1、渦旋式制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu).工作過程及特點(diǎn)渦旋式制冷壓縮機(jī)的熱力性能渦旋式制冷壓縮機(jī)密封及防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 渦旋式制冷壓縮機(jī)的輸氣量調(diào)節(jié)1渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)、工作過程及特點(diǎn)工作原理渦旋壓縮機(jī)是一種新型、節(jié)能、省材和低噪的 容積型壓縮機(jī)，其工作原理是利用動(dòng)、靜渦旋 盤的相對(duì)公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成封閉容積的連續(xù)變化， 實(shí)現(xiàn)壓縮氣體的目的。主要用于空調(diào).制冷、一般氣體壓縮以及用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器和真空泵等場(chǎng)合，可在很大范內(nèi)取代傳統(tǒng)的中、小型往復(fù)式壓縮機(jī)。7百、基本結(jié)構(gòu)及工作過程 七基本結(jié)構(gòu)1-靜渦盤2-動(dòng)渦盤3-機(jī)體4-十字聯(lián)接環(huán)5-曲軸6-吸氣口渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)7-排氣孔主要零部件防自轉(zhuǎn)機(jī)植主軸機(jī)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):兩個(gè)具有雙函

2、數(shù)方程 型線的動(dòng)渦盤和靜渦過程模擬盤相錯(cuò)180。對(duì)置相互 嚙合，其中動(dòng)渦盤由 一個(gè)偏心距很小的曲 柄軸驅(qū)動(dòng)，并通過防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)約束，繞靜 渦盤作半徑很小的平 面運(yùn)動(dòng)，從而與端板 配合形成一系列月牙 形柱體工作容積。整機(jī)向旋式雖絡(luò)i用L立式背壓腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：利用排氣來冷 卻電機(jī)，同時(shí)為平衡 動(dòng)渦旋盤上承受的軸 向氣體力而采用背壓 腔結(jié)構(gòu)，另外機(jī)殼內(nèi) 是高壓排出氣體，使 得排氣壓力脈動(dòng)小， 因而振動(dòng)和噪聲都很 小。背壓腔如何實(shí)現(xiàn)軸向力的平衡?在動(dòng)渦旋盤上開背壓孔，背壓孔與中間壓 力腔相通，從背壓孔引入氣體至背壓腔， 使背壓腔處于吸、排氣壓力之間的中間壓 力。通過背壓腔內(nèi)氣體作用于動(dòng)渦旋盤的 底部，從而

3、來平衡各月牙形空間內(nèi)氣體對(duì) 動(dòng)渦旋盤的不平衡軸向力和力矩。高壓外殼的特點(diǎn)：1 吸氣溫度加熱損失少；2. 排氣脈動(dòng)小；3. 啟動(dòng)時(shí)冷凍機(jī)油發(fā)泡。吸氣莊力 （低壓力）中阿壓力捋T壓力（離壓力）111 - lilll IIIMMUli： I： 低壓外殼的特點(diǎn)：1 吸氣溫度易過熱；2壓縮機(jī)不易產(chǎn)生液擊;3.內(nèi)畫電動(dòng)機(jī)效率較高。S 5-5 »iC0WMMW>Cff孰« 2£ 拿、一一 初貝S 承一”千7 氣9- I癢制io-hukh劍飢料a-a口體小一統(tǒng)»i>侖rn臥式ni5 6汽鼻空式fK第機(jī)2機(jī)売 3-冷氣.篝 4-)»»(6孚

4、會(huì)廉7-工I祇Rft» 9一電01測(cè)合10-MWb*12祇用 】9一球圧聯(lián)挨0汽車空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)單渦旋與雙渦旋壓縮機(jī)谷輪柔性渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展<谷輪柔性渦旋壓縮機(jī)數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)啜r管動(dòng)渦板盤運(yùn)動(dòng)部件的減少改善了整機(jī)的可靠性軸向和徑向柔性容許渦旋雙向分開.提供出色的抗液擊能力 內(nèi)畫式過熱.過壓和過電流保護(hù)全世界范圍內(nèi)有超過4千萬柔性渦旋壓縮機(jī)安裝運(yùn)行 。谷輪數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)基于谷輪柔性渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)采用了簡(jiǎn)單常用的機(jī)電設(shè)計(jì)進(jìn)行容量調(diào)節(jié) 據(jù)統(tǒng)計(jì).數(shù)碼渦旋現(xiàn)場(chǎng)故障率為百萬分之二十谷輪強(qiáng)熱型數(shù)碼渦旋熱泵壓縮機(jī)柔性噴氣增焙設(shè)計(jì) 全面徹底的材料兼容性和時(shí)效試驗(yàn) 瞬氣増焙過程提供了充分的渦旋

