第14讲 涡旋式制冷压缩机

涡旋式压缩机是回转式压缩机的一种，是指由一个固定的渐开线静涡旋盘和一个呈偏心回转平动的渐开线运动涡旋盘组成可压缩容积的制冷压缩机。第14讲涡旋式与滚动转子式制冷压缩机一、涡旋式制冷压缩机化学工业出版社年，但由于难以制造出高精度的涡旋形状，缺乏实用而可靠的驱动机构，摩擦磨损问题不能妥善解决，直到80年代初才在日本首次应用到制冷及空调领域中。因此，目前还是一种较为新型的制冷压缩机。20世纪90年代，涡旋式制冷压缩机的系列化产品相继问世。化学工业出版社（１）基本结构主要由静涡旋盘、动涡旋盘、机座、防自转机构十字滑环及曲轴等组成。（２）工作原理利用动涡旋盘和静涡旋盘的啮合，形成多个压缩腔，随着动涡旋盘的回转平动，使各压缩腔的容积不断变化来压缩气体。涡旋式制冷压缩机工作过程示意图a)=0b)=90c)=180d)=2701—压缩室2—进气口3—动盘4—静盘5—排气口6—吸气室7—排气室8—压缩室外圈部分刚好封闭，此时最外圈两个月牙形空间充满气体，完成了吸气过程（阴影部分）。随着动涡旋盘的运动，外圈两个月牙形空间中的气体不断向中心推移，容积不断缩小，压力逐渐升高，进行压缩过程，图b所示位置。当两个月牙形空间汇合成一个中心腔室并与排气口相通时,如图c所示，压缩过程结束，并开始进入排气过程，如图d所示，直至中心腔室的空间消失则排气过程结束，涡旋的外圈部分正进行着吸气过程。在涡旋式制冷压缩机中，吸气、压缩、排气等过程是同时和相继在不同的月牙形空间中进行的，外侧空间与吸气口相通，始终进行吸气过程。工作过程如下图所示。在图a所示位置，涡旋密封接触线在左右两侧，涡旋（３）主要结构类型1）立式全封闭涡旋式制冷压缩机2）卧式全封闭涡旋式制冷压缩机3）开启涡旋式制冷压缩机。4）数码涡旋式制冷压缩机。数码涡旋式制冷压缩机在运行时，顶上的静涡旋盘允许向上移动大约1mm。升起顶上的静涡旋盘使其无法产生压缩，从而使压缩机无制冷剂通过。数码码涡旋式制冷压缩机实现能量调节的原理是不断变换顶部静涡旋盘升起和啮合。负载状态时间和卸载状态时间段长短的不同决定了压缩机的能量调节量。（4）涡旋式制冷压缩机的特点①相邻两室的压差小，气体的泄漏量少；②由于吸气、压缩、排气过程是同时连续地进行，压力上升速度较慢，因此转矩变化幅度小、振动小；③没有余隙容积，故不存在引起输气系数下降的膨胀过程；④无吸、排气阀，效率高，可靠性高，噪声低；⑤由于采用气体支承机构，故允许带液压缩，一旦压缩腔内压力过高，可使动盘与静盘端面脱离，压力立即得到释放；⑥机壳内腔为排气室，减少了吸气预热，提高了压缩机的输气系数；⑦涡线体型线加工精度非常高，必须采用专用的精密加工设备；⑧密封要求高，密封机构复杂。滚动式转子制冷压缩机也称滚动活塞式制冷压缩机，或固定滑片压缩机，是一种容积型回转式压缩机。它是依靠偏心安设在气缸内的滚动转子在圆柱形气缸内作滚动运动和一个与滚动转子相接触的滑板的往复运动实现气体的吸入、压缩和排出的制冷压缩机。二、滚动转子式制冷压缩机（１）基本结构立式全封闭滚动活塞式制冷压缩机立式双缸全封闭滚动活塞式制冷压缩机（２）工作原理当转子转动时，滑片作径向往复运动，而其下端始终紧贴在转子表面上。滑片将月牙形空间分成两个部分，当转子转动时，吸、排气腔的容积都在不断变化，吸气腔不断增大，排气腔不断缩小，当转子转到最高点时，吸气腔达最大值，而排气腔缩小为零。不设吸气阀，吸气开始的时机和气缸上吸气孔口位置有严格的对应关系，不随工况的变化而变动。由于设置了排气阀，压缩终了的时机将随排气管中压力的变化而变动。上图a为压缩工作过程开始时的状态。此时，转子和气缸壁之间的密封线刚移过吸气口，滑板左侧已充满进气的空间容积开始缩小，其右侧的容积则开始下一工作循环的吸气过程。上图b为压缩过程结束、排气过程开始时的状态。