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2025-03-30

無油水潤滑空気圧縮機の設計解析

無油水潤滑空気圧縮機は、従来の潤滑油の代わりに水を介して潤滑、冷却、シールコンプレッサーの一種であり、その設計のコアは、空気品質の非常に高い要件を満たすために、油物質の使用を避けることにあります(食品、医薬品、エレクトロニクスなど)。デザインの主なポイントは以下の通りです。


1.設計の基本原則

  • 潤滑剤としての水
    圧縮チャンバに水を注入することで、水はローターやピストンの運動中に潤滑膜を形成し、摩擦や摩耗を低減します。水の潤滑性能は油ほどではありませんが、最適化された材料、表面処理、構造設計によって補うことができます。
  • 冷却とシールの統合
    水は潤滑と同時に圧縮時に発生する熱を吸収し、循環系から排出することで、効率的な冷却を実現します。また、水は可動部品の隙間を埋め、ガスのシールを補助します。

2.主な構造設計

(1)圧縮室の設計

  • ツインスクリューまたは渦巻き構造
    一般的にツインスクリュー設計で、ロータ表面には耐摩耗性と耐食性を高めるために特別な処理(セラミックコーティングなど)が必要です。スクリューギャップを正確に制御し、水膜を均一に分布させる。
  • 水注入システム
    高圧ノズルから直接水を圧縮チャンバに噴射し、正確に調整する必要があります(多すぎると効率に影響し、少なすぎると潤滑できません)。

(2)水循環システム。

  • 水ろ過と浄化
    不純物の目詰まりや部品の腐食を防ぐために、多段ろ過システム(逆浸透、脱イオン装置など)が必要です。
  • 冷却とサイクル。
    熱交換器で冷却した後、圧縮された高温水をリサイクルするには、スケーリング防止や防食対策(ステンレスパイプ、化学水処理など)が必要です。

(3)材料の選択

  • 耐食性の材料
    ローター、ハウジングなどの主要部品は、ステンレス鋼、チタン合金、セラミックコーティングでコーティングされ、長期間の水接触による腐食を防ぎます。
  • 表面処理技術
    表面硬度と耐摩耗性を高めるために、プラズマ噴霧、窒化プロセスを使用しています。

3.密閉·防水設計

  • ダイナミックシーリング技術
    機械密封または迷路式密封構造を採用し、水が圧縮ガスに漏れないようにし、同時にガスが水路に入ることを避ける。
  • 排水分離システムの
    圧縮されたガス水混合物は、遠心式やフィルター式などの効率的な分離器で完全に分離され、出力ガスが乾燥してクリーンになります。

4.制御システムは

  • スマート水量調整
    負荷と温度に応じてリアルタイムで注入量を調整し、潤滑と冷却効率を最適化します。
  • 監視と保護
    センサは水温、圧力、水質などのパラメータを監視し、異常時には自動的に停止またはアラーム(水不足、水質悪化など)を停止します。

5.利点と挑戦

利点は:

  • 油汚染なし出力ガスは100%オイルフリーで、ISO 85 7 3 -1クラス0規格に準拠しています。
  • 環境保全と省エネ:潤滑油交換不要、廃棄物削減、水リサイクルによるエネルギー消費削減。
  • 低メンテナンスコスト:構造が簡素化され、オイルフィルター、オイル分などの部品のメンテナンスが不要です。

課題は:

  • 水質要件が高い水の純度を厳密に管理する必要があります。さもなければ、部品のスケールや腐食になります。
  • 高い初期費用耐食性材料と精密加工は、高い製造コストにつながります。
  • 低温環境の制限0 ° C以下の水は凍結する可能性があり、不凍設計が必要です。

6.典型的な応用シナリオ

  • 食品·飲料産業油汚染を避けるために包装、空気圧輸送に使用されます。
  • 医薬品の製造:発酵や充填に使用される無菌ガス。
  • 電子機器製造業チップ製造におけるクリーンな圧縮空気。

7.今後の動向

  • マテリアルイノベーション::より高い耐摩耗性と耐食性の複合材料の開発。
  • スマートコントロール。:AIアルゴリズムは水と温度制御を最適化し、エネルギー効率を向上させる。
  • 小型化と集積化分散型エネルギーとモバイルデバイスのニーズに適応します。

無油水潤滑空気圧縮機の設計は、機械、材料、流体力学およびその他の学際的な技術を統合する必要があり、そのコアは、水の物理的特性を通じて油を置き換えることであり、環境保護と性能のバランスを達成する。技術の進歩に伴い、クリーンエネルギーや高精度産業分野での使用が拡大していきます。

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