स्क्रू कंप्रेसर का कार्य सिद्धांत और पूर्णतः बंद, अर्ध-बंद और खुले प्रकारों की तुलना

1. प्रत्यावर्ती पिस्टन प्रशीतन कंप्रेसर की तुलना में, स्क्रू प्रशीतन कंप्रेसर में उच्च गति, हल्का वजन, छोटा आकार, कम जगह घेरने की क्षमता और कम निकास स्पंदन जैसे कई फायदे हैं।

2. स्क्रू रेफ्रिजरेशन कंप्रेसर में कोई प्रत्यावर्ती द्रव्यमान जड़त्वीय बल नहीं होता है, अच्छा गतिशील संतुलन प्रदर्शन, स्थिर संचालन, कम आधार कंपन और छोटा आधार होता है।

3. स्क्रू रेफ्रिजरेशन कंप्रेसर की संरचना सरल है और इसमें पुर्जों की संख्या कम है। इसमें एयर वाल्व और पिस्टन रिंग जैसे घिसने वाले पुर्जे नहीं होते हैं। इसके मुख्य घर्षण वाले पुर्जे, जैसे रोटर और बियरिंग, अपेक्षाकृत उच्च शक्ति और घिसाव प्रतिरोधक क्षमता वाले होते हैं, और स्नेहन की स्थिति अच्छी होती है, इसलिए मशीनिंग की मात्रा कम होती है, सामग्री की खपत कम होती है, संचालन चक्र लंबा होता है, उपयोग अपेक्षाकृत विश्वसनीय होता है, रखरखाव सरल होता है, और संचालन के स्वचालन को साकार करने में लाभ होता है।

4. स्पीड कंप्रेसर की तुलना में, स्क्रू कंप्रेसर में जबरन गैस वितरण की विशेषता होती है, यानी विस्थापन लगभग डिस्चार्ज दबाव से प्रभावित नहीं होता है, और कम विस्थापन होने पर कोई उछाल की घटना नहीं होती है। निर्धारित परिस्थितियों में, दक्षता को उच्च बनाए रखा जा सकता है।

5. समायोजन के लिए स्लाइड वाल्व का उपयोग किया जाता है, जिससे ऊर्जा का चरणबद्ध समायोजन संभव हो पाता है।

6. स्क्रू कंप्रेसर तरल इनलेट के प्रति संवेदनशील नहीं होता है, और इसे तेल इंजेक्शन द्वारा ठंडा किया जा सकता है, इसलिए समान दबाव अनुपात के तहत, निकास तापमान पिस्टन प्रकार की तुलना में बहुत कम होता है, इसलिए एकल-चरण दबाव अनुपात अधिक होता है।

7. कोई निकासी मात्रा नहीं है, इसलिए आयतन दक्षता अधिक है।

स्क्रू कंप्रेसर का कार्य सिद्धांत और संरचना:

1. साँस लेने की प्रक्रिया:

स्क्रू प्रकार के एयर कंप्रेसर के इनटेक साइड पर सक्शन पोर्ट को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि कंप्रेशन चैंबर पूरी तरह से हवा अंदर ले सके। वहीं, स्क्रू एयर कंप्रेसर में इनटेक और एग्जॉस्ट वाल्व समूह नहीं होते हैं, और इनटेक हवा को केवल एक रेगुलेटिंग वाल्व के खुलने और बंद होने से नियंत्रित किया जाता है। जब रोटर घूमता है, तो मुख्य और सहायक रोटरों के दांतों के खांचे का स्थान इनटेक एंड वॉल के खुलने तक पहुँचने पर सबसे बड़ा होता है। हवा पूरी तरह से बाहर निकल जाती है, और जब एग्जॉस्ट पूरा हो जाता है, तो दांतों का खांचा निर्वात की स्थिति में होता है। जब यह एयर इनलेट की ओर घूमता है, तो बाहर की हवा अंदर खींची जाती है और अक्षीय दिशा में मुख्य और सहायक रोटरों के दांतों के खांचे में प्रवाहित होती है। स्क्रू एयर कंप्रेसर रखरखाव अनुस्मारक: जब हवा पूरे दांतों के खांचे को भर देती है, तो रोटर के इनटेक साइड की अंतिम सतह केसिंग के एयर इनलेट से दूर हो जाती है, और दांतों के खांचों के बीच की हवा सील हो जाती है।

