스크류 압축기의 작동 원리 및 완전 밀폐형, 반 밀폐형, 개방형 비교

1. 왕복 피스톤 냉동 압축기와 비교했을 때, 스크류 냉동 압축기는 고속, 경량, 소형, 작은 설치 공간, 낮은 배기 맥동 등의 여러 장점을 가지고 있습니다.

2. 스크류 냉동 압축기는 왕복 운동 시 질량 관성력이 없어 동적 균형 성능이 우수하고 작동이 안정적이며, 기초 진동이 작고 기초 공사 비용이 적게 듭니다.

3. 스크류 냉동 압축기는 구조가 간단하고 부품 수가 적습니다. 공기 밸브나 피스톤 링과 같은 마모 부품이 없으며, 로터와 베어링 등 주요 마찰 부품은 강도와 ​​내마모성이 비교적 높고 윤활 조건이 양호하여 가공량이 적고 재료 소모량이 적으며 작동 주기가 길고 사용 신뢰성이 높으며 유지 보수가 간편하여 자동화 구현에 유리합니다.

4. 고속 압축기와 비교했을 때, 스크류 압축기는 강제 가스 이송이라는 특징을 가지고 있어, 토출 압력이 배기량에 거의 영향을 미치지 않으며, 배기량이 작을 때 서지 현상이 발생하지 않습니다. 이러한 조건 범위 내에서 높은 효율을 유지할 수 있습니다.

5. 슬라이드 밸브는 조정에 사용되며, 이를 통해 에너지의 무단계 조정이 가능합니다.

6. 스크류 압축기는 액체 유입량에 민감하지 않고 오일 분사로 냉각할 수 있으므로 동일한 압력비에서 배기 온도가 피스톤형보다 훨씬 낮아 단일 단계 압력비가 더 높습니다.

7. 여유 공간이 없으므로 체적 효율이 높습니다.

스크류 압축기의 작동 원리 및 구조:

1. 흡입 과정:

스크류형 공기 압축기의 흡입 측 흡입구는 압축 챔버가 공기를 완전히 흡입할 수 있도록 설계되어야 합니다. 스크류형 공기 압축기는 흡입 및 배기 밸브 그룹이 없으며, 흡입 공기는 조절 밸브의 개폐로만 조절됩니다. 로터가 회전할 때, 주 로터와 보조 로터의 톱니 홈 공간은 흡입구 끝벽 개구부에 도달했을 때 가장 넓어집니다. 공기가 완전히 배출되면 톱니 홈은 진공 상태가 됩니다. 로터가 공기 흡입구 쪽으로 회전하면 외부 공기가 흡입되어 축 방향을 따라 주 로터와 보조 로터의 톱니 홈으로 유입됩니다. 공기가 톱니 홈 전체를 채우면 로터 흡입 측 끝면이 케이싱의 공기 흡입구에서 멀어지면서 톱니 홈 사이의 공기가 밀봉됩니다.

2. 마감 및 전달 과정:

주 로터와 보조 로터가 흡입될 때, 주 로터와 보조 로터의 톱니 끝부분이 케이싱에 밀착되어 밀봉되고, 톱니 홈에는 공기가 갇혀 더 이상 빠져나가지 않게 되는데, 이것이 바로 밀봉 과정입니다. 두 로터는 계속 회전하면서 흡입단에서 톱니 끝부분과 톱니 홈이 맞물리고, 이 맞물리는 면은 점차 배출단 쪽으로 이동합니다.

3. 압축 및 연료 분사 과정:

이송 과정에서 맞물림면은 점차 배기구 쪽으로 이동하는데, 즉 맞물림면과 배기구 사이의 톱니 홈이 점차 줄어들고, 톱니 홈 내부의 가스가 점차 압축되어 압력이 증가하는데, 이것이 바로 압축 과정입니다. 압축이 진행되는 동안 압력 차이로 인해 윤활유가 압축실 내부로 분사되어 압축실 공기와 혼합됩니다.

4. 배기 과정:

로터의 맞물리는 끝면이 케이싱 배기구와 접촉하게 되면(이때 압축 가스의 압력이 가장 높음), 압축 가스가 배출되기 시작하여 톱니의 맞물림면과 톱니 홈이 배기구에 닿을 때까지 계속됩니다. 이때 두 로터의 맞물림면과 케이싱의 배기구 사이의 간격이 0이 되므로 배출 과정이 완료됩니다. 동시에 로터의 맞물림면과 케이싱의 공기 흡입구 사이의 톱니 홈 길이가 최대가 되며, 이때 다시 흡입 과정이 시작됩니다.

