Principio di funzionamento del compressore a vite e confronto tra i tipi completamente chiusi, semichiusi e aperti.

1. Rispetto ai compressori frigoriferi a pistone alternativo, i compressori frigoriferi a vite presentano una serie di vantaggi quali alta velocità, peso ridotto, volume contenuto, ingombro ridotto e bassa pulsazione di scarico.

2. Il compressore frigorifero a vite non presenta forza inerziale di massa alternata, buone prestazioni di bilanciamento dinamico, funzionamento stabile, vibrazioni minime alla base e ingombro ridotto.

3. Il compressore frigorifero a vite ha una struttura semplice e un numero ridotto di componenti. Non presenta parti soggette ad usura come valvole dell'aria e fasce elastiche. Le sue principali parti soggette ad attrito, come rotori e cuscinetti, hanno una resistenza e una durata all'usura relativamente elevate, e le condizioni di lubrificazione sono ottimali; di conseguenza, la lavorazione è ridotta, il consumo di materiale è basso, il ciclo di funzionamento è lungo, l'utilizzo è relativamente affidabile, la manutenzione è semplice e si presta bene all'automazione del funzionamento.

4. Rispetto al compressore a velocità variabile, il compressore a vite presenta le caratteristiche di erogazione forzata del gas, ovvero la cilindrata non è quasi influenzata dalla pressione di scarico e non si verificano fenomeni di sovrapressione quando la cilindrata è bassa. Nell'ambito delle condizioni operative, l'efficienza può comunque rimanere elevata.

5. La valvola a slitta viene utilizzata per la regolazione, consentendo una regolazione continua dell'energia.

6. Il compressore a vite non è sensibile all'ingresso del liquido e può essere raffreddato tramite iniezione d'olio, quindi, a parità di rapporto di compressione, la temperatura di scarico è molto inferiore rispetto a quella del tipo a pistone, pertanto il rapporto di compressione monostadio è più elevato.

7. Non essendoci volume di scarico, l'efficienza volumetrica è elevata.

Principio di funzionamento e struttura del compressore a vite:

1. Processo di inalazione:

La porta di aspirazione sul lato di ingresso del compressore a vite deve essere progettata in modo che la camera di compressione possa aspirare completamente l'aria, mentre il compressore d'aria a vite non ha un gruppo di valvole di aspirazione e scarico e l'aria aspirata è regolata solo dall'apertura e chiusura di una valvola di regolazione. Quando il rotore ruota, lo spazio della scanalatura dei denti del rotore principale e ausiliario è massimo quando raggiunge l'apertura della parete terminale di aspirazione. L'aria viene completamente espulsa e, quando lo scarico è terminato, la scanalatura dei denti è in uno stato di vuoto. Quando ruota verso l'ingresso dell'aria, l'aria esterna viene aspirata e fluisce nella scanalatura dei denti del rotore principale e ausiliario lungo la direzione assiale. Promemoria per la manutenzione del compressore d'aria a vite: quando l'aria riempie completamente la scanalatura dei denti, la superficie terminale del lato di aspirazione del rotore si allontana dall'ingresso dell'aria del carter e l'aria tra le scanalature dei denti viene sigillata.

2. Procedura di chiusura e trasferimento:

Quando i rotori principale e ausiliario vengono aspirati, le creste dei denti dei rotori principale e ausiliario vengono sigillate con l'involucro e l'aria viene sigillata nelle scanalature dei denti e non fuoriesce più, ovvero [il processo di tenuta]. I due rotori continuano a ruotare e le creste e le scanalature dei denti si accoppiano all'estremità di aspirazione, e le superfici di accoppiamento si spostano gradualmente verso l'estremità di scarico.

3. Processo di compressione e iniezione del carburante:

Durante il processo di trasporto, la superficie di contatto si sposta gradualmente verso l'estremità di scarico, ovvero la scanalatura del dente tra la superficie di contatto e l'orifizio di scarico si riduce gradualmente, il gas nella scanalatura del dente viene gradualmente compresso e la pressione aumenta, il che costituisce il [processo di compressione]. Durante la compressione, l'olio lubrificante viene anche spruzzato nella camera di compressione a causa della differenza di pressione per miscelarsi con l'aria presente nella camera.

4. Processo di scarico:

Quando la superficie terminale di ingranamento del rotore ruota per comunicare con lo scarico dell'involucro (in questo momento la pressione del gas compresso è massima), il gas compresso inizia a essere scaricato finché la superficie di ingranamento della cresta del dente e la scanalatura del dente si spostano verso lo scarico. In questo momento, lo spazio tra la superficie di ingranamento dei due rotori e la porta di scarico dell'involucro è zero, ovvero il processo di scarico è completato. Allo stesso tempo, la lunghezza della scanalatura del dente tra la superficie di ingranamento dei rotori e l'ingresso dell'aria dell'involucro raggiunge il massimo. A questo punto, il processo di aspirazione riprende.