2. समापन एवं सूचना देने की प्रक्रिया:

जब मुख्य और सहायक रोटर हवा अंदर खींचते हैं, तो उनके दाँतों के ऊपरी सिरे आवरण से सील हो जाते हैं, जिससे हवा दाँतों के खांचों में बंद हो जाती है और बाहर नहीं निकल पाती, यानी सील होने की प्रक्रिया पूरी हो जाती है। दोनों रोटर घूमते रहते हैं, और सक्शन सिरे पर दाँतों के ऊपरी सिरे और खांचे आपस में मिल जाते हैं, और ये मेल खाने वाली सतहें धीरे-धीरे एग्जॉस्ट सिरे की ओर बढ़ती जाती हैं।

3. संपीड़न और ईंधन इंजेक्शन प्रक्रिया:

परिवहन प्रक्रिया के दौरान, आपस में जुड़ने वाली सतह धीरे-धीरे निकास सिरे की ओर बढ़ती है, यानी आपस में जुड़ने वाली सतह और निकास पोर्ट के बीच की खांचे का अंतर धीरे-धीरे कम होता जाता है। खांचे में मौजूद गैस धीरे-धीरे संपीड़ित होती है और दबाव बढ़ता जाता है, यही संपीड़न प्रक्रिया है। संपीड़न के दौरान, दबाव के अंतर के कारण चिकनाई वाला तेल भी संपीड़न कक्ष में छिड़का जाता है और कक्ष की हवा के साथ मिल जाता है।

4. निकास प्रक्रिया:

जब रोटर की आपस में मिलने वाली सतह केसिंग के निकास द्वार के संपर्क में आती है (इस समय संपीड़ित गैस का दबाव सबसे अधिक होता है), तो संपीड़ित गैस का निकास शुरू हो जाता है, जब तक कि दांत की चोटी और दांत की खांचे की आपस में मिलने वाली सतह निकास द्वार तक नहीं पहुंच जाती। इस समय, दोनों रोटरों की आपस में मिलने वाली सतह और केसिंग के निकास द्वार के बीच की दूरी शून्य हो जाती है, यानी निकास प्रक्रिया पूरी हो जाती है। साथ ही, रोटरों की आपस में मिलने वाली सतह और केसिंग के वायु प्रवेश द्वार के बीच दांत की खांचे की लंबाई अधिकतम हो जाती है, और इस प्रकार, गैस को अंदर लेने की प्रक्रिया फिर से शुरू हो जाती है।

1. पूर्णतः संलग्न स्क्रू कंप्रेसर

इस कंप्रेसर का ढांचा उच्च गुणवत्ता वाले, कम छिद्रयुक्त कास्ट आयरन से बना है, जिसमें थर्मल विरूपण कम होता है। इसमें अंदर निकास चैनलों के साथ दोहरी दीवार वाली संरचना है, जो उच्च मजबूती और शोर कम करने में कारगर है। इसके आंतरिक और बाहरी बल संतुलित हैं, जिससे उच्च दबाव का कोई खतरा नहीं रहता। इसका बाहरी आवरण उच्च मजबूती, सुंदर बनावट और हल्के वजन वाले स्टील से बना है। ऊर्ध्वाधर संरचना के कारण कंप्रेसर कम जगह घेरता है, जो चिलर के मल्टी-हेड सेटअप के लिए फायदेमंद है। निचला बेयरिंग तेल टैंक में डूबा रहता है और अच्छी तरह से चिकनाई युक्त रहता है। अर्ध-बंद और खुले प्रकार की तुलना में रोटर का अक्षीय बल 50% तक कम हो जाता है (निकास पक्ष पर मोटर शाफ्ट संतुलन कार्य करता है)। क्षैतिज मोटर कैंटिलीवर का कोई खतरा नहीं है, जिससे विश्वसनीयता बढ़ जाती है। स्क्रू रोटर, स्लाइड वाल्व और मोटर रोटर के स्व-भार के कारण मिलान सटीकता पर पड़ने वाले प्रभाव से बचा जा सकता है और विश्वसनीयता में सुधार होता है। असेंबली प्रक्रिया आसान है। ऑयल-फ्री पंप स्क्रू का ऊर्ध्वाधर डिज़ाइन कंप्रेसर के चलने या बंद होने के दौरान तेल की कमी की समस्या को दूर करता है। निचला बेयरिंग पूरी तरह से तेल टैंक में डूबा रहता है, जबकि ऊपरी बेयरिंग विभेदक दबाव तेल आपूर्ति प्रणाली का उपयोग करता है; सिस्टम के लिए विभेदक दबाव की आवश्यकता कम होती है, और आपातकालीन स्थिति में बेयरिंग के स्नेहन की सुरक्षा का कार्य करता है, जिससे बेयरिंग में तेल की कमी से बचा जा सकता है, जो संक्रमणकालीन मौसमों में यूनिट के सुचारू संचालन के लिए सहायक होता है।

