第四章渦旋式制冷壓縮機(jī).

1、第叨章渦坯式制冷壓縮機(jī)4.1 I作原理、工作過程及特點主要內(nèi)彖4.2渦旋式壓縮機(jī)的嚙合原理與型線4.3結(jié)構(gòu)4.4密封與防自轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)*4.5熱力過程4.6動力過程4.7安全保護(hù)4工作原理、工作過程及其特點渦旋式壓縮機(jī)簡介屈容積型（回轉(zhuǎn)式）壓縮機(jī)；由法國人發(fā)明，1905年在美國取得&利，1982年I本三電 公司生產(chǎn)出汽車空調(diào)用渦旋式壓縮機(jī)；為口前較新型的制冷壓縮機(jī)，廣泛用于570kW功率范圍。渦旋式制冷壓縮機(jī)1. 基本構(gòu)成渦旋式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示.它由運轉(zhuǎn)渦旋盤（動 盤）、固定渦旋盤（靜盤八機(jī)體、防自轉(zhuǎn)環(huán)、偏心軸等 零部件組成。動盤1和靜盤2的渦線呈漸開線形狀，安裝時使兩者中 心線距離一個

2、回轉(zhuǎn)半徑e,相位差180。這樣，兩盤嚙合 時，與端板配合形成一系列月牙形柱體工作容積.圖4-11渦旋式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)1-動盤2-靜盤3-機(jī)體4-防自轉(zhuǎn)環(huán)5-偏心軸6-進(jìn)氣口 7-排氣口渦旋制冷壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)回轉(zhuǎn)式：容積式壓縮機(jī)的一種，通過一個或幾個轉(zhuǎn)子在氣缸里 作回轉(zhuǎn)運動使得工作容積發(fā)生周期性變化。與往復(fù)壓縮機(jī)不同 的是，回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的工作容積在周期性擴(kuò)大和縮小的同時，其 空間位置也在變更。Scroll Compressor渦旋式制冷壓縮機(jī)2. 渦旋式制冷壓縮機(jī)的工作原理渦旋壓縮機(jī)的工作過程僅有進(jìn)氣、壓縮.排氣三個 過程，而且是在主軸旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)同時進(jìn)行的，外側(cè)空間 與吸氣口相通，始終處于吸氣過

3、程，內(nèi)側(cè)空間與排氣口 相通，始終處于排氣過程，而上述兩個空間之間的月牙 形封閉空間內(nèi)，則一直處于壓縮過程。因而可以認(rèn)為吸 氣和排氣過程都是連續(xù)的。渦旋壓縮機(jī)在 主軸旋轉(zhuǎn)一周 的時間內(nèi)，僅 有的進(jìn)氣、壓 縮.排氣三個 工作過程是同 時進(jìn)行的，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 終處于排氣過程圖4-12渦旋式壓縮機(jī)工作原理示意圖a) 0°位置 b) 90°位置 c) 180°位置 d) 270°位置1-壓縮室2-進(jìn)氣口 3-動盤4-靜盤4-排氣口 6-吸氣室7-排氣室8-壓縮室圖4-13渦旋式制冷壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)總圖1-曲軸

4、2、4-軸承3-密封5、15-背壓腔6-防自轉(zhuǎn)環(huán)7-排氣管8-吸氣腔9-吸氣管10-排氣口 11-機(jī)殼12-排氣腔13-靜盤14-動盤16-機(jī)架17-電動機(jī)18-潤滑油«55囲丈余IfMMAXffi 飢'一代 2殳卓、一 4-«4)n ，-広>«”子圧-代9一io-mcn«WM.n it-ttHcoeMMWi一氛* is作代奔臥式渦旋式制冷壓縮機(jī)3. 渦旋式制冷壓縮機(jī)的特點1）相鄰兩室的壓差小，氣體的泄漏量少。2）由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時連續(xù)地進(jìn)行，壓 力上升速度較慢，因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小、振動小。3）沒有余隙容積，故不存在引起輸氣系數(shù)