1. 완전 밀폐형 스크류 압축기

본체는 열 변형이 적은 고품질 저다공성 주철 구조를 채택했으며, 내부에 배기 채널이 있는 이중벽 구조로 높은 강도와 ​​우수한 저소음 효과를 제공합니다. 본체의 내외부 하중 균형을 기본적으로 유지하여 개방형 또는 반폐쇄형 구조로 인한 고압 위험을 방지합니다. 외피는 고강도, 미려한 외관, 경량화를 실현한 강철 구조입니다. 수직 구조를 채택하여 설치 공간을 최소화함으로써 칠러의 다중 헤드 배치에 유리합니다. 하부 베어링은 오일 탱크에 잠겨 있어 윤활이 원활하게 이루어집니다. 로터의 축 방향 하중은 반폐쇄형 및 개방형 구조 대비 50% 감소합니다(배기 측 모터 샤프트의 균형 기능). 수평 모터 캔틸레버 위험이 없어 신뢰성이 높습니다. 스크류 로터, 슬라이드 밸브, 모터 로터 자체 중량이 매칭 정밀도에 미치는 영향을 최소화하여 신뢰성을 향상시킵니다. 조립 공정이 우수합니다. 오일 프리 펌프 스크류 수직 설계로 컴프레서 작동 또는 정지 시 오일 부족 현상이 발생하지 않습니다. 하부 베어링은 전체적으로 오일 탱크에 잠겨 있고, 상부 베어링은 차압 오일 공급 방식을 채택하고 있습니다. 이 시스템의 차압 요구량은 낮으며, 비상시 베어링 윤활 보호 기능을 제공하여 베어링 윤활유 부족을 방지하고, 환절기 설비의 시동에 유리합니다.

단점: 배기 냉각 방식을 채택하고 있으며, 모터가 배기구에 위치하여 모터 코일이 쉽게 소손될 수 있습니다. 또한, 고장 발생 시 적시에 제거하기 어렵습니다.

2. 반밀폐형 스크류 압축기

액체 분무 냉각 방식의 모터는 작동 온도가 낮아 수명이 길지만, 개방형 압축기는 공랭식 모터를 사용하여 작동 온도가 높고 모터 수명에 영향을 미치며 기계실 환경이 열악합니다. 배기가스 냉각 방식의 모터는 작동 온도가 매우 높아 수명이 짧습니다. 일반적으로 외부 오일 분리기는 부피가 크지만 효율이 매우 높습니다. 내장형 오일 분리기는 압축기와 일체형으로 부피가 작아 효율이 상대적으로 떨어집니다. 2차 오일 분리기의 오일 분리 효율은 99.999%에 달하여 다양한 작동 조건에서 압축기의 양호한 윤활을 보장할 수 있습니다.

하지만 플런저형 반밀폐 스크류 압축기는 기어 변속을 통해 속도를 높이기 때문에 회전 속도가 높고(약 12,000rpm), 마모가 심하며 신뢰성이 떨어진다.

3. 개방형 스크류 압축기

개방형 장치의 장점은 다음과 같습니다.

1) 압축기가 모터와 분리되어 있어 압축기를 더욱 넓은 범위에서 사용할 수 있습니다.

2) 동일한 압축기를 다양한 냉매와 함께 사용할 수 있습니다. 할로겐화 탄화수소 냉매 외에도 일부 부품의 재질을 변경하면 암모니아를 냉매로 사용할 수도 있습니다.

3) 냉매 종류 및 작동 조건에 따라 용량이 다른 모터를 장착할 수 있습니다.

4) 개방형은 또한 단일 스크류와 트윈 스크류로 나뉩니다.

단일 스크류 압축기는 케이싱 내부에 설치된 원통형 스크류와 대칭으로 배치된 두 개의 평면 스타 기어로 구성됩니다. 스크류 홈, 케이싱(실린더) 내벽, 그리고 스타 기어의 톱니는 밀폐된 공간을 형성합니다. 동력은 스크류 축으로 전달되고, 스크류는 스타 기어를 회전시킵니다. 가스(작동 유체)는 흡입실에서 스크류 홈으로 유입되어 압축된 후 배기 포트와 배기실을 통해 배출됩니다. 스타 기어의 역할은 왕복 피스톤 압축기의 피스톤과 유사합니다. 스타 기어의 톱니가 스크류 홈 내에서 상대적으로 회전함에 따라 밀폐된 공간이 점차 감소하고 가스가 압축됩니다.

스크류 압축기의 작동 원리 및 완전 밀폐형, 반 밀폐형, 개방형 비교

단일 스크류 압축기의 스크류에는 6개의 스크류 홈이 있고, 스타 휠에는 11개의 톱니가 있어 6개의 실린더에 해당합니다. 두 개의 스타 휠이 스크류 홈에 동시에 맞물리므로 스크류가 한 바퀴 회전할 때마다 12개의 실린더가 작동하는 것과 같은 효과를 얻습니다.