कमियां: इसमें एग्जॉस्ट कूलिंग का इस्तेमाल किया गया है, और मोटर एग्जॉस्ट पोर्ट पर स्थित है, जिससे मोटर कॉइल के जलने की संभावना रहती है; इसके अलावा, खराबी होने पर इसे समय पर ठीक नहीं किया जा सकता है।

2. अर्ध-हर्मेटिक स्क्रू कंप्रेसर

मोटर को तरल स्प्रे द्वारा ठंडा किया जाता है, जिससे मोटर का कार्य तापमान कम होता है और सेवा जीवन लंबा होता है; खुले कंप्रेसर में वायु-शीतित मोटर का उपयोग किया जाता है, जिसका कार्य तापमान अधिक होता है, जो मोटर के जीवन को प्रभावित करता है और मशीन कक्ष का कार्य वातावरण खराब होता है; निकास गैस द्वारा ठंडा की जाने वाली मोटर का कार्य तापमान बहुत अधिक होता है, जिससे मोटर का जीवन कम होता है। सामान्यतः, बाहरी तेल विभाजक का आकार बड़ा होता है, लेकिन इसकी दक्षता बहुत अधिक होती है; अंतर्निर्मित तेल विभाजक कंप्रेसर के साथ संयुक्त होता है, और इसका आकार छोटा होता है, इसलिए इसका प्रभाव अपेक्षाकृत कम होता है। द्वितीयक तेल पृथक्करण की तेल पृथक्करण क्षमता 99.999% तक पहुँच सकती है, जो विभिन्न कार्य परिस्थितियों में कंप्रेसर के अच्छे स्नेहन को सुनिश्चित करती है।

हालांकि, प्लंजर-प्रकार के अर्ध-हर्मेटिक स्क्रू कंप्रेसर में गियर ट्रांसमिशन के माध्यम से गति बढ़ती है, गति अधिक होती है (लगभग 12,000 आरपीएम), घिसाव अधिक होता है और विश्वसनीयता खराब होती है।

3. स्क्रू कंप्रेसर खोलें

खुली इकाई के लाभ इस प्रकार हैं:

1) कंप्रेसर को मोटर से अलग किया गया है, ताकि कंप्रेसर का उपयोग व्यापक दायरे में किया जा सके;

2) एक ही कंप्रेसर का उपयोग विभिन्न रेफ्रिजरेंट के साथ किया जा सकता है। हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन रेफ्रिजरेंट के उपयोग के अलावा, कुछ भागों की सामग्री को बदलकर अमोनिया को भी रेफ्रिजरेंट के रूप में उपयोग किया जा सकता है;

3) विभिन्न रेफ्रिजरेंट और परिचालन स्थितियों के अनुसार अलग-अलग क्षमता वाली मोटरें लगाई जा सकती हैं।

