Винтовые холодильные компрессоры относятся к объемным роторным компрессорам (сжатие газа производится в замкнутом объеме) с обкатываемыми профилями зубьев роторов. Основными рабочими органами винтового холодильного компрессора являются роторы, на которых нарезаны винтовые зубья. Роторы размещены в цилиндрических расточках корпуса компрессора и совершают вращательное движение.
Винтовые компрессоры могут быть маслозаполненными (в парные полости которых на стороне сжатия подается значительное количество масла), сухого сжатия и с впрыском в парные полости жидкого холодильного агента. Винтовые холодильные компрессоры могут быть одно- и двухроторными; сальниковыми и бессальниковыми, вертикального и горизонтального исполнений.
В холодильной технике применяют в основном винтовые маслозаполненные двухроторные компрессоры. Винтовой двухроторный компрессор состоит из следующих основных деталей: корпуса, двух роторов, опорных и упорных подшипников, поршней для уравновешивания осевых сил и привода регулятора производительности. Роторы (винты) представляют собой цилиндрические косозубые крупномодульные шестерни с зубьями специального профиля. Профили зубьев парных винтов при взаимной обкатке сопрягаются теоретически без зазора. При вращении винтов вершины зубьев описывают цилиндрические поверхности и образуют с корпусом также теоретически беззазорное сопряжение.
Рабочий цикл винтового компрессора имеет четыре фазы: всасывание, перенос, сжатие и нагнетание.
Всасывание. Газ через всасывающее окно заполняет впадины между зубьями роторов при их вращении и выходе зубьев из зацепления. Процесс всасывания продолжается до тех пор, пока кромки зубьев ведущего и ведомого роторов, ограничивающие объем впадины между зубьями, совместятся с кромками окна всасывания. Объем впадин между зубьями ведомого и ведущего роторов носит название парной полости.
Перенос. В процессе дальнейшего поворота роторов газ переносится без изменения замкнутого объема парной полости в направлении окна нагнетания.
Сжатие. Давление газа повышается за счет уменьшения замкнутого объема парной полости при вращении роторов. Процесс сжатия продолжается до момента совмещения кромок зубьев ведущего и ведомого роторов, ограничивающих парную полость, с кромками окна нагнетания.
Нагнетание. Газ (вместе с маслом) из уменьшающегося объема парной полости нагнетается через окно нагнетания в нагнетательный патрубок. Если давление в конце сжатия меньше давления в нагнетательном патрубке, то происходит внешнее дожатие газа до давления нагнетания.
В корпус компрессора впрыскивается охлажденное масло, которое заполняет зазоры между роторами и корпусом, а также обеспечивает уплотнение по линии контакта соприкасающихся поверхностей зуба и впадины.