什么是無油螺桿空壓機(jī)？
公元一九六九年法國的B.zimmern先生從發(fā)明了第一臺高密封高效率的無油螺桿壓縮機(jī)，這種先進(jìn)的技術(shù)一經(jīng)發(fā)掘就被用于軍工制造和艦船配套。這使無油螺桿壓縮機(jī)技術(shù)得到了快速而又成熟的發(fā)展。
無油，卻能正常壓縮，這技術(shù)不是不是很牛？
的確，這技術(shù)很牛。
但所謂的“無油”，是指氣體在壓縮過程中不與油接觸，而壓縮機(jī)的軸承、同步齒輪等零部件，仍然需要潤滑，只是這些潤滑部件和壓縮腔之間，采用了有效的軸封加以隔離。確保潤滑油不進(jìn)入壓縮腔。
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無油壓縮分類
無油空壓機(jī)是根據(jù)壓縮空氣是否含油來劃分的，與之對應(yīng)的是有油空壓機(jī)或微油空壓機(jī)。
無油空壓機(jī)根據(jù)壓縮形式不同或主機(jī)結(jié)構(gòu)不同區(qū)分，常見的幾種無油空壓機(jī)有：
1.干式無油螺桿式空壓機(jī)
2.水潤滑無油螺桿空壓機(jī)
3.無油活塞空壓機(jī)
4.無油渦旋空壓機(jī)
5.無油旋齒空壓機(jī)
6.離心式空壓機(jī)
其中，無油活塞已逐步淘汰，這種產(chǎn)品已越來越少，不再討論。
無油渦旋和無油旋齒以及離心式空壓機(jī)后面有專門的章節(jié)單獨(dú)討論。
本節(jié)，我和你只聊干式無油螺桿和水潤滑無油螺桿空壓機(jī)。
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干式無油螺桿介紹
干式無油螺桿主要是雙螺桿壓縮機(jī)，壓縮腔內(nèi)無潤滑，僅在齒輪箱內(nèi)有潤滑油，可以說是干燥的。
轉(zhuǎn)子之間有間隙，不互相接觸，具有同步齒輪結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子之間依靠同步齒輪傳遞扭矩和定位。
進(jìn)排氣端陰陽轉(zhuǎn)子都有軸封結(jié)構(gòu)，將介質(zhì)氣體和潤滑油隔開。
轉(zhuǎn)子的表面有特殊涂層，由于不接觸，所以第一次壓縮壓力不是很高，要提高壓力，采用二級壓縮。
壓縮效果最好是等溫壓縮，實(shí)際沒法做到等溫壓縮，所以在第一級壓縮后有中間冷卻器和疏水閥（降溫，排水），第二級壓縮后也有后部冷卻器。
第一級壓縮的壓力大概是根號2，然后此壓力進(jìn)入第二級壓縮，二級壓縮排出的壓力達(dá)到系統(tǒng)要求，所以二級壓縮比更高，工作環(huán)境更嚴(yán)苛，壽命相比一級較短。
由于轉(zhuǎn)速很高，機(jī)頭內(nèi)溫度很高，所以機(jī)頭外殼是采用的一次性消失模技術(shù)，用于降溫。此機(jī)頭外殼與轉(zhuǎn)子是完全分開的。外殼一般由油冷卻。
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水潤滑無油介紹
水潤滑無油空壓機(jī)一般是單螺桿空壓機(jī)，其特點(diǎn)是用于潤滑的介質(zhì)是水，采用水基作為密封，完全無油，產(chǎn)出純凈無油的壓縮空氣。
由于是往壓縮腔內(nèi)噴水，溫度只有40-50度左右，恒溫壓縮，容積效率更高，比干式無油螺桿空壓機(jī)效率提高15%。價(jià)格便宜。
其缺點(diǎn)是，故障率高（星輪體易損件等）。
為什么水潤滑無油機(jī)一般都是單螺桿，而非雙螺桿？
其原因是單螺桿運(yùn)行時(shí)螺桿和星輪片有速度差，單向壓縮，空氣容易壓縮，轉(zhuǎn)速偏低。
雙螺桿是同向擠壓，需要高轉(zhuǎn)速，并且水的潤滑相比機(jī)油密度不夠，壓縮空氣容易倒流。