4) ओपन टाइप को भी सिंगल-स्क्रू और ट्विन-स्क्रू में विभाजित किया गया है।

सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर में एक बेलनाकार स्क्रू और दो सममित रूप से व्यवस्थित समतल स्टार व्हील होते हैं, जो केसिंग में लगे होते हैं। स्क्रू ग्रूव, केसिंग (सिलेंडर) की भीतरी दीवार और स्टार गियर के दांत मिलकर एक बंद आयतन बनाते हैं। शक्ति स्क्रू शाफ्ट को संचारित होती है, और स्क्रू द्वारा संचालित स्टार व्हील को घुमाया जाता है। गैस (कार्यशील द्रव) सक्शन चैम्बर से स्क्रू ग्रूव में प्रवेश करती है, और संपीड़ित होने के बाद निकास पोर्ट और निकास चैम्बर के माध्यम से बाहर निकल जाती है। स्टार व्हील की भूमिका रेसिप्रोकेटिंग पिस्टन कंप्रेसर के पिस्टन के समान है। जब स्टार व्हील के दांत स्क्रू ग्रूव में सापेक्ष रूप से गति करते हैं, तो बंद आयतन धीरे-धीरे कम होता जाता है और गैस संपीड़ित होती जाती है।

स्क्रू कंप्रेसर का कार्य सिद्धांत और पूर्णतः बंद, अर्ध-बंद और खुले प्रकारों की तुलना

एकल-स्क्रू कंप्रेसर के स्क्रू में 6 खांचे होते हैं, और स्टार व्हील में 11 दांत होते हैं, जो 6 सिलेंडरों के बराबर है। दोनों स्टार व्हील एक ही समय में स्क्रू के खांचों के साथ जुड़ते हैं। इसलिए, स्क्रू का प्रत्येक घूर्णन 12 सिलेंडरों के कार्य करने के बराबर होता है।

जैसा कि हम सभी जानते हैं, रोटरी कंप्रेसर में स्क्रू कंप्रेसर (ट्विन-स्क्रू और सिंगल-स्क्रू सहित) का अनुपात सबसे अधिक होता है। अंतरराष्ट्रीय बाजार के परिप्रेक्ष्य से देखें तो, 1963 से 1983 तक के 20 वर्षों में विश्व स्तर पर स्क्रू कंप्रेसर की बिक्री की वार्षिक वृद्धि दर 30% रही। वर्तमान में, जापान, यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका में मध्यम क्षमता वाले कंप्रेसर में ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर का हिस्सा 80% है। समान कार्यक्षेत्र वाले सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर और ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर की तुलना में, बेहतर प्रसंस्करण तकनीक और उच्च विश्वसनीयता के कारण ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर स्क्रू कंप्रेसर बाजार के 80% से अधिक हिस्से पर कब्जा रखते हैं। स्क्रू कंप्रेसर का हिस्सा 20% से कम है। नीचे इन दोनों कंप्रेसर की संक्षिप्त तुलना दी गई है।

1. संरचना

सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर का स्क्रू और स्टार व्हील गोलाकार वर्म युग्मों का हिस्सा होते हैं, और स्क्रू शाफ्ट और स्टार व्हील शाफ्ट को अंतरिक्ष में लंबवत रखना आवश्यक होता है; ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर के फीमेल और मेल रोटर गियर युग्मों के समतुल्य होते हैं, और मेल और फीमेल रोटर शाफ्ट समानांतर रखे जाते हैं। संरचनात्मक रूप से देखा जाए तो, सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर के स्क्रू और स्टार व्हील के बीच सहयोग की सटीकता की गारंटी देना कठिन है, इसलिए पूरी मशीन की विश्वसनीयता ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर की तुलना में कम होती है।

2. ड्राइव मोड

दोनों प्रकार के कंप्रेसर को सीधे मोटर से जोड़ा जा सकता है या बेल्ट पुली द्वारा चलाया जा सकता है। जब ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर की गति अधिक होती है, तो स्पीड-अप गियर को बढ़ाना आवश्यक होता है।

