczność okresowej wymiany oleju. Po dłuższej pracy staje się on zbyt lepki, nie stanowi już właściwej ochrony przed korozją i zawiera substancje powierzchniowoczynne, a więc jest bardziej podatny na pienienie, napowietrzanie i emulgowanie wody. Obserwuje się również tworzenie nierozpuszczalnych osadów, mogących szybko zamulić filtr separatora oleju.
Ponadto, składniki oleju muszą mieć dobrą odporność na hydrolizę, aby uniknąć korozji i powstawania osadów. W środowisku wilgotnym nie zalecane są oleje na bazie estrów, podlegających hydrolizie lub zawierające dwualkilodwutiofosforany cynku.
Właściwości oleju chroniące przed zużyciem są również wymagane przy niektórych rozwiązaniach, mających parę podwymiarowych przekładni zębatych lub napęd poprzez wirnik żeński (obejmujący), co tłumaczy się bardziej intensywnymi warunkami zazębiania śrub (poślizg). Z tego powodu, w stosunku do oleju jest często wymagany minimalny poziom zdolności do przenoszenia obciążeń, odpowiadający FZG 3 10 lub wynikowi "przepuszczania", przy próbie hydraulicznej pompy łopatkowej, typu Vickers V 104C.
Do smarowania powietrznych sprężarek śrubowych są stosowane następujące rodzaje olejów:
· typowe oleje sprężarkowe, spełniające wymagania ISO 6743-3A lub DIN 51 506 lub PN-91/C-96073,
· oleje turbinowe, klasy lepkościowej ISO VG 32, 46, 68, odpowiadające poziomowi DAG klasyfikacji ISO 6743-3A,
· oleje hydrauliczne HL, HM, HV, klasy lepkościowej ISO VG 22 ... 68,
· oleje silnikowe (w sprężarkach napędzanych silnikami Diesla), klasy lepkościowej SAE 10W, 20W - 20,
· płyny ATF,
· nowoczesne sprężarkowe oleje syntetyczne na bazie PAO, a niekiedy estrów.



Agregaty sprężarkowe przeznaczone są do sprężania powietrza w zakresach ciśnienia i wydajności zestawionych w poniższej tabeli. Znajdują one zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu. Podstawowym zespołem agregatu jest sprężarka śrubowa, składająca się z korpusu żeliwnego, w którym para rotorów wykonuje ruch obrotowy. Dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu profili następuje zasysanie, a następnie przetłaczanie i sprężanie powietrza. Przepływ powietrza odbywa się przez filtr ssawny oraz zawór regulacyjny do stopnia śrubowego. Wraz z powietrzem dostarczany jest olej, który służy do smarowania jak również do uszczelniania części ruchomych. Następnie powietrze kierowane jest do zbiornika separatora oleju a potem do filtra dokładnego oczyszczania. Powietrze oczyszczone z oleju trafia do chłodnicy skąd po schłodzeniu kierowane jest do zbiornika kompensacyjnego a następnie do instalacji zewnętrznej.Praca agregatu nie wymaga stałej obsługi. Sterowanie pracą agregatu odbywa się za pomocą panelu kontrolnego zamocowanego na ścianie czołowej obudowy.