需要注意兩點(diǎn)
1.潤滑部分是水，最好是純凈水。
2.空氣絕對不含油，但是含有水。
水潤滑無油機(jī)流程圖：
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無油螺桿的應(yīng)用
在用氣品質(zhì)要求高的領(lǐng)域，如紡織、冶金、食品、化工、醫(yī)藥、石油和空分等各種需要純凈無油壓縮空氣的場所，無油螺桿壓縮機(jī)能夠提供優(yōu)質(zhì)的壓縮氣體滿足各種需求，因此應(yīng)用前景廣闊。
在食品制造及包裝行業(yè)，采用噴油螺桿壓縮機(jī)制備壓縮氣體時(shí)，生產(chǎn)過程經(jīng)過多次高溫氧化和冷凝乳化，壓縮機(jī)中潤滑油的性能已大幅度降低，且呈酸性，對后續(xù)設(shè)備不僅起不到潤滑作用，反而會(huì)破壞正常潤滑，使用無油螺桿壓縮機(jī)可以避免失效的潤滑油對設(shè)備的負(fù)面影響。
在制藥、生物工程中，壓縮氣體中含有細(xì)菌和噬菌體的污染是不容忽視的，無油螺桿壓縮機(jī)提供的純凈壓縮氣體，可避免細(xì)菌和噬菌體在氣體中滋生。
在電鍍行業(yè)，生產(chǎn)過程中存在鍍層表面發(fā)花、燒焦、針孔、裂紋等問題，人們采用攪拌來解決此類問題，攪拌需要壓縮空氣的支持。
在汽車噴涂行業(yè)，不純的氣體往往造成劣質(zhì)的涂層。如果壓縮空氣中含有油，涂層表面出現(xiàn)一些分散或集中的小隆起，這些水泡一般在面漆下的某一涂層中產(chǎn)生，水泡是由于涂層下面有水汽或污物而產(chǎn)生的。此外，含油的壓縮空氣也有可能導(dǎo)致濕涂層表面出現(xiàn)點(diǎn)狀分布的小坑洞，形成火山口狀的矽坑，在坑底有時(shí)可見底材，俗稱魚眼。如今汽車噴涂行業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用無油螺桿壓縮機(jī)，以制備用于噴涂的純凈氣體，使得國產(chǎn)汽車的噴涂水平得到提高。
在紡織行業(yè)，噴氣織機(jī)需要干燥且無油的壓縮空氣。在生產(chǎn)過程中，精細(xì)噴嘴會(huì)將壓縮空氣吹到線束上，形成渦流，從而賦予紗線形狀、彈力和彈性，無油螺桿壓縮機(jī)提供的純凈壓縮空氣可以保證布匹成品的質(zhì)量。
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干式無油螺桿表面涂層
轉(zhuǎn)子材料與型線轉(zhuǎn)子材料在干式螺桿壓縮機(jī)中，由于沒有潤滑油的潤滑及帶走微小顆粒，氣體會(huì)對轉(zhuǎn)子、殼體內(nèi)壁、氣道產(chǎn)生腐蝕，因此在傳統(tǒng)噴油螺桿轉(zhuǎn)子材料的基礎(chǔ)上，通常會(huì)噴涂防腐層，如噴涂聚四氟乙烯、二硫化鉬、特氟龍等，達(dá)到保證轉(zhuǎn)子不變形，不被腐蝕的作用。
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水潤滑無油螺桿轉(zhuǎn)子技術(shù)
在噴水螺桿壓縮機(jī)中，由于向壓縮腔內(nèi)注水，雖然取到了冷卻、密封和保持氣體的純凈度的作用，提高了壓縮機(jī)的效率，同時(shí)也很好的控制了排氣溫度，但是水必將對轉(zhuǎn)子等部件產(chǎn)生腐蝕作用，因此需要慎重選擇轉(zhuǎn)子材料。
轉(zhuǎn)子材料的選擇一般有如下幾種：
1.NSB鋼轉(zhuǎn)子。
2.高分子聚合陶瓷轉(zhuǎn)子，這種材料耐磨性好，并且具有良好的可靠性和適用性。
