Jak działa sprężarka śrubowa?

Sprężarki powietrza śrubowe stanowią podstawę współczesnych operacji przemysłowych, zasilając wszystko – od linii montażowych w produkcji po wytwarzanie produktów farmaceutycznych. Ich niezawodność i wysoka efektywność energetyczna sprawiają, że są najpopularniejszym wyborem wśród firm poszukujących stałego dostarczania sprężonego powietrza. Zrozumienie ich mechanizmu działania nie tylko pomaga w optymalnej eksploatacji, ale również ułatwia wybór odpowiedniego typu – z podaniem oleju lub bezolejowego – dla konkretnych zastosowań. Przeanalizujmy krok po kroku ten proces i odkryjmy kluczowe zagadnienia dla użytkowników przemysłowych. Zasada działania sprężarki powietrza śrubowej opiera się na wyporze dodatnim powietrza poprzez obrót wirników sprzężonych ze sobą. Poniżej przedstawiamy szczegółowy, krok po kroku opis procesu – od zasysania powietrza po dostarczanie powietrza pod wysokim ciśnieniem:

Ilustracja: Podstawowy system sprężarki powietrza

Krok 1: Zasysanie powietrza

Proces rozpoczyna się, gdy silnik sprężarki napędza wirnik męski, który z kolei obraca wirnikiem żeńskim (poprzez bezpośrednią współpracę lub przekładnię zębatą). W miarę jak wirniki zaczynają się obracać, przestrzenie między łopatkami wirników (tzw. "kieszonki") powiększają się, tworząc strefę niskiego ciśnienia przy wlocie powietrza. Niskie ciśnienie to zasysa powietrze atmosferyczne przez filtr, który usuwa kurz, brud oraz inne zanieczyszczenia, chroniąc w ten sposób wnętrze sprężarki.

Krok 2: Sprężanie

Podczas dalszego obracania się wirników powietrze jest uwięzione w przestrzeniach między łopatkami wirnika a obudową sprężarki. Wzajemnie dopasowana konstrukcja wirników stopniowo zmniejsza objętość tych przestrzeni w miarę ich przesuwania się w kierunku otworu wypływowego. Zmniejszenie objętości zwiększa ciśnienie powietrza – ten proces nazywany jest sprężaniem przeplatnym. W modelach z podtłaczaniem oleju, olej smarzący jest wprowadzany do komory sprężania na tym etapie, aby schłodzić powietrze, uszczelnić szczeliny między wirnikami oraz zmniejszyć tarcie.

Krok 3: Oddzielanie powietrza od oleju (tylko modele z podtłaczaniem oleju)

W przypadku sprężarek z wtryskiem oleju, mieszanina sprężonego powietrza i oleju jest odprowadzana do zbiornika separacyjnego. W tym miejscu przepływ mieszaniny zwalnia, umożliwiając cięższym kroplom oleju opadnięcie na dno zbiornika. Następnie powietrze przechodzi przez szereg filtrów (w tym filtry koalescencyjne), aby usunąć pozostałą mgłę oleju, zapewniając, że odprowadzane powietrze spełnia wymagane standardy czystości. Oddzielony olej jest chłodzony, filtrowany i ponownie cyrkulowany do komory sprężania w celu ponownego użycia.

Krok 4: Chłodzenie i Suszenie

Sprężone powietrze generuje ciepło w wyniku zmniejszenia objętości (sprężanie adiabatyczne). Aby zapobiec uszkodzeniu sprężarki i zapewnić efektywną pracę, sprężone powietrze przepuszcza się przez chłodnicę (chłodzoną powietrzem lub wodą), aby obniżyć jego temperaturę. Chłodzenie powietrza redukuje również zawartość wilgoci, ponieważ chłodniejsze powietrze może utrzymać mniej pary wodnej. W zastosowaniach wymagających suchego powietrza, dodatkowe urządzenia suszące (takie jak osuszacze adsorpcyjne lub chłodnicze) mogą być instalowane za sprężarką.

Ilustracja: Osuszacz cieplny PUFCO

Krok 5: Oddawanie i magazynowanie

Schłodzone, wysuszone i oczyszczone sprężone powietrze jest następnie odprowadzane ze sprężarki i magazynowane w zbiorniku odbiorczym. Zbiornik działa jako bufor, wyrównując wahania ciśnienia i zapewniając stałe zaopatrzenie powietrzem do aplikacji. Pozwala również na skroplenie pozostałej wilgoci i jej osiadanie na dnie, skąd może być okresowo odprowadzana.