5、冷卻采用“軸向柔性”浮動(dòng)密封 技術(shù)，將一活塞安裝在頂部 定渦旋盤處，活塞頂部有一 調(diào)節(jié)室，通過0.6mm直徑的排氣孔和排氣壓力相連通， 而外接PWM閥（脈沖寬度調(diào) 節(jié)閥）連接調(diào)節(jié)室和吸氣壓 力。PWM閥處于常閉位置時(shí), 活塞上下側(cè)的壓力為排氣壓 力，一彈箕力確保兩個(gè)渦旋 盤共同加載。PWM閥通電時(shí), 調(diào)節(jié)室內(nèi)排氣被釋放至低壓動(dòng)頂部定渦旋盤上移，該動(dòng) 作使動(dòng)、定渦旋盤分隔，導(dǎo) 致無制冷劑通過渦旋盤。數(shù)碼渦旋的調(diào)制機(jī)構(gòu)卸載（0）零能力負(fù)載（1）全能力例1:20%輸出秒 秒例2: 50%輸出 全施力數(shù)碼渦旋的優(yōu)點(diǎn)-高效.舒適起居室（開）餐廳（關(guān)）臥室（開）1、壓縮機(jī)低溫制熱可靠性要求: 在低溫環(huán)境下

6、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)不過熱在低溫環(huán)境下繼續(xù)回油2、壓縮機(jī)低溫制熱舒適性要求: 有足夠的制熱3、壓縮機(jī)低溫制熱經(jīng)濟(jì)性要求: 高 COP用于冷凍系統(tǒng)中的系統(tǒng)流程圖:對(duì)壓縮過程進(jìn)行中間補(bǔ)氣的經(jīng)濟(jì)器運(yùn)行方式，是解決 渦旋壓縮機(jī)在低溫工況下運(yùn)行時(shí)，由于壓比過高導(dǎo)致 排氣溫度過高的有效方法。渦旋壓縮機(jī)的工作過程渦旋壓縮機(jī)在主軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間內(nèi),其吸氣、壓縮、排氣三個(gè)工作過 程是同時(shí)進(jìn)行，外側(cè)空間與吸氣口相通,始終處于吸氣過程，內(nèi)側(cè)空 間與排氣口相通，始終處于排氣過程。I三旋邏縮機(jī)的特點(diǎn)相鄰兩壓縮室壓差小，可使氣體泄漏量減少。由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，故壓力上 升速度較慢，因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小、振動(dòng)小；同時(shí)沒

7、有 余隙容積，故不存在引起容積效率下降的膨脹過程。無吸、排氣閥，效率高，可靠性高，噪聲低。離番秀型彎嚐審対藍(lán)聲脣鷲簷劇囂畫號(hào)伝力器鱷 釋放。機(jī)殼內(nèi)腔為排氣室，減少了吸氣預(yù)熱，提高了壓縮機(jī)容 積效率。擊于壓扁氣使由外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，可進(jìn)行噴液冷卻和中間補(bǔ) 氣，實(shí)現(xiàn)經(jīng)訴器運(yùn)行。渦旋體型線加工精度非常高，其端板平面的平面度、 端板平面與渦旋體側(cè)壁面的垂直度須控制在微米級(jí), 必須采用專用的精密加工設(shè)備以及精確的調(diào)心裝配 技術(shù)。限制其應(yīng)用范圍：目前僅用于功率在115kW的空調(diào)器中密封要求高，密封機(jī)構(gòu)復(fù)雜。由于無氣閥，壓縮腔內(nèi)部會(huì)形成過壓縮和欠壓縮。三種類型壓縮初比較:在中、小型空調(diào)機(jī)中.往復(fù).渦旋.滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式