1. Compressore a vite completamente chiuso

Il corpo adotta una struttura in ghisa di alta qualità e bassa porosità con ridotta deformazione termica; il corpo adotta una struttura a doppia parete con canali di scarico interni, che offre elevata resistenza e un buon effetto di riduzione del rumore; le forze interne ed esterne del corpo sono sostanzialmente bilanciate, senza rischio di alta pressione in caso di apertura o semi-chiusura; il guscio è una struttura in acciaio ad alta resistenza, esteticamente gradevole e leggera. Adotta una struttura verticale, il compressore occupa una piccola area, il che è vantaggioso per la disposizione multitesta del refrigeratore; il cuscinetto inferiore è immerso nel serbatoio dell'olio ed è ben lubrificato; la forza assiale del rotore è ridotta del 50% rispetto al tipo semi-chiuso e aperto (funzione di bilanciamento dell'albero motore sul lato di scarico); nessun rischio di sbalzo del motore orizzontale, elevata affidabilità; evita l'influenza del rotore a vite, della valvola a slitta e del peso proprio del rotore del motore sulla precisione di accoppiamento, migliorando l'affidabilità; buon processo di assemblaggio. Design verticale della vite della pompa senza olio, in modo che non vi sia carenza di olio durante il funzionamento o l'arresto del compressore. Il cuscinetto inferiore è immerso interamente nel serbatoio dell'olio, mentre il cuscinetto superiore adotta un sistema di lubrificazione a pressione differenziale; il requisito di pressione differenziale del sistema è basso e, in caso di emergenza, il sistema garantisce la protezione della lubrificazione del cuscinetto, evitando la mancanza di lubrificazione e facilitando l'avvio dell'unità durante i periodi di transizione tra le stagioni.

Svantaggi: viene adottato il raffreddamento a gas di scarico e il motore si trova in corrispondenza della porta di scarico, il che può facilmente causare il surriscaldamento e il danneggiamento dell'avvolgimento del motore; inoltre, non è possibile intervenire tempestivamente in caso di guasto.

2. Compressore a vite semiermetico

Il motore è raffreddato tramite nebulizzazione di liquido, la sua temperatura di esercizio è bassa e la sua durata è lunga; il compressore aperto utilizza un motore raffreddato ad aria, la cui temperatura di esercizio è elevata, il che influisce sulla durata del motore, e l'ambiente di lavoro nella sala macchine è sfavorevole; il motore è raffreddato dai gas di scarico, la sua temperatura di esercizio è molto elevata e la sua durata è breve. Generalmente, il separatore d'olio esterno ha un volume elevato, ma la sua efficienza è molto alta; il separatore d'olio integrato è combinato con il compressore e il suo volume è ridotto, quindi l'effetto è relativamente scarso. L'effetto di separazione dell'olio del separatore d'olio secondario può raggiungere il 99,999%, il che può garantire una buona lubrificazione del compressore in diverse condizioni di lavoro.

Tuttavia, il compressore a vite semiermetico a pistone aumenta la velocità tramite trasmissione a ingranaggi, raggiunge una velocità elevata (circa 12.000 giri/minuto), è soggetto a forte usura e ha una scarsa affidabilità.

3. Compressore a vite aperto

I vantaggi dell'unità aperta sono:

1) Il compressore è separato dal motore, in modo da poterlo utilizzare in un campo di applicazione più ampio;

2) Lo stesso compressore può essere utilizzato con refrigeranti diversi. Oltre ai refrigeranti idrocarburici alogenati, si può utilizzare anche l'ammoniaca come refrigerante modificando i materiali di alcune parti;

3) A seconda dei refrigeranti e delle condizioni operative, è possibile equipaggiare motori di diversa potenza.

4) Il tipo aperto si suddivide ulteriormente in monovite e bivite

Il compressore monovite è costituito da una vite cilindrica e da due ruote dentate piane disposte simmetricamente all'interno del corpo del compressore. La scanalatura della vite, la parete interna del corpo (cilindro) e i denti della ruota dentata formano un volume chiuso. La potenza viene trasmessa all'albero della vite, che a sua volta fa ruotare la ruota dentata. Il gas (fluido di lavoro) entra nella scanalatura della vite dalla camera di aspirazione e, dopo essere stato compresso, viene scaricato attraverso l'orifizio di scarico e la camera di scarico. La funzione della ruota dentata è equivalente a quella del pistone in un compressore a pistoni alternativi. Quando i denti della ruota dentata si muovono nella scanalatura della vite, il volume chiuso si riduce gradualmente e il gas viene compresso.

Principio di funzionamento del compressore a vite e confronto tra i tipi completamente chiusi, semi-ermetici e aperti.

