Princip činnosti šroubového kompresoru

Rotační šroubový kompresor se vstřikováním oleje je objemový kompresor.

Určité množství vzduchu nebo plynu je zachyceno v kompresní komoře a prostor, který zaujímá, se mechanicky zmenší, což způsobí odpovídající zvýšení tlaku před vypouštěním.

Rotační šroubový kompresor má dvojici vzájemně se prolínajících rotorů umístěných ve vhodném pouzdře, které vytvářejí kompresi. 

Obecně se označuje jako dvoušroubový kompresor.Každý rotor se skládá ze sady šroubovitých lopatek připevněných k hřídeli

Jeden rotor se nazývá mužský rotor a druhý rotor je ženský rotor. Počet lopatek na vnějším rotoru a počet drážek na vnitřním rotoru se u jednotlivých výrobců kompresorů liší. Nicméně ženský rotor má vždy početně více údolí (drážek) než laloky mužského rotoru, což zvyšuje jeho účinnost

Vnější lalok se chová jako spojitý píst valící se po vnitřní drážce, která funguje jako válec zachycující vzduch a neustále zmenšující prostor.

Při otáčení dosáhne náběžná lišta samčího laloku obrysu samičí drážky a zachytí vzduch v dříve vytvořené kapse.

Vzduch se pohybuje po drážce rotoru a při zmenšování objemu se stlačuje.

Jakmile vnější lalok rotoru dosáhne konce drážky, zachycený vzduch se vypustí ze vzdušníku. 

Obrázek 2

Tento typ dvoušroubových kompresorů může být bezolejový nebo se vstřikováním oleje. V případě kompresoru mazaného olejem se olej vstřikuje.
Olej plní čtyři klíčové funkce:

  • Chlazení
  • Lubrication
  • Těsnění
  • Rozptyl hluku

Chlazení a separace oleje

Účelem kompresoru je přeměnit práci hřídele na užitečný výkon, tedy průtok vzduchu. Při stlačování vzduchu vzniká teplo, které se uchovává v kompresní komoře; jedná se o adiabatickou kompresi. Pokud se během procesu stlačování teplo přidává nebo odebírá, nazývá se izotermické stlačování.


Šroubové kompresory se vstřikováním oleje mají téměř izotermický kompresní proces, protože teplo vznikající při kompresním procesu je téměř odváděno olejem.

Teplota oleje vstřikovaného do kompresní komory se obvykle pohybuje v rozmezí 60-700 °C. Výstupní teplota musí zůstat nad tlakovým rosným bodem, aby se zabránilo kondenzaci vlhkosti, která by se smísila s olejem. Termostatický ventil reguluje množství oleje, které cirkuluje do chladiče oleje nebo do obtoku, aby se udržovala požadovaná teplota v širokém rozsahu okolních teplot.

Směs stlačeného vzduchu a oleje opouští vzduchovou koncovku a přechází do odlučovače, kde je většina oleje ze stlačeného vzduchu odstraněna pomocí změny směru a rychlosti. Poté se použijí koalescenční filtry k odstranění zbývajícího oleje, což vede k velmi nízkému přenosu oleje (obvykle 2-5 ppm)

Chladiče vzduchu

Kromě chlazení oleje se k chlazení vypouštěného vzduchu a k odstranění přebytečné vlhkosti používá dochlazovač vzduchu. 

Ve většině aplikací se používají chladiče typu radiátor (obrázek 4), které zajišťují zpětné získávání tepla z procesu komprese a využívají ho k vytápění zařízení. U většiny rotačních šroubových kompresorů jsou k dispozici také vodou chlazené výměníky tepla.

Účinnost kompresoru

Všechny vzduchové kompresory mají nižší než 100% účinnost.

Nejlepším způsobem, jak změřit účinnost komprese, je podívat se na její izentropickou účinnost.

Izentropická účinnost komprese je poměr ideální izentropické práce a skutečné práce:

nc = izentropická práce kompresoru (ws)
Skutečná práce kompresoru (wa)

Když zvýšíme tlak vzduchu, zvýší se teplota, a tím i entropie kapaliny.

Entropie je mírou ztráty energie. Skutečný kompresor potřebuje ke zvýšení tlaku vzduchu na stejný výstupní tlak více práce než teoretický kompresor.

Účinnost komprese však není celá. Kompresor je závislý na účinnosti vzdušníku a kompresní komory, ale jeho celková spotřeba energie závisí také na několika ztrátách a účinnosti součástí, které jsou součástí balení. (viz obrázek 5)

Ve skutečnosti musí existovat jedno měřítko pro porovnání účinnosti jednoho kompresoru s druhým. 

Proto se používá měrná energie, která se rovná práci potřebné ke stlačení daného množství vzduchu (metr krychlový) za určitý čas (minuta) na určitý tlak (barg). Měří se v kW.

Měrná energie = energie / objemová jednotka kW
m³/min

Měrná energie a účinnost kompresoru závisí na účinnosti všech jeho součástí a na tlakové ztrátě celého systému. Tlakovou ztrátu lze měřit na sacím ventilu a sací skříni, vzduchovém filtru, potrubí a odlučovači oleje.

Tento typ dvoušroubových kompresorů může být bezolejový nebo se vstřikováním oleje.

V případě kompresoru mazaného olejem se olej vstřikuje.

Olej plní čtyři klíčové funkce

  • Chlazení
  • Lubrication
  • Těsnění
  • Rozptyl hluku