8、三類壓縮機(jī) 井存，但各有不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，下面從效率、噪音、旅動(dòng)尊 幾方面對(duì)這三種壓縮機(jī)進(jìn)行比較：壓縮機(jī)類別 比較項(xiàng)目渦旋式壓縮機(jī)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)往復(fù)式壓縮機(jī)離壓到低壓泄有泄露有泄露（最大）吸氣閥阻力無有排氣閥阻力有有頂端余隙容積較小有能效比2.92.62.6以下9010510060400100零部件數(shù)豈40601008575100工作精度最高高般、渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及研究現(xiàn)狀渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展歷史20世紀(jì)70年代高精度數(shù)控銃床的涌現(xiàn)和世界能源危1905年 法國(guó)人Leon Creux首先提出渦旋機(jī)械的工作 原理，并申謂美國(guó)專利。但由于渦旋體加工困難、 軸向力不能穩(wěn)定平衡、防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不靈活、密封機(jī)

9、 構(gòu)不完善等原因，難以實(shí)用化。機(jī)的加劇，促進(jìn)了渦旋壓縮機(jī)的發(fā)展。此時(shí)美國(guó)的 Arthur D Little公司成功開發(fā)出壓縮氮?dú)獾臏u旋 壓縮機(jī)，并應(yīng)用在遠(yuǎn)洋海輪上，標(biāo)志著渦旋壓縮機(jī) 實(shí)用化年代的到來。80年代渦旋壓縮機(jī)首先被日本在制冷和空調(diào)領(lǐng)域取得商 業(yè)應(yīng)用，在81年，日本Sanden （三電）推出柜式空調(diào)壓縮機(jī)，并相繼推出柔性渦旋和數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)。用渦旋壓縮機(jī)；82年，Sanden推出汽車空調(diào)用渦旋壓 縮機(jī)；87年，Cope I and （谷輪）開始生產(chǎn)空調(diào)用渦旋90年代 渦旋壓縮機(jī)的系列化產(chǎn)品相繼問世，日本松下電 器生產(chǎn)家用空調(diào)小型全封閉渦旋壓縮機(jī)；東芝推出列 車空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)；Carr

10、ier公司推出在冷水機(jī)組上 并聯(lián)使用的渦旋壓縮機(jī)；渦旋空氣壓縮機(jī)也得到一定 的發(fā)展。制空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)主要生產(chǎn)廠家功率在0. 7515k*之間，一般為35kW）代后期最先推出數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)，截止至2002年，全球美國(guó)Cope I and是全球最大渦旋壓縮機(jī)制造商，并于90年累計(jì)有2800萬臺(tái)Cope I and制造的渦旋壓縮機(jī)，在全球， 其生產(chǎn)的渦旋壓縮機(jī)年總產(chǎn)量約為600萬臺(tái)，使用的冷媒有R22、 R407C、 R410A和R404A。Car lyleCarrier （開利）于92年開始推出產(chǎn)品，目前 年產(chǎn)量已達(dá)100萬臺(tái)，主要生產(chǎn)29HP渦旋壓縮機(jī)。Trane （特靈）于92年開始生產(chǎn)7.

11、5-15HP渦旋壓縮機(jī)。 Danfoss Maneurop （丹福斯）92年推出7. 530HP渦旋 壓縮機(jī)，已經(jīng)有R22、R407C、R134a和R410A生產(chǎn)線。日本 Dai kin （大金）、Hitachi （日立）* Matsushita Mitsubishi Electric、MHI、Sanden （三電）、Sanyo （三洋）和Toshiba-Carrier （東芝-開利），在數(shù)量上 沒有一家可以與Copeland競(jìng)爭(zhēng)。韓國(guó) Century生產(chǎn)5款155.0HP的渦旋壓縮機(jī)，LG Electronics （LG電子）在世界各地的工廠都已經(jīng)有渦 旋式生產(chǎn)線準(zhǔn)備上市。中國(guó) 美的、海爾、

