مبدأ عمل ضاغط الهواء اللولبي ثنائي المراحل

ضواغط الهواء اللولبية هي ضواغط إزاحة موجبة، والتي تحقق غرض ضغط الغاز من خلال التخفيض التدريجي لحجم التشغيل.

يتكون حيز التشغيل لضاغط الهواء اللولبي من زوج من أسنان الدوار المتوازية والمتشابكة، وهيكل يستوعب هذا الزوج من الدوارات. عند تشغيل الجهاز، تتشابك أسنان الدوارين مع أسنان الدوار الآخر، ومع دوران الدوار، تتحرك الأسنان المتشابكة باتجاه فتحة العادم، مما يؤدي إلى تقلص الحجم المحصور بين أسنان الدوار الآخر تدريجيًا، وبالتالي يزداد الضغط تدريجيًا حتى الوصول إلى الضغط المطلوب. عند الوصول إلى الضغط المطلوب، تتصل الأسنان بفتحة العادم لتفريغ الهواء.

بعد إدخال السنخ بواسطة أسنان الخصم، تتشكل فراغات مفصولة بالأسنان. السنخ القريب من طرف الشفط هو حجم الشفط، والسنخ القريب من طرف العادم هو حجم الغاز المضغوط. مع تشغيل الضاغط، تتحرك أسنان الدوار المقابل المُدخلة في الترس باتجاه طرف العادم، مما يؤدي إلى استمرار تمدد حجم الشفط وانكماش حجم الغاز المضغوط، وبالتالي تحقيق عملية الشفط والضغط في كل ترس. عندما يصل ضغط الغاز المضغوط في الترس إلى ضغط العادم المطلوب، يتصل الترس بفتحة التهوية وتبدأ عملية العادم. تتكرر التغيرات في حجم الشفط وحجم الضغط المُقسّم داخل الترس بواسطة أسنان الدوار المقابل، بحيث يستطيع الضاغط الشفط والضغط والعادم بشكل مستمر.

مبدأ عمل وبنية الضاغط اللولبي":"

1. عملية السحب: يجب تصميم منفذ السحب على جانب المدخل في ضاغط الهواء اللولبي بحيث يمكن سحب الهواء بالكامل إلى حجرة الضغط. لا يحتوي ضاغط الهواء اللولبي على مجموعة صمامات سحب وطرد. يتم ضبط السحب فقط عن طريق فتح وإغلاق صمام تنظيم. عند دوران الدوار، تنتقل مساحة أخاديد أسنان الدوار الرئيسي والمساعد إلى فتحة جدار مدخل الهواء، وتكون المساحة z* كبيرة. في هذه الحالة، تتصل مساحة أخاديد أسنان الدوار بالهواء الحر عند مدخل الهواء، لأن كل الهواء الموجود في أخاديد الأسنان يُفرغ أثناء عملية الطرد، وتكون أخاديد الأسنان في حالة فراغ عند نهاية عملية الطرد. عند نقل الهواء إلى مدخل الهواء، يتم سحب الهواء الخارجي ويتدفق محوريًا إلى مجرى أسنان الدوار الرئيسي والمساعد. تذكر صيانة ضاغط الهواء اللولبي أنه عندما يملأ الهواء مجرى الأسنان بالكامل، يتم توجيه الوجه النهائي لجانب مدخل الهواء للدوار بعيدًا عن مدخل الهواء للهيكل، ويتم إغلاق الهواء بين مجاري الأسنان.

٢. عملية الإحكام والنقل: عند انتهاء عملية سحب الهواء من الدوار الرئيسي والدوار المساعد، تُغلق أخاديد أسنان الدوار الرئيسي والدوار المساعد مع الهيكل. في هذه اللحظة، يُحبس الهواء في أخاديد الأسنان ولا يعود يتدفق للخارج، أي تتم عملية الإحكام. يستمر الدواران في الدوران، وتتطابق قمم أسنانهما مع أخاديدها عند طرف السحب، ويتحرك سطح التلامس تدريجيًا نحو طرف الطرد.

3. عملية الضغط وحقن الزيت: أثناء عملية النقل، يتحرك سطح التعشيق تدريجيًا نحو طرف العادم، أي أن أخدود الأسنان بين سطح التعشيق ومنفذ العادم يتقلص تدريجيًا، ويتعرض الغاز الموجود في أخدود الأسنان للضغط تدريجيًا، مما يؤدي إلى زيادة الضغط. هذه هي عملية الضغط. بالتزامن مع الضغط، يُرش زيت التشحيم أيضًا في حجرة الضغط ويختلط مع غاز الحجرة نتيجةً لاختلاف الضغط.

٤. عملية الطرد: عند انتقال سطح تعشيق دوار صيانة ضاغط الهواء اللولبي إلى منفذ طرد الهيكل (حيث يكون ضغط الغاز المضغوط مرتفعًا جدًا)، يبدأ الغاز المضغوط بالخروج حتى ينتقل سطح تعشيق قمة السن ومجرى السن إلى سطح الطرد. عندئذٍ، تصبح المسافة بين سطح تعشيق الدوارين ومنفذ طرد الهيكل صفرًا، أي تكتمل عملية الطرد. في الوقت نفسه، يصل طول مجرى السن بين سطح تعشيق الدوار ومدخل الهواء في الهيكل إلى طول محدد، وتبدأ عملية السحب.