5、下降的膨脹過程。4）無吸、排氣閥，效率高，可靠性高，噪聲低。渦旋式制冷壓縮機(jī)5）由于采用氣體支承機(jī)構(gòu)，故允許帶液壓縮，一旦壓縮腔 內(nèi)壓力過高，可使動盤與靜盤端面脫離，壓力立即得到釋放。6）機(jī)殼內(nèi)腔為排氣室，減小了吸氣預(yù)熱，提高了壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)。7）渦線體型線加工精度非常高，必須采用專用的精密加工 設(shè)備。】一啜氣口禮8）密封要求高，密封機(jī)構(gòu)復(fù)雜。« m 肌誕式制宙動、靜渦旋體.曲軸.機(jī) 座、防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成；工作原理由動、靜兩個渦旋盤相錯 180°對置而成,它們在幾條 直線（橫截而上為幾個點） 上接觸并形成一系列月牙形 容積（基元容積）;動渦旋盤由一個偏心距很 小的曲柄軸騾動

6、，繞靜渦旋 盤¥動，兩者間的相對位置 靠安裝在動渦旋盤9固定部 件間的十字滑環(huán)保證。動、靜渦旋體型線均為螺旋形，動渦旋體相對靜渦旋體偏心 并相差180。対胃安裝。它們軸向在幾條直線上接觸，在動 靜渦旋休間形成一系列月才形空間，即基元容積。動渦旋休以靜渦旋體中心為旋轉(zhuǎn)中心作無自轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)平動，外 圈H牙形空問不斷向屮心移動，革元容積不斷縮小。工作原理靜渦旋體最外側(cè)開有吸氣扎，兒頂部端面中心開有排氣孔。制冷 劑氣體從吸氣孔進(jìn)入動、靜渦旋體間最外圈的月牙形空間，隨著動 渦旋體的運動，氣體被逐漸推向中心空間，其容積不斷縮小壓力不 斷升高，直至與中心排氣孔相通，高壓氣體被排出圧縮機(jī)。結(jié)構(gòu)與王穗低壓

7、氣體從機(jī)殼頂部吸氣管1直接導(dǎo)入渦旋板四周,封在月 I"牙形容積中，然后被壓縮：高壓氣體由靜渦旋體5的中心 排氣孔2進(jìn)入排氣腔4,并通過2建件.扌IF氣通道6被導(dǎo)入機(jī)殼下部去:営“ 冷卻電動機(jī)11，與潤滑油分謝"槪聲 后由排氣管19排出；n-Wffifl/I-字滑環(huán)18是I】、卜兩面設(shè)置“一林/ 互相垂直的兩對凸鍵的IWI環(huán)， 其作用是防止動渦旋體傾斜和14 W/ 口轉(zhuǎn)。背壓腔8的作用是平衡 軸面力和力矩:潤滑系統(tǒng)：壓羌供汕7功捋旋體&9-電is-tew12池S 5-3全対式壓暮機(jī)結(jié)購/13曲學(xué)5 "賓體6 柞!道4 一用氣證°】、門一電動機(jī)工作過

8、程（圖5-2）靜渦旋體屮心動渦旋體掙渦旋體動渦旋體屮心0=0°動渦旋體屮心位丁靜渦旋體屮心的右側(cè)，渦旋外圈部分剛好封 閉，此時最外圈兩個月牙形空間充滿氣體，完成了吸氣過程。工作過程OUU隨著曲軸轉(zhuǎn)動，動渦旋體作凹轉(zhuǎn)平動.動掙渦旋體保持良好嚙合.外圈兩個月牙 形空間中的氣體不斷向中心推移.容積不斷縮小，壓力逐漸升高，進(jìn)行壓縮過程。工作過程720°840°9601080當(dāng)兩個月牙形空間匯合成一個中心腔寄并與排氣孔相通時.壓縮過程結(jié)束.開始 進(jìn)入排氣過程，直至中心腔空的空間消失，排氣過程結(jié)來。渦旋圈數(shù)為3圈，曲軸旋轉(zhuǎn)3周（即曲軸轉(zhuǎn)角1080° ）,渦旋體外圈分