此时，滑板左侧空间容积的缩小已使制冷剂气体的压力升高到一定程度，从而顶开排气阀开始了排气过程。同时，滑板右侧的空间容积仍在不断增大，处于吸气过程之中。上图c所示为排气过程结束时的状态。此时，气缸和转子之间的密封线刚移过排气口，滑板左侧的空间容积已缩小为一个很小的“死隙”（实际上“死隙”几乎充满了润滑油），排气过程结束。滑板右侧的空间容积仍在继续进气。当转子继续旋转，达到图d所示的位置时，转子与气缸的密封线和滑板与转子的密封线重合，达到理论最大吸入容积，下一循环的吸气结束（实际上排出口至滑板间的“死隙”为润滑油占据，不能进气）。转子再转过一个很小的角度即回到图a所示的位置，工作过程将重复进行。在这一过程中，转子又扫过了滑板与吸入口之间的“死隙”，将已吸入气缸的一小部分气体从吸入口排出，使气缸的理论输气量变小。（３）主要类型1）全封闭滚动活塞式制冷压缩机上面右图为一台较典型的立式全封闭滚动活塞式制冷压缩机结构，压缩机的气缸18位于电动机的下方，制冷剂气体由进气管16进入气液分离器14，然后由机壳下部直接吸入气缸，以减少吸气的有害过热。气液分离器起气液分离、储存制冷剂液体和润滑油及缓冲吸气压力脉动的作用。经压缩后的高压气体由排气阀12、排入机壳内，再经电动机转子4和定子5间的空隙从机壳的顶部排气管1排出，并起到了冷却电动机的作用。润滑油贮存在机壳的底部。在偏心轴6的下端设有油泵，靠旋转时离心力的作用，将润滑油沿偏心轴油道压送至各润滑点。气缸与机壳焊接在一起使之结构紧凑，用平衡块2消除不平衡的惯性力。电动机定子与机壳紧密配合，使机壳成为电动机的散热面。对于高转速压缩机（变频压缩机），可采用双缸滚动活塞式压缩机，以减小其振动。2）开启滚动活塞式制冷压缩机薄壁弹性套筒12等组成。滚动转子外面套有一钢制薄壁弹性套筒，套上钻有小孔，以增加转子与气缸壁之间的密封性能。压缩机的轴通过联轴器与电动机的轴直接联接，轴伸出机体部位装有摩擦环式机械密封装置。压缩机的润滑是依靠吸、排气压力差来进行的。压缩机起动后，装在曲轴另一端的离心阀被打开，油从油分离器出来，经油冷却器、油过滤器及离心阀后，分别进入各润滑表面及轴封处，然后聚集在气缸下部的空腔中，通过浮球阀2进入压缩机的吸气腔，随制冷剂气体一起排至油分离器，分离下来的油继续循环使用。对于大、中型滚动活塞式制冷压缩机，一般做成开启式，如下图所示。主要由带冷却水套的气缸体6、滚动转子11、滑板7、圆柱导向器5、排气阀8、1－油面指示器；2－浮球阀；3－吸入管；4－密封条；5－圆柱导向器；6－气缸体；7－滑板；8－排气阀；9－气缸；10－排出管；11—滚动转子；12－弹性套筒优点：①结构简单，体积小，重量轻，同活塞式压缩机比较，体积可减小40％～50％，重量也可减轻40％～50％；②零部件少，特别是易损件少，与活塞式压缩机比较零件数减少40%左右且，零部件的几何形状简单，便于加工及流水线生产。同时相对运动部件之间的摩擦损失少，因而可靠性较高；③仅滑片有较小的往复惯性力，旋转惯性力可完全平衡，因此振动小，运转平稳、可靠；④没有吸气阀，余隙容积小，减小了吸气有害过热，所以效率高。但其加工及装配精度要求高。缺点：只利用了气缸的月牙形空间，密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大，气缸容积利用率低；转子和气缸的间隙应严格保证，否则会显著降低压缩机的可靠性和效率，因此，加工精度要求高；相对运动部位必须有油润滑；用于热泵运转时则制热量小。在电冰箱中使用小型滚动转子压缩机的越来越多，而在空调器中有完全取代活塞式压缩机的趋势。本讲重点1.离心式压缩机能量调节方法2.涡旋式制冷压缩机的工作原理3.滚动转子式制冷压缩机4.作业P161：8、9、10测验活塞式、螺杆式、离心式、涡旋式、滚动转子式压缩机哪些设吸气阀和排气阀？