无油螺杆空压机通过两级螺杆转子压缩空气，通过水气分离器祛除压缩后空气中的含水。同时因为无喷油冷却，一般配置了预冷却器、中间冷却器、后冷却器对压缩空气降温，达到规定要求的排气温度。在转子的轴部通过性能优良的轴封防止润滑油泄漏至压缩空气中，以达到真正的无油。
双螺杆空压机的螺旋转子间采用精密齿轮，配合高精度加工工艺，保证阴阳转子间完美啮合，并且不直接接触。为达到螺旋转子所需的机械性能要求和耐腐蚀要求，转子一般采用高性能合金钢，表面喷涂改性特氟龙材料，在保证优良机械性能的同时，保证了表面的耐腐蚀性。也有采用不锈钢制作螺旋转子的，但不锈钢转子间相对间隙较大，使设备效率较低。
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主机工作原理
（1）吸气
随着螺杆的转动，气体通过吸气口进入螺杆齿槽。当星轮与螺杆齿槽啮合时，星轮齿面将机体与螺杆齿槽所形成的空间密闭，形成压缩腔，完成了吸气过程。
（2）压缩
随着螺杆的旋转，压缩腔的体积不断减小，气体被压缩，当压缩腔的前沿与排气口连通时完成了压缩过程。
（3）排气
腔前沿与排气口接通后便开始排气，直到压缩腔完全通过排气口后，完成排气过程。由于两个星轮在螺杆的两通过排气口后，完成排气过程。由于两个星轮在螺杆的两侧对称布置，当螺杆旋转一周时，他的每一个齿槽都完成两次吸气—压缩—排气的循环过程，因此，螺杆的6个齿槽就能完成12次上述循环过程。