La vite del compressore monovite ha 6 scanalature e la ruota a stella ha 11 denti, equivalenti a 6 cilindri. Le due ruote a stella si ingranano contemporaneamente con le scanalature della vite. Pertanto, ogni rotazione della vite equivale al funzionamento di 12 cilindri.

Come ben sappiamo, i compressori a vite (sia a vite singola che a doppia vite) rappresentano la quota maggiore dei compressori rotativi. Dal punto di vista del mercato internazionale, nel periodo di 20 anni compreso tra il 1963 e il 1983, il tasso di crescita annuale delle vendite mondiali di compressori a vite è stato del 30%. Attualmente, i compressori a doppia vite rappresentano l'80% dei compressori di media capacità in Giappone, Europa e Stati Uniti. A parità di potenza, i compressori a vite singola e a doppia vite detengono oltre l'80% dell'intero mercato dei compressori a vite, grazie alla loro tecnologia di produzione avanzata e all'elevata affidabilità. I ​​compressori a vite rappresentano meno del 20%. Di seguito, un breve confronto tra le due tipologie di compressori.

1. Struttura

La vite e la ruota a stella del compressore monovite formano una coppia di viti senza fine sferiche, e l'albero della vite e l'albero della ruota a stella devono rimanere verticali nello spazio; i rotori maschio e femmina del compressore bituvetta sono equivalenti a una coppia di ingranaggi, e gli alberi dei rotori maschio e femmina sono mantenuti paralleli. Dal punto di vista strutturale, la precisione di accoppiamento tra la vite e la ruota a stella del compressore monovite è difficile da garantire, pertanto l'affidabilità dell'intera macchina è inferiore a quella del compressore bituvetta.

2. Modalità di guida

Entrambi i tipi di compressori possono essere collegati direttamente al motore o azionati tramite una puleggia a cinghia. Quando la velocità del compressore a doppia vite è elevata, è necessario aumentare il rapporto di trasmissione.

3. Metodo di regolazione della capacità di raffreddamento

I metodi di regolazione del volume d'aria dei due compressori sono sostanzialmente gli stessi: entrambi possono adottare la regolazione continua tramite valvola a slitta o la regolazione a gradini tramite pistone. Quando si utilizza la valvola a slitta per la regolazione, il compressore a doppia vite ne richiede una, mentre il compressore a vite singola ne richiede due contemporaneamente, il che rende la struttura più complessa e riduce l'affidabilità.

4. Costo di produzione

Compressore monovite: per i cuscinetti a vite e a stella si possono utilizzare cuscinetti ordinari, e il costo di produzione è relativamente basso.

Compressore a doppia vite: a causa del carico relativamente elevato sui rotori a doppia vite, è necessario utilizzare cuscinetti di alta precisione e il costo di produzione è relativamente alto.

5. Affidabilità

Compressore monovite: la girante a stella del compressore monovite è un componente soggetto a usura. Oltre agli elevati requisiti relativi al materiale della girante, quest'ultima deve essere sostituita regolarmente.

Compressore a doppia vite: Il compressore a doppia vite non presenta parti soggette a usura e può funzionare senza problemi per un periodo compreso tra 40.000 e 80.000 ore.

6. Montaggio e manutenzione

Poiché l'albero della vite e l'albero della ruota a stella del compressore monovite devono rimanere verticali nello spazio, i requisiti di precisione di posizionamento assiale e radiale sono molto elevati, pertanto la facilità di montaggio e manutenzione del compressore monovite è inferiore a quella del compressore bivite.

I principali svantaggi dell'unità aperta sono:

(1) La tenuta dell'albero è soggetta a perdite, motivo per cui gli utenti devono effettuare frequenti interventi di manutenzione;

(2) Il motore in dotazione ruota ad alta velocità, il rumore del flusso d'aria è elevato e anche il rumore del compressore stesso è relativamente elevato, il che influisce sull'ambiente;

(3) È necessario configurare componenti complessi del sistema dell'olio come separatori d'olio e raffreddatori d'olio separati, e l'unità è ingombrante e scomoda da usare e manutenere.

Quattro, compressore a tre viti

L'esclusiva struttura geometrica del compressore a tre rotori determina un tasso di perdite inferiore rispetto al compressore a doppio rotore; il compressore a vite a tre rotori può ridurre notevolmente il carico sui cuscinetti; la riduzione del carico sui cuscinetti aumenta la superficie di scarico, migliorando così l'efficienza; è molto importante ridurre le perdite dell'unità in qualsiasi condizione di carico, soprattutto quando si opera a carico parziale, dove l'impatto è ancora maggiore.

Autoregolazione del carico: quando il sistema cambia, il sensore reagisce rapidamente e il controllore esegue i calcoli necessari per autoregolarsi in modo rapido e corretto; l'autoregolazione non è limitata da attuatori, palette direttrici, elettrovalvole e valvole a cassetto, e può essere eseguita direttamente, rapidamente e in modo affidabile.