3.工程塑料轉(zhuǎn)子，工程塑料轉(zhuǎn)子的采用，開辟了螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子材質(zhì)及加工手段的新經(jīng)濟(jì)途徑，并為噴水螺桿壓縮機(jī)的發(fā)展提供了良好條件。精密注塑成型的工程塑料轉(zhuǎn)子，不銹、成本低，同時(shí)降低了螺桿壓縮機(jī)的噪聲和振動(dòng)。為壓縮腔內(nèi)采用噴水密封冷卻技術(shù)創(chuàng)造了很好的條件。螺桿轉(zhuǎn)子型線對于螺桿壓縮機(jī)而言，型線設(shè)計(jì)至關(guān)重要，需要綜合考慮轉(zhuǎn)子型線的嚙合要求、連續(xù)的接觸線、加工性能等因素。
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無油螺桿技術(shù)難點(diǎn)
干式螺桿壓縮機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)
1.轉(zhuǎn)子變形。
干式螺桿壓縮機(jī)的性能, 很大程度上取決于轉(zhuǎn)子嚙合時(shí)的密封間隙。
在轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼間存在多條泄漏通道, 流體通過間隙的泄漏直接影響容積效率和總效率。
在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中, 轉(zhuǎn)子在熱、力邊界條件的作用下發(fā)生熱、力彈性變形, 這就使得實(shí)際運(yùn)行間隙與設(shè)計(jì)間隙差別較大。間隙過大會(huì)造成泄漏增加, 容積效率下降，間隙過小又容易發(fā)生燒傷咬死事故
2. 涂層失效
低劣的轉(zhuǎn)子涂層運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)脫落，轉(zhuǎn)子暴露在空氣中，承受空氣中雜質(zhì)和溫度變化的影響。最終，導(dǎo)致運(yùn)行性能的降低，甚至對機(jī)器造成損壞。
噴水螺桿壓縮機(jī)技術(shù)難點(diǎn)
1. 陶瓷轉(zhuǎn)子的制造由于陶瓷材料的耐磨性，不適宜采用機(jī)床加工，故采用精密鑄造的方式，而鑄造工藝是其中的難點(diǎn)。一般陶瓷制品的氣孔、裂紋等缺陷，需用顯微對焦的X射線儀表探測，以及保持陶瓷毛坯密度的一致性，需用超聲波儀器進(jìn)行監(jiān)控。
2.清理由于水的存在，必然對螺桿壓縮機(jī)主機(jī)和冷卻水系統(tǒng)造成一定的腐蝕影響，更會(huì)在管路中形成一定的水垢。水垢在冷卻系統(tǒng)內(nèi)形成后，將會(huì)縮小水流道截面積, 增加水循環(huán)的阻力, 阻礙正常的熱交換, 隨著水垢層的不斷加厚, 將造成設(shè)備嚴(yán)重的冷卻不良而帶來一連串的惡果，如壓縮機(jī)增加功率消耗, 減少吸氣量, 降低排氣量等，因此對水垢的處理方式也非常重要。水垢處理的方式一般有化學(xué)試劑法、物理法、人工法等。
3.水潤滑軸承需要改變傳統(tǒng)金屬軸承系統(tǒng)的材質(zhì)性能和潤滑結(jié)構(gòu)，將軸承與動(dòng)密封裝置等部件有機(jī)合為一體，以水作為潤滑介質(zhì)。
目前，能夠提供水潤滑軸承的廠家相對較少，瑞典的SKF公司在積極從事該方面的研究開發(fā)工作。
小結(jié)
以上，我分別從結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)難點(diǎn)、應(yīng)用場景幾個(gè)維度和你討論了無油螺桿空壓機(jī)技術(shù)，希望對你了解無油機(jī)有所幫助。
感謝你的陪伴，下次再見。