12、蘇州Copeland,西安的大金，廣州的萬寶（依托日立技術(shù)），大連Sanyo有渦旋機(jī)生產(chǎn)。研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)渦旋體型線的研究開發(fā)：?jiǎn)我恍途€、修正型線、 組合型線、通用型線。擴(kuò)大制冷容量：變頻渦旋機(jī)、數(shù)碼渦旋機(jī)、雙作用 渦旋機(jī)、雙機(jī)共用同一機(jī)殼渦旋機(jī)等。擴(kuò)大應(yīng)用范渦旋式空壓機(jī)、渦旋式發(fā)動(dòng)機(jī)等。開發(fā)低溫用渦旋機(jī)、渦旋式真空泵、理論研究進(jìn)一步深入：計(jì)算機(jī)模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)，建 立各翌模型（如各種泄露模型、傳熱模型、摩擦損失 模型莓）排氣孔口軸形狀和位置，背壓孔的夭小、位 置及背壓壓力的高低等，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。5-2渦旋壓縮機(jī)的熱力性能渦旋壓縮機(jī)的幾何理論典型型線及主要幾何參數(shù)圓漸開線易加工，常用型線議

13、飜鵜蹩動(dòng)叭圓的漸開線方程直線上任一點(diǎn)A的軌跡AKJx = "cos 妙+ a) + 0sin 妙+a)y =”sii(0 + a)-0cos+a)開線L發(fā)生線邑一 Ka漸開線初始角,B漸開線展角，一漸開角,半徑。基圓渦旋盤實(shí)物渦旋盤毛坯（1）合金鑄鐵（Cu-Cr-M。合金鑄鐵）Cu減小渦旋盤表面粗糙度Cr、Mo改善鑄鐵內(nèi)在性能，提高硬度和韌性(2)優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵(HT15. HT20、HT25)鋁合金（主要是硅鋁合金，硬度要求）（4）粉末冶金件（耐磨，但不易加工）渦旋體的漸開線方程考慮到渦旋體應(yīng)有一定的壁厚七及渦旋內(nèi)外壁初始角不同（+a、-a ）,渦旋內(nèi)、外壁漸開線方程為:Jx. = r

14、cos( +a)+0siiX0 +a)I/+a)0cos(0 +a)J兀,=rco, - a)+ 札 sin(0 - a)IK =尸品心,_a)-色- a)渦旋壓縮機(jī)的主要渦旋參數(shù)基元半徑r漸開線起始角a渦旋體壁厚22ra 渦旋體節(jié)距P=2 n r渦旋體高度h壓縮腔室對(duì)數(shù)N渦旋數(shù)沖加/4壓縮室容積和吸氣容積壓縮室容積將再個(gè)相同渦旋參數(shù)的渦旋體中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)1聖。,再平移回 $f¥SR=O. 5 (P-2t)=r(n-2a)的距離,使兩渦旋體相互相切接 可以形成若干對(duì)月牙形空間，稱此空間為渦旋式壓縮機(jī)壓縮 室容積。壓縮室容積二月牙形面積X渦旋體高度由于不同壓縮室月牙形面積不同，因此對(duì)于壓

15、縮腔室對(duì)數(shù)為3 時(shí)，所形成的三對(duì)月牙形面積從內(nèi)到外其壓縮室容積須分別計(jì)算。中心壓縮室容積：V產(chǎn)S4 (S(中心壓縮室投影面積)其它壓縮室容積：V!=nP(p-2t) (2i-1-e/n)h(i壓縮室從內(nèi)到外的編號(hào)數(shù)，匸2. 3)11吸氣容積Vs4定義當(dāng)動(dòng)渦旋體轉(zhuǎn)角0=0°時(shí)，嚴(yán)外圈壓縮室容積定義為 吸氣容積。亠計(jì)算公式N對(duì)壓縮腔渦旋壓縮機(jī)吸氣容積為(注意0=0): 由Vj=nP(P-2t) (2i-1-e/n)h 得吸氣容積Vs為： Vs = n P (p-2t) (2N-1)h二、熱力性能參數(shù)分析實(shí)際輸氣量理論輸氣:qrl=6(hiVs = 6i 7iP(P- 2t )(2N -1

