Schroefcompressor, hoe werkt het?

Bij een zuigercompressor wordt lucht eerst opgesloten in een cilinder, die vervolgens wordt samengedrukt, waardoor het volume wordt verkleind door de verplaatsing van een zuiger. Bij een schroefcompressor wordt de compressietaak uitgevoerd door het roterende schroefelement , dat uit twee rotoren bestaat (een mannelijk en een vrouwelijk).

Wanneer de schroefcompressor start, bereikt lucht het element via de zuigklep en vult de opening tussen beide rotoren. Maar de ruimte tussen de rotoren wordt steeds kleiner naarmate ze in tegengestelde richtingen draaien. Met andere woorden: het volume van de lucht neemt geleidelijk af terwijl het door de rotoren gaat , dus wanneer het de uitlaatpoort bereikt, is de druk al toegenomen, het is al gecomprimeerde lucht.

De drukverhouding in een schroefcompressor ligt vast, dit betekent dat de druk van de perslucht die hij produceert afhankelijk is van de lengte van het element, de spoed van de schroef en de perspoort. Maximale efficiëntie wordt bereikt wanneer de drukverhouding van het element overeenkomt met de werkdruk die voor een toepassing vereist is.

Een van de voordelen van schroefcompressoren ten opzichte van andere technologieën is dat ze over het algemeen niet zijn uitgerust met kleppen en geen mechanische krachten hebben die onbalans veroorzaken. Ze kunnen werken met een hoog astoerental en combineren een hoog debiet met compacte afmetingen. De lagers zijn daarentegen verantwoordelijk voor het absorberen van de axiale kracht die wordt geproduceerd door het drukverschil tussen de luchtinlaat en -uitlaat.

Schroefcompressoren werken bij lagere temperaturen dan andere typen compressoren, waardoor ze een inschakelduur van 100% kunnen bereiken. Ze genereren minder geluid en trillingen en slijten minder, waardoor hun levensduur langer is. Bovendien zijn ze betrouwbaarder, robuuster en efficiënter dan zuigercompressoren . Ze bieden ook een betere luchtkwaliteit.

Bij sommige schroefcompressoren wordt vloeistof in de compressiekamer en soms ook in de lagers geïnjecteerd. De functie van deze vloeistof is het koelen en smeren van de bewegende delen van het element, het intern koelen van de geproduceerde perslucht en het minimaliseren van retourlekken naar de aanzuiging.

Hoewel olie de meest gebruikte vloeistof is om deze machines te smeren (vooral vanwege de smerende en afdichtende eigenschappen), worden er ook andere stoffen, zoals water of polymeren, geïnjecteerd. Er zijn schroefelementen die een hoge drukverhouding kunnen bereiken, waarbij in één fase gewoonlijk een druk van 14 bar en zelfs 17 bar wordt bereikt , hoewel dit vaak ten koste gaat van de energie-efficiëntie.

De eerste schroefcompressoren hadden een symmetrisch profiel en gebruikten geen enkele koelvloeistof in de compressiekamer. Aanvankelijk werden ze olievrije of droge schroeven genoemd. Moderne olievrije schroefcompressoren hebben echter asymmetrische profielen , een functie die de energie-efficiëntie aanzienlijk verbetert en interne lekkage helpt verminderen.

Externe tandwielen worden ook vaak gebruikt om de positie van de rotoren, die in de tegenovergestelde richting draaien, te synchroniseren. Omdat de rotoren geen contact maken met elkaar of met de behuizing, is er geen smering nodig in de compressiekamer. Op deze manier zal de resulterende perslucht olievrij zijn.

De rotoren en behuizing moeten met grote precisie worden vervaardigd om lekkage van de compressiezijde naar de zuigzijde te minimaliseren. De geïntegreerde drukverhouding wordt ook beperkt door het temperatuurverschil tussen aanzuig en pers. Om hoge drukken te bereiken, worden olievrije schroefcompressoren vaak vervaardigd met verschillende fasen van interkoeling.

Als we het hebben over compressoren met variabele snelheid of VSD's , bedoelen we compressoren waarbij het motortoerental automatisch wordt aangepast aan de vraag naar perslucht. Degenen met een vaste snelheid zijn daarentegen beperkt tot twee standen: uit of op maximale snelheid. Dit zijn enkele van de belangrijkste kenmerken van VSD's vergeleken met traditionele compressoren:

• Compressoren met variabele snelheid verbruiken alleen energie als dat echt nodig is.
• Ze bevorderen de productiviteit omdat motoren voor elke toepassing op de optimale snelheid werken, waardoor fouten worden verminderd en de algehele systeemprestaties worden verbeterd.
• De levensduur van VSD’s is langer omdat deze machines simpelweg efficiënter worden gebruikt. Ze bieden een betere bescherming tegen elektrothermische overbelasting, spanningsdalingen, overspanning... en maken een zachte start van de belasting mogelijk.
• Minder stilstand omdat, naarmate de machine minder degradeert, er minder onderhoud nodig is en dit buiten piekgebruik kan worden ingepland.