thumb|Animație cu funcționarea unui compresor elicoidal, cu un rotor tată cu șase lobi și un rotor mamă cu cinci lobi. Diferența între un compresor elicoidal și o pompă elicoidală constă în faptul că la compresor forma lobilor se schimbă de-a lungul traseului gazului astfel încât volumul camerelor dintre lobi se micșorează, comprimând gazul. Un compresor elicoidal este un compresor volumic rotativ, cu rotoare profilate sub forma unor roți dințate cu lobi înclinați.Bazil Popa (coord.) ș.a., Manualul inginerului termotehnician, vol. II, București: Editura Tehnică, 1986, pp. 285–286Negru, 1986, p. 82 Aceste compresoare sunt folosite de obicei în aplicații industriale și înlocuiesc compresoarele cu piston acolo unde sunt necesare debite mai mari de gaz comprimat, de exemplu pentru instalațiile de refrigerare mari, sau pentru acționarea uneltelor cu aer comprimat, cum ar fi ciocanele pneumatice sau cheile de impact. La rotoare de dimensiuni mici, scăpările inerente dintre rotoare devin semnificative. Ca urmare, pentru compresoare mici acest tip de mecanism este mai puțin potrivit decât compresoarele cu piston.
Un compresor elicoidal este identic cu o pompă elicoidală, cu excepția faptului că volumul camerelor dintre lobi se micșorează, comprimând gazul dintre ele. Astfel, forma lobilor rotoarelor unui compresor elicoidal se schimbă pe lungimea rotoarelor, în timp ce la o pompă elicoidală forma lobilor rămâne constantă.
Într-un compresor elicoidal procesul de comprimare a gazului este o mișcare continuă, astfel încât pulsațiile sau fluctuațiile de debit sunt foarte mici față de cele care apar la compresoarele cu piston. Ca urmare, compresoarele elicoidale sunt semnificativ mai silențioase și produc mult mai puține vibrații decât compresoarele cu piston, chiar și la dimensiuni mari. În plus, sunt și eficiente din punct de vedere energetic.
Istoric Compresorul elicoidal a fost brevetat pentru prima dată în 1878 de Heinrich Krigar în Germania, însă brevetul a expirat fără a fi construit un compresor funcțional.
Compresorul elicoidal modern cu lobi elicoidali a fost dezvoltat în Suedia de Alf Lysholm, care era inginerul șef la Ljungstroms Angturbin. Lysholm a dezvoltat compresorul elicoidal în timp ce căuta o modalitate de a rezolva problema la turbinele cu gaze. Inițial Lysholm a luat în considerare un compresor Roots, dar a constatat că acesta nu putea genera un raport de presiuni suficient de ridicat. În 1935 frații Ljungstrom au brevetat un compresor elicoidal, care ulterior a fost licențiat pe scară largă altor producători. În 1951 Ljungstroms Angturbin AB a fost redenumită Svenska Rotor Maskiner (SRM). Negru, 1986, p. 83
În 1952 compania de inginerie scoțiană James Howden a utilizat prima mașină de tăiat Holroyd pentru a produce rotoare de compresoare elicoidale, reducând considerabil atât costurile, cât și timpul de fabricație.
În 1954 Howden și SRM au dezvoltat împreună primul compresor elicoidal cu injecție de ulei. Injecția uleiului a asigurat atât răcirea, ceea ce a permis rapoarte de presiuni mai mari, cât și eliminarea angrenajelor de sincronizare. Primul compresor de aer elicoidal cu injecție de ulei disponibil comercial a fost introdus în 1957 de Atlas Copco.
Vanele fluture au fost dezvoltate de SRM în anii 1950, permițând îmbunătățiri ale controlului debitului, care fusese un factor limitator pentru aplicațiile compresoarelor elicoidale.
Rotoarele cu forme diferite („rotoare asimetrice”) au fost brevetate inițial de SRM și ulterior introduse comercial de Sullair în 1969. Introducerea rotoarelor asimetrice a îmbunătățit etanșarea, crescând și mai mult randamentul compresoarelor elicoidale.