16、 )h (m3 / h) 實(shí)際輸氣量：Qva = %q 譏式中：nv容積效率，且n v=v 卩入丁入In轉(zhuǎn)速，r / mine亠渦旋壓縮機(jī)無余隙容積中的氣體向吸氣腔的膨脹過程: 故 =1o渦旋壓縮機(jī)無吸氣閥，吸氣壓力損失小，故有較高壓 力系數(shù)入p=1 O“渦旋壓縮機(jī)的吸氣室在外側(cè)直接駿氣，另外中心室與 吸氣室通過史間壓縮室隔開，吸氣加熱不大，另外裟 速高，故溫度系數(shù)入T近似為1。“渦旋壓縮機(jī)各壓縮室間壓力差不大，故泄漏量較小。結(jié)論：一般渦旋壓縮機(jī)容積效率較高，大概在 90%98% 之間。軸功率理論比功：理論比功3“可表示成：%=力弘一/()式中：hw hs0壓縮氣體終了、開始焰值。實(shí)際指示功：

17、%wi =a空調(diào)用渦旋枷i大約在75%左右.指示功率:P _ %叫'360%軸功載.：%其中空調(diào)用渦旋壓縮航機(jī)械效 率 一般為必左右。影響渦旋壓縮機(jī)性能的主要因素分析動(dòng)力功耗方面造成渦旋壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)輸入功率偏大的原因在實(shí)際關(guān)）；（2）壓縮機(jī)工作過程引起的功率消耗等。分析如下：、機(jī)械摩擦并發(fā)生相對(duì)滑壓繩機(jī)工作時(shí)，動(dòng)、定盤之間，防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與配合鍵 槽殳間，曲軸與主、副軸承之間* 動(dòng)等，不可避免地產(chǎn)生摩擦損失。動(dòng)盤與定盤之間的摩擦損失XT動(dòng).定盤間的摩擦損失指的是壓縮機(jī)工作腔內(nèi)的摩擦 損失，主要有：（1）動(dòng).定盤的渦旋線、齒頂、理的加工精度、平 面度、位置度等沒有達(dá)到要求造成1（2）壓縮蟻機(jī)

18、舍塵量較高，或固體塵埃（如焊渣、 加工余屑等）顆轉(zhuǎn)直徑過大造成。影擁翱1 零坐甘腔內(nèi)異常摩撩嚴(yán)盍?xí)r甚至防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與各配合鍵槽之間的摩擦損失防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要用于防止動(dòng)盤自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在壓縮機(jī)工 作過程中，防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在機(jī)架和動(dòng)盤上分別沿垂直 方向上與鍵槽滑動(dòng)配合，在滑動(dòng)過程中產(chǎn)生滑動(dòng)摩 擦損失。(1) 十字鍵或鍵槽的垂直度、平行度、光潔度、平 面度超差較大時(shí)，會(huì)增大摩擦，加大功耗；支撐面接觸的，故在運(yùn)動(dòng)過程中也會(huì)產(chǎn)生摩撩損失。(2) 立式渦旋壓縮機(jī)防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是直接與機(jī)架上的丄上 曲軸與主、副軸承之間的摩擦損失電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力是通過曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過軸承帶動(dòng)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)來完成吸氣.壓縮、排氣的過程。由于曲軸中心線

19、與滑動(dòng)軸承的中心線重合非常困難，而且由于加工誤差和裝配誤差的影響，曲軸和軸承常常是偏心的,而產(chǎn)生的摩擦損失也是必然的。潤(rùn)滑油的影響運(yùn)動(dòng)部件各摩擦面、嚙合面都必須有足夠的潤(rùn)滑，才 能保證壓縮機(jī)安全.可靠、高效的工作，潤(rùn)滑不良， 會(huì)加劇運(yùn)動(dòng)部件的磨損。在制冷壓縮機(jī)中，不論是強(qiáng)制還是自然冷卻，潤(rùn)滑油 總是衽冷卻后由上油孔或上油管進(jìn)入各摩擦面，吸 收十字環(huán)、工作腔、軸承等處的熱量，隨高壓氣體 經(jīng)排氣口排出，從而保證壓縮機(jī)正常工作。流體阻力動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)引起的流動(dòng)阻力損失當(dāng)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，因其背面受中回壓力腔中流體（包括 氣體、氣體和潤(rùn)滑油的混合物）阻礙,會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)阻 力損失，阻力大小與動(dòng)盤背部結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、旋轉(zhuǎn) 角度及流體密度有關(guān)。平衡塊的流動(dòng)阻力損失平衡塊所在空間是