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螺杆式空压机是一种通过螺杆转子旋转实现气体压缩的容积式压缩机,广泛应用于工业制造、能源、化工等领域。其优势在于创新、稳定、维护成本低,且能适应连续高负荷运行。以下从类型分类、工作原理、部件及优缺点四个方面进行详细解析:
一、螺杆式空压机类型分类
根据结构、冷却方式及用途,螺杆式空压机可分为以下主要类型:
1. 按结构分类
单螺杆空压机
结构:由一个主螺杆转子与两个对称布置的星轮(门形齿轮)啮合组成。
特点:
材质通常为高分子复合材料,磨损率低,寿命长。
平衡性好,振动小,噪音低(约65-75dB)。
适用于中小型场景(如实验室、小型工厂),但市场占有率较低(约5%)。
双螺杆空压机
结构:由两个平行布置的阴阳螺杆转子(凸齿与凹齿)啮合组成。
特点:
阴阳转子直接啮合,压缩效率高(可达98%)。
结构简单,维护方便,市场占有率超90%。
适用于大型工业场景(如汽车制造、电力、冶金)。
2. 按冷却方式分类
风冷式空压机
原理:通过风扇强制空气流经散热片,带走压缩过程中产生的热量。
适用场景:环境温度低、通风良好的场所(如北方地区或开放式车间)。
优点:安装简单,无需冷却水系统。
缺点:散热效率受环境温度影响,高温环境下易过热。
水冷式空压机
原理:通过循环冷却水吸收热量,经冷却塔或换热器散热。
适用场景:高温、高湿度或连续高负荷运行的场景(如南方地区或大型生产线)。
优点:散热稳定,压缩效率高,适合长时间运行。
缺点:需配套冷却水系统,初期投资和维护成本较高。
3. 按用途分类
有油润滑螺杆空压机
原理:在压缩腔内注入润滑油,实现密封、冷却和润滑。
适用场景:对压缩空气质量要求不高的场景(如气动工具、喷砂)。
优点:成本低,结构简单,维护方便。
缺点:压缩空气含油量高(需后续除油处理)。
无油螺杆空压机
原理:通过涂层(如陶瓷、聚四氟乙烯)或水润滑替代润滑油,实现无油压缩。
适用场景:对压缩空气质量要求极高的场景(如食品、医药、电子制造)。
优点:压缩空气纯净,无油污染风险。
缺点:成本高,维护复杂,需定期更换涂层或水润滑部件。
二、螺杆式空压机工作原理
以双螺杆空压机为例,其工作过程可分为四个阶段:
吸气阶段
电机驱动阳转子(主动转子)旋转,带动阴转子(从动转子)同步转动。
转子啮合形成齿间容积,随着转子旋转,齿间容积逐渐扩大,外界空气通过进气口被吸入压缩腔。
压缩阶段
转子继续旋转,齿间容积逐渐减小,空气被压缩,压力和温度升高。
润滑油(有油机型)通过喷油口注入压缩腔,形成油膜密封转子间隙,同时吸收压缩热。
排气阶段
当齿间容积与排气口连通时,压缩空气被排出压缩腔,进入油气分离器(有油机型)或直接排出(无油机型)。
在油气分离器中,润滑油被分离并回收至油路循环系统,压缩空气经冷却后送入储气罐。
循环阶段
润滑油在油路系统中循环,通过油冷却器散热后重新进入压缩腔,形成闭环冷却系统(有油机型)。
无油机型则通过水润滑或涂层实现自润滑,无需油路循环。
三、部件解析
螺杆转子
材质:通常为高强度合金钢(如40Cr、20CrMnTi),表面经渗碳淬火处理,硬度达HRC58-62。
精度要求:转子型线精度需控制在±0.005mm以内,确保啮合间隙均匀,减少泄漏。
轴承系统
类型:采用精度角接触球轴承或圆柱滚子轴承,承受径向和轴向载荷。
寿命:轴承寿命可达80,000小时以上,需定期补充润滑脂(每2000-4000小时)。
油气分离器
作用:分离压缩空气中的润滑油,确保含油量≤3ppm(有油机型)。
结构:由玻璃纤维滤芯和金属外壳组成,滤芯精度达0.1μm。
冷却系统
风冷式:散热片材质为铝合金,表面积大,散热效率高。
水冷式:冷却水流量需≥5L/s,水温控制在30-40℃之间。