The paper describes the construction and operation of the built-in volume capacity regulator for single-rotor screw compressor (SSC) with a circumferential cuto

Reliable and energy-efficient capacity control in high-pressure single-rotor screw compressors requires precise regulation of adjustable ring mechanisms operating under combined gas and thermal loading. Thermo-mechanical deformation, friction-induced torque demand, and stress concentration near discharge windows significantly influence structural integrity, clearance stability, and actuation performance. This study presents an integrated thermo-structural and analytical investigation of a regulating ring system with a hydraulic wedge-groove drive concept. Three groups of geometric variants (nine configurations total) were analyzed using coupled Steady-State Thermal and Static Structural finite element modeling in ANSYS 19.2. Thermal asymmetry between suction (22 °C) and discharge (120 °C) regions produced peak thermally induced deformation of 0.17–0.18 mm, consuming up to 60–70% of nominal operating clearance. Neglecting thermal effects underestimated peak thermally induced structural deformation of the regulating ring by 12–15%. Among the configurations, variant 2b provided the most balanced response, reducing peak equivalent stress by 12–15% and required actuation torque by 8–11%. An analytical model for friction torque and driving force was derived based on distributed contact pressure. The results reveal quadratic sensitivity of torque to contact radius and strong dependence on groove geometry. The proposed framework supports reliable clearance design and efficient actuation in heavy-duty rotating machinery.

Цель. В условиях сокращения применения хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления повышение эффективности холодильных машин, использующих натуральные хладагенты, является весьма актуальной задачей. Так, например, цикл бустерной холодильной машины на СО2 может быть оптимальным для сфер коммерческого холода, климатехники и тепловых насосов, но требует адаптации к регионам с жарким климатом. Целью исследования также является и систематизация возможных способов совершенствования спиральной технологии, как залог повышения эффективности бустерных холодильных машин. Такие решения уже апробированы за счёт использования эжектора и параллельного сжатия, что повышает эффективность использования транскритического цикла. Метод. Применение спирального компрессора в транскритическом цикле, может являться хорошей альтернативой данным способам. Подобное решение, несколько улучшает технико-экономические показатели холодильной машины, в большей части снижая капитальные и эксплуатационные затраты. Рассматривая перспективу повышения эффективности бустерной системы со спиральным компрессором, следует обратиться к вопросу оптимизации характеристик компрессора. Данную задачу можно отнести к разряду повышения эффективности холодильной машины за счёт её внутренних характеристик. Результат. Рассмотрен концептуальный подход к решению данной проблемы на основе системного анализа влияния характеристик компрессора, как основного энергоёмкого элемента холодильной машины, на параметры её работы. Вывод. Разработка концептуальной модели позволяет идентифицировать степень влияния различных факторов на работу спирального компрессора, повысить адекватность математической модели за счёт выбора определяющих факторов, использовать необходимые методики расчёта.