3. शीतलन क्षमता समायोजन विधि

दोनों कंप्रेसर के वायु आयतन समायोजन के तरीके मूलतः समान हैं, जिनमें से दोनों में स्लाइड वाल्व का निरंतर समायोजन या प्लंजर का चरणबद्ध समायोजन किया जा सकता है। स्लाइड वाल्व का उपयोग करते समय, दोहरे पेंच वाले कंप्रेसर को एक स्लाइड वाल्व की आवश्यकता होती है, जबकि एकल पेंच वाले कंप्रेसर को एक ही समय में दो स्लाइड वाल्व की आवश्यकता होती है, जिससे संरचना जटिल हो जाती है और विश्वसनीयता कम हो जाती है।

4. विनिर्माण लागत

सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर: स्क्रू और स्टार व्हील बेयरिंग के लिए साधारण बेयरिंग का उपयोग किया जा सकता है, और निर्माण लागत अपेक्षाकृत कम होती है।

ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर: दो-स्क्रू रोटर्स पर अपेक्षाकृत अधिक भार होने के कारण, इसमें उच्च परिशुद्धता वाले बियरिंग का उपयोग करना आवश्यक होता है, और निर्माण लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है।

5. विश्वसनीयता

सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर: सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर का स्टार व्हील एक नाजुक हिस्सा होता है। स्टार व्हील की सामग्री के लिए उच्च आवश्यकताओं के अलावा, इसे नियमित रूप से बदलना भी आवश्यक होता है।

ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर: ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर में कोई घिसने वाले पुर्जे नहीं होते हैं, और इसका निर्बाध संचालन समय 40,000 से 80,000 घंटे तक पहुंच सकता है।

6. संयोजन और रखरखाव

चूंकि सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर के स्क्रू शाफ्ट और स्टार व्हील शाफ्ट को अंतरिक्ष में लंबवत रखना आवश्यक है, इसलिए अक्षीय और रेडियल स्थिति सटीकता की आवश्यकताएं बहुत अधिक होती हैं, इसलिए सिंगल-स्क्रू कंप्रेसर की असेंबली और रखरखाव की सुविधा ट्विन-स्क्रू कंप्रेसर की तुलना में कम होती है।

खुली इकाई के मुख्य नुकसान निम्नलिखित हैं:

(1) शाफ्ट सील आसानी से लीक हो जाती है, जो उपयोगकर्ताओं द्वारा बार-बार रखरखाव का भी विषय है;

(2) सुसज्जित मोटर उच्च गति से घूमती है, वायु प्रवाह शोर बड़ा होता है, और कंप्रेसर का शोर भी अपेक्षाकृत बड़ा होता है, जो पर्यावरण को प्रभावित करता है;

(3) अलग-अलग तेल विभाजक और तेल कूलर जैसे जटिल तेल प्रणाली घटकों को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता होती है, और इकाई भारी और उपयोग और रखरखाव के लिए असुविधाजनक है।

चार, तीन स्क्रू कंप्रेसर

तीन-रोटर कंप्रेसर की अनूठी ज्यामितीय संरचना के कारण इसमें दो-रोटर कंप्रेसर की तुलना में रिसाव की दर कम होती है; तीन-रोटर स्क्रू कंप्रेसर बेयरिंग पर भार को काफी कम कर सकता है; बेयरिंग पर भार कम होने से निकास क्षेत्र बढ़ता है, जिससे दक्षता में सुधार होता है; किसी भी भार की स्थिति में यूनिट के रिसाव को कम करना बहुत महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से आंशिक भार की स्थिति में संचालन करते समय इसका प्रभाव और भी अधिक होता है।

लोड स्व-नियमन: जब सिस्टम में परिवर्तन होता है, तो सेंसर तेजी से प्रतिक्रिया करता है, और नियंत्रक संबंधित गणनाएँ करता है, ताकि तेजी से और सही ढंग से स्व-नियमन हो सके; स्व-नियमन एक्चुएटर्स, गाइड वेन्स, सोलनॉइड वाल्व और स्लाइड वाल्व द्वारा सीमित नहीं होता है, और इसे सीधे, तेजी से और विश्वसनीय रूप से निष्पादित किया जा सकता है।