Modul de lucru thumb|Secțiune transversală prin rotoarele unui compresor elicoidal tipic, cu un rotor tată cu 5 lobi și un rotor mamă cu cu 6 lobi. La cinci rotații ale rotorului mamă, rotorul tată efectuează șase rotații. animație Pentru a comprima gazul, compresoarele rotative elicoidale utilizează două rotoare spiralate angrenate foarte strâns. Într-un compresor elicoidal cu funcționare uscată, un angrenaj exterior asigură că rotoarele mamă și tată au o aliniere precisă fără contact, altfel s-ar produce o uzură rapidă. Într-un compresor elicoidal cu injecția de ulei, uleiul închide spațiul dintre rotoare, asigurând atât o etanșare cu lichid, cât și transmițând energie mecanică între rotoare, permițând ca un rotor să fie acționat doar de celălalt.
Gazul este aspirat prin ferestrele de aspirație și este transportat între lobii rotoarelor în mișcare. Rotoarele comprimă gazul, care iese prin ferestrele de refulare aflate la celălalt capăt al rotoarelor. Zona de lucru este volumul dintre lobii rotoarelor mamă și tată. Acest volum este mai mare la capătul dinspre aspirație și scade de-a lungul rotoarelor până la capătul dinspre refulare. La capătul dinspre aspirație lobul tată este mult mai mic decât cel mamă, dar dimensiunile relative își inversează proporțiile de-a lungul lungimilor ambelor rotoare (lobii rotorului tată devin mai mari, iar cei ai rotorului mamă mai mici) până când, la refulare, spațiul dintre fiecare pereche de lobi devine mult mai mic. Această reducere a volumului produce comprimarea gazului înainte de refulare. Fundamentals of natural gas processing.
Eficacitatea acestui mecanism depinde de potrivirea precisă a distanțelor dintre rotoarele spiralate și dintre rotoare și cameră pentru etanșarea camerelor de comprimare. Însă unele scăpări sunt inevitabile și trebuie utilizate viteze mari de rotație pentru a minimiza raportul dintre debitul scăpat și debitul refulat.
Spre deosebire de suflantele Roots, compresoarele elicoidale moderne sunt fabricate cu profile diferite la cele două rotoare: rotorul tată are lobi care se angrenează cu rotorul mamă. De obicei, rotorul tată are mai puțini lobi decât rotorul mamă, astfel încât se rotește mai repede. Inițial, compresoarele elicoidale erau fabricate cu profiluri simetrice ale cavităților rotoarelor, dar versiunile moderne utilizează rotoare asimetrice, forma exactă a rotoarelor făcând obiectul brevetelor.
Dimensiuni Puterea necesară antrenării compresoarelor elicoidale este dată de obicei în kW (sau CP), debitul în metri cubi normali pe minut (m3N/min), iar suprapresiunea realizabilă în bar. Dimensiunile acestor unități sunt comparabile cu cele ale unui compresor tipic cu două trepte. Pe măsură ce puterea crește, compresoarele elicoidale devin mai eficiente. Un compresor cu piston de 200 kW este un echipament mare, care necesită o fundație specială, spații pentru clădiri și instalatori înalt calificați pentru a amplasa echipamentul. Însă un compresor elicoidal de 200 kW poate fi amplasat într-un atelier obișnuit folosind un stivuitor obișnuit. În industrie, un compresor elicoidal de 200 kW este în general considerat un echipament compact.
Compresoarele elicoidale sunt disponibile în mod obișnuit în gama de 5 până la 500 kW și pot produce debite de aer care depășesc . În timp ce presiunea produsă de un compresor elicoidal cu o singură treaptă este limitată la 17 bar, un compresor elicoidal în două trepte poate furniza presiuni de până la 40 bar.
Compresoarele elicoidale tind să funcționeze lin, cu vibrații mici, neavând nevoie de o fundație specializată sau un sistem de montare. De obicei compresoarele elicoidale sunt montate folosind suporturi amortizoare din cauciuc, concepute pentru a absorbi vibrațiile de înaltă frecvență. Acest lucru este valabil mai ales în cazul compresoarelor elicoidale care funcționează la viteze de rotație mari.
