Maszyny i urządzenia przemysłowe, a także środki transportu potrzebują energii. Czerpią ją ze spalania paliwa stałego, ciekłego albo gazu, bywają zasilane prądem elektrycznym, wykorzystują też energię, jaką może dostarczać woda i wreszcie – sprężone powietrze. To ostatnie, w postaci silnie sprężonej, jest medium stosunkowo drogim, ale w wielu wypadkach niezastąpionym. Opiera się na nim cała pneumatyka, a więc wszelkie zastosowania sprężonego powietrza do wykonywania pracy.
Popyt na sprężone powietrze
Sprężone powietrze napędza młot pneumatyczny, którym między innymi może być zdejmowana nawierzchnia dróg i ulic. Używane jest również do rozruch silników wysokoprężnych na statkach. Jest obecne w systemach hamulcowych. Napędza wiertarki, szlifierki oraz rozmaite narzędzia pneumatyczne. Jest nieocenionym środkiem czyszczącym – zwłaszcza tam, gdzie z różnych powodów nie można użyć wody. Wykorzystywane jest też w rozmaitych zbiornikach gromadzących energię np. zbiornikach hydroforowych. Zastosowania można by mnożyć, jest ich bez liku. Powietrze jako takie jest darmowe, ale żeby zamienić je w rezerwuar energii, jakim jest postać sprężona, trzeba zassać je do sprężarki i sprężyć do odpowiedniego ciśnienia. Stąd urządzenia służące do tego procesu nazywamy sprężarkami lub kompresorami.
Sprężarki dzielimy przede wszystkim na wyporowe i przepływowe, a wśród tych pierwszych wymienić można sprężarki tłokowe, membranowe, spiralne, łopatkowe, z wirującymi tłokami oraz śrubowe, którym poświęcony jest niniejszy tekst.
Jak działa sprężarka śrubowa
Sprężarka śrubowa z wtryskiem oleju do wytworzenia sprężonego powietrza wykorzystuje blok śrubowy. Są to współpracujące ze sobą wirniki (popularnie zwane śrubami), do których jest zassane powietrze i dostarczony olej. W obracających się wirnikach przestrzeń między nimi zmniejsza się w kierunku od otworu ssawnego do tłocznego. W ten sposób ma miejsce proces sprężania w bloku śrubowym. Zasysane powietrze jest, rzecz jasna, oczyszczane ze szkodliwych cząsteczek za pomocą filtra powietrza. Im większa jest szczelność pomiędzy wirnikami oraz obudową, tym silniej sprężane jest powietrze. W sprężarkach śrubowych z wtryskiem oleju, wykorzystywany jest on zarówno do uszczelniania przestrzeni, smarowania jak i do chłodzenia wirników.
Oczywiście olej ten nie trafia do instalacji sprężonego powietrza. Jego mieszanina ze sprężonym powietrzem trafia do zbiornika separatora oleju. Tu następuje oddzielenie oleju i sprężonego powietrza. Olej jest następnie chłodzony w chłodnicy oleju i powraca do komory sprężania, by znów uszczelniać, chłodzić i smarować.
Zalety
Ciepło ze sprężarki można odzyskiwać
W trakcie pracy sprężarki śrubowej powstaje bardzo dużo ciepła. Można je z powodzeniem odzyskiwać i wykorzystywać, co prowadzi do znacznych oszczędności. Stopień wykorzystania może osiągać nawet 96 procent. Kompresory śrubowe wyposażone w odzysk ciepła pozwalają oszczędzać energię cieplną i chronią środowisko naturalne.
Sprężarka śrubowa zasilana prądem wykorzystuje zaledwie kilka procent energii elektrycznej na wytwarzanie sprężonego powietrza. Reszta zamieniana jest na energię cieplną, którą można wykorzystać czy to do podgrzewania wody, czy do ogrzewania pomieszczeń. Tylko dwa procent ciepła promieniuje do otoczenia, a kolejne dwa pozostaje w sprężonym powietrzu.
Cichsza praca, powodująca mniej wibracji
Kolejną zaletą sprężarek śrubowych jest bardzo cicha praca. Wiele kompresorów, np. tłokowych, hałasuje tak, że w ich otoczeniu trudno wytrzymać. Praca bloku sprężarki śrubowej generuje znacznie mniej hałasu. W kompresorach śrubowych można zastosować tanie bloki śrubowe o małych średnicach wirników lub większe znacznie droższe w produkcji. Aby wytworzyć tą samą ilość sprężonego powietrza mniejsze bloki muszą obracać się na ogół z dużą prędkością obrotową, duże wymagają mniejszych obrotów. Te ostatnie są bardziej ekonomiczne, albowiem przy porównywalnej mocy dostarczają więcej sprężonego powietrza. Ponadto bloki wolnoobrotowe mogą być napędzane bezpośrednio silnikiem elektrycznym za pomocą sprzęgła bez konieczności użycia przekładni (straty energii). Im mniej energii trzeba zużyć na wprawianie bloku śrubowego w ruch, tym większe są oszczędności w kosztach eksploatacji kompresora.
Sprężarka śrubowa generuje bardzo małe wibracje, dzięki czemu nie wymaga stosowania dodatkowych amortyzatorów. Nie trzeba budować dla niej specjalnych betonowych fundamentów ani żadnych dodatkowych zabezpieczeń przeciw wibracjom.
Praca ciągła i oszczędności energii
Sprężarki śrubowe przeznaczone są do pracy ciągłej. Doceniają to między innymi fabryki i zakłady przemysłowe, w których sprężone powietrze jest wykorzystywane cały czas. W procesach, gdzie dodatkowo potrzebne są duże ilości sprężonego powietrza (np. piaskowanie), wysoka wydajność oraz sprawność energetyczna kompresorów śrubowych ma niebagatelne znaczenie.
Istnieją oczywiście także wersje przewoźne sprężarek śrubowych, które mogą pracować na przykład na placach budowy oraz wszędzie tam, gdzie nie można użyć energii elektrycznej.
Sprężarki z osuszaczami i falownikami
W wielu zastosowaniach sprężone powietrze powinno być dodatkowo osuszone. Do osiągnięcia tego celu stosuje się systemy, które składają się ze sprężarki śrubowej oraz energooszczędnego osuszacza powietrza. Oba urządzenia mają osobne obudowy, przez co osuszacz nie jest narażony na działanie ciepła emitowanego przez kompresor. Istnieje także wersja modułowa – tu również oba urządzenia mają niezależne obudowy, ale połączone są w jedną całość. Efektywne chłodzenie sprawia, że taki zestaw może pracować nawet w temperaturze sięgającej 45°C.
Czasami w zakładach przemysłowych zapotrzebowanie na sprężone powietrze jest bardzo zmienne. Do tego stopnia, że zainstalowane zbiorniki ciśnieniowe nie nadążają z potrzebami sieci. Dlatego profesjonalni dostawcy urządzeń posiadają w swoje ofercie sprężarki śrubowe z falownikiem, który umożliwia płynną regulację prędkości obrotowej. Dzięki temu mogą one dostosować produkcję sprężonego powietrza do aktualnego zapotrzebowania zakładu.
Sprężarki śrubowe wyposażone są w nowoczesny system sterowania z wyświetlaczem i przyciskami funkcyjnymi – sprawia to, że ich obsługa jest bardzo prosta.
Więcej informacji dotyczących zalet i zastosowań sprężarek śrubowych można znaleźć na firmowych stronach producentów tych urządzeń.