تنقسم ضواغط الهواء اللولبية إلى: النوع المفتوح، والنوع شبه المغلق، والنوع المغلق بالكامل

1. ضاغط لولبي مغلق بالكامل: يتميز هيكله ببنية من الحديد الزهر عالي الجودة ومنخفض المسامية، مما يقلل التشوه الحراري. كما يتميز بهيكل مزدوج الجدران مع ممر للعادم، مما يوفر قوة عالية وفعالية في خفض الضوضاء. تتوازن القوى الداخلية والخارجية للهيكل بشكل أساسي، مما يمنع خطر الضغط العالي الناتج عن الضاغط المفتوح أو شبه المغلق. أما الغلاف الخارجي فهو مصنوع من الفولاذ عالي القوة، ذو مظهر أنيق ووزن خفيف. يتميز هذا الضاغط بتصميم رأسي، مما يجعله يشغل مساحة صغيرة، ويسهل تركيب رؤوس متعددة للمبرد. يتم غمر المحمل السفلي في خزان الزيت، مما يضمن تزييته بشكل جيد. يتم تقليل القوة المحورية للدوار بنسبة 50% مقارنةً بالأنواع شبه المغلقة والمفتوحة (بفضل تأثير توازن عمود المحرك على جانب العادم). كما أنه خالٍ من خطر بروز المحرك الأفقي، مما يضمن موثوقية عالية. بالإضافة إلى ذلك، يتم تجنب تأثير وزن دوار اللولب وصمام البكرة ودوار المحرك على دقة التركيب، مما يحسن الموثوقية. عملية تجميع جيدة. يسمح التصميم الرأسي للبرغي بدون مضخة زيت بتشغيل الضاغط أو إيقافه دون نقص في الزيت. يُغمر المحمل السفلي في خزان الزيت بالكامل، بينما يعتمد المحمل العلوي على فرق الضغط لتزويده بالزيت؛ متطلبات فرق الضغط للنظام منخفضة. في حالات الطوارئ، تمنع وظيفة حماية تزييت المحمل نقص تزييته، مما يُسهّل تشغيل الوحدة خلال فصلي الربيع والخريف. العيوب: استخدام التبريد بالعادم، حيث يقع المحرك عند منفذ العادم، مما قد يُؤدي بسهولة إلى احتراق ملف المحرك؛ بالإضافة إلى ذلك، لا يُمكن استبعاد حدوث عطل في الوقت المناسب.

2. ضاغط لولبي شبه مغلق

المحرك المبرد بالرش يتميز بانخفاض درجة حرارة تشغيله وطول عمره؛ أما الضاغط المفتوح فيستخدم الهواء لتبريد المحرك، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة تشغيله، وبالتالي تقليل عمره، كما أن بيئة العمل في غرفة الحاسوب غير ملائمة؛ بينما يستخدم نظام العادم لتبريد المحرك، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة تشغيله بشكل كبير، وبالتالي قصر عمره. عمومًا، يكون الزيت الخارجي أكبر حجمًا، لكن كفاءته عالية جدًا؛ أما الزيت الداخلي فهو صغير الحجم، وبالتالي تكون كفاءته ضعيفة نسبيًا. تصل كفاءة فصل الزيت الثانوي إلى 99.999%، مما يضمن تزييتًا جيدًا للضاغط في مختلف ظروف التشغيل. مع ذلك، فإن الضاغط اللولبي شبه المغلق ذو المكبس يُدار بواسطة تروس لزيادة السرعة، مما يؤدي إلى سرعة عالية (حوالي 12000 دورة في الدقيقة)، وتآكل كبير، وموثوقية منخفضة.

ثلاثة، ضاغط لولبي مفتوح

تتميز الوحدات المفتوحة بالمزايا التالية: 1) فصل الضاغط عن المحرك، مما يتيح نطاقًا أوسع من التطبيقات؛ 2) إمكانية استخدام نفس الضاغط مع أنواع مختلفة من المبردات. فبالإضافة إلى مبردات الهيدروكربونات المهلجنة، يمكن استخدام الأمونيا كمبرد بتغيير مادة بعض الأجزاء؛ 3) إمكانية استخدام محركات ذات قدرات مختلفة حسب نوع المبرد وظروف التشغيل. أما عيوبها الرئيسية فهي: 1) سهولة تسرب مانع التسرب، مما يستدعي صيانة متكررة؛ 2) دوران المحرك بسرعة عالية، مما ينتج عنه ضوضاء عالية في تدفق الهواء، بالإضافة إلى ضوضاء الضاغط نفسه، الأمر الذي يؤثر سلبًا على البيئة؛ 3) الحاجة إلى تركيب فاصل زيت ومبرد زيت منفصلين، بالإضافة إلى مكونات أخرى معقدة لنظام الزيت، مما يجعل الوحدة ضخمة وغير عملية في الاستخدام والصيانة.