Многовальные и двухвальные винтовые компрессоры

В многовальных (трехвальных и более) схемах винтовых компрессоров эффективность использования средних (внутренних) винтов мала ввиду того, что трудно обеспечить хорошее заполнение их полостей всасываемым газом. В то же время существенно увеличиваются конструктивные и технологические трудности. Многовальные винтовые компрессоры не нашли применение на практике. Можно ожидать, что трехвальная схема винтовой машины окажется целесообразной в случае использования ее как двигателя.

Многовальные винтовые машины могут отличаться друг от друга схемой относительного расположение винтов, окон всасывания и нагнетания. Однако геометрия винтов и их конструкция не зависят от числа валов в машине. Но на практике нашли применение только конструкции винтовых компрессоров с двумя валами.

В двухвальных схемах винтовых компрессоров оси валов параллельны, а каждый из винтов имеет постоянный ход (и осевой шаг) и теоретически постоянное (цилиндрическое) поперечное сечение. Вследствие этого сечение винтов торцовыми плоскостями представляет собой зацепление двух зубчатых колес со специальным профилем зубьев, к которым применимы законы теории зацепления сопрягаемых кривых. В силу постоянного поперечного сечения и постоянного хода винта сечения его торцовой плоскостью в различных точках продольной оси имеют идентичный профиль и размеры и оказываются лишь повернутыми относительно друг друга на некоторый угол. Указанные обстоятельства, как увидим ниже, позволяют значительно упростить теорию профилирования и расчет зубьев винтов.

Винты могут иметь различное число заходов (зубьев), однако в практике установилось, за редким исключением, число заходов винтов, равное 4 на ведущем и 6 – на ведомом, что условно обозначается 4/6.

Схема винтов 4/6 позволяет иметь достаточно жесткие валы роторов компрессора при одинаковых внешних диаметрах винтов.
Ввиду необходимости соблюдения малой величины зазоров между винтом и корпусом жесткость вала должна быть такой, что бы прогиб ротора не превышал 0,25 зазора между винтами и корпусом.

Профиль зубьев винтов должен быть таким, чтобы так называемая линия контакта винтов – линия соприкосновения винтов при сближении их до касания – была непрерывной от начала зацепления зубьев (на торце всасывания) до окончания (на торце нагнетания). Не каждый профиль из известных в технике обладает этим свойством. Например, эвольвентный профиль в том виде, в каком он применяется в силовых зубчатых передачах, не обеспечивает непрерывности линии контакта. А ее разрыв в винтовых машинах недопустим, так как это открыло бы свободный проход газа из области нагнетания в область всасывания.