Aplicații Compresoarele elicoidale sunt utilizate în general pentru a furniza aer comprimat pentru aplicații industriale mari, care care au o cerere continuă de aer, cum ar fi fabricile de ambalare a alimentelor și fabricile cu sisteme automate de fabricație, deși un număr suficient de mare de cereri intermitente, împreună cu o oarecare capacitate de stocare, va fi și ea o sarcină continuă adecvată. Pe lângă unitățile fixe, compresoarele elicoidale sunt de obicei montate pe remorci tractate și antrenate de motoare diesel. Aceste sisteme portabile de comprimare sunt de obicei compresoare folosite în construcții. Compresoarele pentru construcții sunt utilizate pentru a furniza aer comprimat ciocanelor pneumatice, uneltelor de nituire, pompelor pneumatice, operațiunilor de sablare și sistemelor industriale de vopsire.
Compresoare uscate Într-un compresor uscat (fără injecție de apă sau ulei), aerul este comprimat în întregime prin acțiunea rotoarelor, fără ajutorul vreunei garnituri de etanșare. De obicei, acestea realizează o presiune maximă de refulare mai mică. Totuși, compresoarele uscate multietajate, unde aerul este comprimat de mai multe trepte de rotoare, pot atinge presiuni de peste 10 bar și volume de ieșire de peste 50 m3N/min.
Compresoarele uscate sunt utilizate în aplicații în care nu este acceptabilă antrenarea uleiului în gazul refulat, cum ar fi în cercetarea medicală și producerea de semiconductori. Totuși, lipsa uleiului nu exclude necesitatea filtrării, deoarece hidrocarburile și alți contaminanți proveniți din aerul ambiant trebuie și ei eliminați înainte de utilizare. În consecință, pentru a asigura calitatea aerului comprimat este adesea necesară o tratare a aerului identică cu cea de la un compresor elicoidal cu injecție de ulei.
Compresoare cu injecție de ulei thumb|upright=1.5|Schema unei instalații cu compresor elicoidal Într-un compresor elicoidal cu injecție de ulei uleiul este introdus Workflow - oil injected air compressor în camerele de comprimare pentru a ajuta la etanșare și a asigura răcirea gazului. Uleiul este separat de gazul refulat, răcit, filtrat și reciclat. Uleiul captează particulele nepolare din gaz, reducând eficient concentrația de particule din gazul comprimat. Este un fapt obișnuit ca o parte din uleiul din compresor să fie antrenat în aval de compresor în fluxul de gaz comprimat. În multe aplicații, acest lucru este rezolvat prin vase de coalescență/filtrare. Technical Centre Discusses oil-flooded screw compressors including a complete system flow diagram. Uscătoarele de aer comprimat dotate cu cu filtre de coalescență interne reci sunt concepute pentru a elimina mai mult ulei și apă decât filtrele de coalescență aflate în aval de uscătoarele de aer, deoarece, după ce aerul este răcit și umiditatea este îndepărtată, aerul rece este utilizat pentru a răci aerul aspirat, ceea ce reduce încălzirea aerului comprimat. În alte aplicații, acest lucru este remediat prin utilizarea unor rezervoare tampon care reduc viteza locală a aerului comprimat, permițând uleiului să se condenseze, să iasă din fluxul de aer și să fie eliminat din sistemul de aer comprimat prin intermediul echipamentelor de gestionare a condensului.
Compresoarele elicoidale cu injecție de ulei sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații, inclusiv comprimarea aerului, răcirea gazelor, prelucrarea hidrocarburilor și utilizarea energiei din surse de căldură cu nivel termic scăzut. Gama dimensiunilor se întinde de la compresoare de aer mici, pentru ateliere, până la compresoare industriale grele, de 8400 kW, cu presiuni de ieșire de până la 60 bar. Noile compresoare de aer elicoidale cu injecție de ulei consumă mai puțin de 5 mg de ulei la 1 m3N de aer comprimat.
Lubrifianți Uleiul PAG este polialchilen glicol, numit și . Unele versiuni pot fi folosite în alimentație și sunt biodegradabile. Lubrifianții PAG sunt utilizați de cei mai mari doi producători de compresoare de aer elicoidale din SUA Compresoarele cu injecție de ulei PAG nu sunt utilizate pentru vopsirea prin pulverizare, deoarece uleiul PAG va dizolva multe dintre vopsele. Vopselele din rășină epoxidică bicomponent cu întărire prin reacție sunt rezistente la uleiul PAG.