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。