Sprężone powietrze jest powszechnie używane w mechanice. Jedną z najbardziej nowoczesnych i efektywnych technologii sprężania gazów jest metoda wykorzystująca sprężarki śrubowe.
Budowa sprężarki śrubowej
Efektywność sprężania powietrza za pomocą sprężarki śrubowej wynika z budowy samego urządzenia. Podstawowa forma sprężarki śrubowej składa się z zespołu połączonych ze sobą filtrów, komór i śrubowego stopnia sprężenia. Śrubowy stopień sprężenia jest najważniejszą jednostką w całym urządzeniu. To w niej zachodzi proces sprężenia gazu, a w przypadku sprężarek olejowych, wymieszania gazu z olejem.
Śrubowy stopień sprężenia składa się z:
– wału napędowego,
– wirników o uzębieniu wewnętrznym lub zewnętrznym,
– pokrywy łożyskowej,
– łożyska,
– uszczelnienia wału.
W procesie sprężania gazu wykorzystywane są substancje dodatkowe, których zadanie polega na chłodzeniu, oczyszczaniu, smarowaniu i ochronie zarówno samego urządzenia, jak i sprężonego powietrza. W przemyśle i budownictwie wykorzystuje się dwa rodzaje sprężarek śrubowych, które zostały wyróżnione ze względu na rodzaj używanej substancji. Pierwszy rodzaj urządzenia, uważany za bardziej wydajny, to sprężarka śrubowa olejowa. Drugie urządzenie, czyli sprężarka śrubowa bezolejowa (wykorzystująca najczęściej wodę), ze względu na mniejszą wydajność, używana jest rzadziej. Stosuje się ją głównie w branżach, w których bardzo ważna jest czystość produktu, np. w farmacji.
Jak działają sprężarki śrubowe?
Ogólna zasada działania sprężarki śrubowej nie jest skomplikowana. Kluczowe znaczenie mają dwie obracające się śruby. Poszczególne etapy sprężania powierza to:
1. zassanie powietrza z zewnątrz do urządzenia,
2. oczyszczenie powietrza przez filtry – na tym etapie z powietrza zostają usunięte szkodliwe cząsteczki,
3. wtłoczenie powietrza do śrubowego stopnia sprężenia między dwie obracające się śruby,
4. sprężenie powietrza,
5. przesunięcie sprężonego powietrza do kolejnej komory, na skutek czego wzrasta ciśnienie.
Jak działa sprężarka śrubowa olejowa?
W działaniu sprężarki śrubowej wyróżnić można kilka różnic spowodowanych rodzajem urządzenia. Sprężarki śrubowe olejowe wykazują wysoką efektywność, którą zawdzięczają właściwościom oleju.
Pierwsza zmiana w całym procesie pojawia się na etapie sprężania powietrza w stopniu śrubowym. Do gazu wtłoczony zostaje olej, którego zadaniem jest ochrona, smarowanie, chłodzenie i uszczelnienie stopnia śrubowego. Obecność oleju zapewnia płynne działanie śrub i zabezpiecza je przed nadmiernym nagrzaniem i zużyciem.
Zanim sprężony gaz zostanie użyty trzeba go oczyścić z oleju. Oczyszczenie przebiega w dwóch etapach:
1. w separatorze oleju – w tej komorze zachodzi wstępne oczyszczenie mieszaniny z oleju przez specjalne filtry.
2. przez podział na skutek działania siły odśrodkowej i szybkich zmian kierunku oraz w trakcie przepływu przez filtry dokładnego oczyszczenia.
Sprężony i oczyszczony gaz przepływa jeszcze przez zawór minimalnego ciśnienia i trafia do chłodnicy końcowej. W chłodnicy temperatura sprężonego gazu zostaje obniżona do wartości o 10 stopni większej niż temperatura otoczenia.
Olej, który wytrąca się z mieszaniny, zostaje odprowadzony z powrotem do stopnia śrubowego i ponownie wykorzystany. Obecne w urządzeniu filtry ssania i oleju zostały dodatkowo wyposażone w czujniki zanieczyszczenia, które kontrolują stopień czystości gazu.
Ważną zaletą sprężarek śrubowych olejowych, dzięki której są one wykorzystywane chętniej niż urządzenia bezolejowe, jest możliwość intensywnej eksploatacji sprężarki i jej wytrzymałość. Właściwości oleju sprawiają, że urządzenie może pracować niemal bez przerwy, 24h na dobę i 7 dni w tygodniu. Ma to bardzo duże znaczenie dla efektywności procesów produkcyjnych w przedsiębiorstwach, w których produkcja ma charakter ciągły.
Dla prawidłowego działania sprężarki olejowej ważna jest regularna wymiana oleju oraz konserwacja całego urządzenia.
Jak działa sprężarka śrubowa bezolejowa?
Zasada działania sprężarki bezolejowej jest podobna do zasady działania sprężarki olejowej, z tą różnicą, że zamiast oleju używa się wody. W sprężarkach bezolejowych sprężone powietrze może być także chłodzone wodą lub powietrzem, a chłodzenie to odbywa się w chłodnicach międzystopniowych. Proces sprężania powietrza w tego rodzaju urządzeniu jest „czystszy”, tzn. do powietrza nie przedostają się żadne szkodliwe substancje, w tym resztki oleju.
Zarówno sprężarki śrubowe olejowe, jak i sprężarki śrubowe bezolejowe z wtryskiem wody mogą wytwarzać ciśnienie 13 barów.