널리 알려진 바와 같이 스크류 압축기(트윈스크류 및 싱글스크류 포함)는 회전식 압축기 중 가장 큰 비중을 차지합니다. 국제 시장 관점에서 보면, 1963년부터 1983년까지 20년간 전 세계 스크류 압축기 판매량은 연평균 30%의 성장률을 기록했습니다. 현재 일본, 유럽, 미국에서는 중형 압축기의 80%가 트윈스크류 압축기입니다. 동일한 작동 범위에서 싱글스크류 압축기와 트윈스크류 압축기를 비교해 보면, 트윈스크류 압축기는 우수한 가공 기술과 높은 신뢰성 덕분에 전체 스크류 압축기 시장의 80% 이상을 차지하고 있으며, 스크류 압축기는 20% 미만을 차지합니다. 다음은 두 압축기에 대한 간략한 비교입니다.

1. 구조

단일 스크류 압축기의 스크류와 스타휠은 한 쌍의 구형 웜 기어로 구성되며, 스크류 축과 스타휠 축은 공간상에서 수직을 유지해야 합니다. 반면, 트윈 스크류 압축기의 암형 로터와 수형 로터는 한 쌍의 기어로 구성되며, 수형 로터 축과 암형 로터 축은 평행을 유지해야 합니다. 구조적으로 볼 때, 단일 스크류 압축기의 스크류와 스타휠 사이의 연동 정밀도를 보장하기 어렵기 때문에 전체 기계의 신뢰성은 트윈 스크류 압축기보다 낮습니다.

2. 주행 모드

두 종류의 압축기 모두 모터에 직접 연결하거나 벨트 풀리로 구동할 수 있습니다. 트윈 스크류 압축기의 속도가 높을 때는 승압 기어를 높여야 합니다.

3. 냉각 용량 조절 방법

두 압축기의 공기량 조절 방식은 기본적으로 동일하며, 두 방식 모두 슬라이드 밸브를 이용한 연속 조절 또는 플런저의 단계적 조절 방식을 채택할 수 있습니다. 슬라이드 밸브를 사용하여 조절할 경우, 트윈 스크류 압축기는 슬라이드 밸브가 하나만 필요하지만 싱글 스크류 압축기는 두 개가 동시에 필요하므로 구조가 복잡해지고 신뢰성이 저하됩니다.

4. 제조원가

단일 스크류 압축기: 스크류 및 스타 휠 베어링에 일반 베어링을 사용할 수 있으며 제조 비용이 비교적 저렴합니다.

트윈스크류 압축기: 두 개의 스크류 로터에 비교적 큰 부하가 걸리기 때문에 고정밀 베어링을 사용해야 하며, 제조 비용이 비교적 높습니다.

5. 신뢰성

단일 스크류 압축기: 단일 스크류 압축기의 스타 휠은 취약 부품입니다. 스타 휠은 재질에 대한 요구 사항이 높을 뿐만 아니라 정기적으로 교체해야 합니다.

트윈스크류 압축기: 트윈스크류 압축기에는 마모되는 부품이 없으며, 고장 없이 4만 시간에서 8만 시간까지 가동할 수 있습니다.

6. 조립 및 유지보수

단일 스크류 압축기는 스크류 샤프트와 스타 휠 샤프트가 공간에서 수직을 유지해야 하므로 축 방향 및 반경 방향 위치 정밀도 요구 사항이 매우 높아 조립 및 유지 보수 편의성이 트윈 스크류 압축기보다 떨어집니다.

개방형 유닛의 주요 단점은 다음과 같습니다.

(1) 샤프트 씰은 누출되기 쉬우며, 이는 사용자에 의한 잦은 유지보수의 대상이기도 합니다.

(2) 장착된 모터는 고속으로 회전하고 공기 흐름 소음이 크며 압축기 자체의 소음도 상대적으로 커서 환경에 영향을 미칩니다.

(3) 별도의 오일 분리기와 오일 냉각기 등의 복잡한 오일 시스템 구성 요소를 구성해야 하며, 장치가 부피가 크고 사용 및 유지 관리가 불편합니다.

4, 3 스크류 압축기

3로터 스크류 압축기의 독특한 기하학적 구조는 2로터 압축기보다 누출률이 낮다는 것을 의미합니다. 3로터 스크류 압축기는 베어링 부하를 크게 줄일 수 있으며, 베어링 부하 감소는 배기 면적 증가로 이어져 효율을 향상시킵니다. 모든 부하 조건, 특히 부분 부하 조건에서 작동할 때 누출을 줄이는 것은 매우 중요하며, 그 영향은 더욱 큽니다.

부하 자율 조절: 시스템 변화 시 센서가 신속하게 반응하고 컨트롤러가 관련 계산을 수행하여 신속하고 정확하게 자율 조절합니다. 자율 조절은 액추에이터, 가이드 베인, 솔레노이드 밸브 및 슬라이드 밸브에 제한되지 않고 직접적이고 신속하며 안정적으로 수행할 수 있습니다.