9、別開 啟和閉合三次,完成3次吸氣過程、1次壓縮及排氣過程。即每當(dāng)最外圈 形成兩個封閉的刀牙形空間并丿F始向U心推移成為內(nèi)匸作腔時，另-個 新的吸氣過程同時開始形成；不同的渦旋圈數(shù)，壓縮過程的轉(zhuǎn)角不同，渦旋圈數(shù)愈多轉(zhuǎn)角愈人；吸氣.斥縮.排氣等過程同時和相繼心不同的丿J牙形空間中進(jìn)行。外側(cè) 空間與吸氣口相通,始終進(jìn)行吸氣過程，中心部位空間與排氣孔相通, 始終進(jìn)行排氣過程，中間川牙形空間一直進(jìn)行壓縮過程。工作過程特征吸、排氣連續(xù)進(jìn)行，從吸氣開始至排氣結(jié)束 需經(jīng)動渦旋體多次回轉(zhuǎn)平動才能完成,故轉(zhuǎn)矩 較均衡，氣流脈動小，振動小，噪聲低；各月才形空間之間壓差較小，故泄漏少；進(jìn)排氣分別在渦旋外側(cè)和內(nèi)側(cè)，減輕

10、了吸氣 加熱：采用排氣冷卻電動機(jī)，減少了吸氣過熱度， 提高了壓縮機(jī)效率：由于機(jī)殼內(nèi)為高壓排出氣體,排氣壓力脈動 小，：fe動、噪聲??；余隙容積中氣體沒有向吸氣腔的膨脹過程， 不需進(jìn)氣閥，容積效率高，口J靠性高。相鄰兩室的壓差小，氣體的泄漏量少；由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時連續(xù)地進(jìn)行，壓力上升二 速度較慢，故轉(zhuǎn)矩變化幅度小、振動?。?、沒仃余隙容積，故不存在引起輸氣系數(shù)下降的膨脹過程；特 無吸、排氣閥，效率高，町靠性高，噪聲低；以由于采用氣體支承機(jī)構(gòu)，故允許帶液壓縮，一旦壓縮腔內(nèi)壓力過高，可使動盤與靜盤端面脫離，壓力遼即得到釋放； 機(jī)殼內(nèi)腔為排氣室，減少了吸氣預(yù)熱，提高了輸氣系數(shù)； 渦線體型線加

11、工粕度高，必須采用專川的精密加工設(shè)備； 密封要求高，密封機(jī)構(gòu)復(fù)雜。效率高吸氣、斥縮、排氣連續(xù)單向進(jìn)行，直接吸氣，內(nèi)而吸入氣體的有害 過熱??；沒有余隙容積中氣體的膨脹過程，容積效率高（高達(dá)95%以K）:兩相鄰壓縮腔中的壓差小，氣體泄漏少;動渦旋體上所有接觸線轉(zhuǎn)動半徑小，運動速度低，摩擦損失小：無吸氣閥，也可不設(shè)置排氣閥，氣流的流動損失??；渦旋式壓縮機(jī)的效率比往復(fù)式約克10%。5456壓力比(Ec?»««新壓力比圖,7戲率與斥力比的關(guān)系力矩變化小，振動小，噪聲低的曼牝美豪斥縮過程較慢，并町同時進(jìn)行兩二個用縮過和 機(jī)器運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，目曲 軸轉(zhuǎn)動力矩變化小，其轉(zhuǎn)矩為滾動轉(zhuǎn)子式

12、和往復(fù)式的1/1();結(jié)構(gòu)簡單.體積小.重量輕.可靠性高構(gòu)成斥縮室的零件數(shù)與滾動轉(zhuǎn)子式及往復(fù)式之 比為1:3:7,其體積比往復(fù)式小40%,重量輕 15%；沒有吸、排氣閥，易損件少；有軸向、徑向間 隙可調(diào)的柔性機(jī)構(gòu)，能避免液擊，可靠性高；在高轉(zhuǎn)速下運行可保持高效率和高可靠性，其 最高轉(zhuǎn)速可達(dá)13000r / mine制造需高精度的加工設(shè)備及精確的調(diào)心裝 配技術(shù)，限制了其制造及應(yīng)用。渦旋式壓縮機(jī)的優(yōu)點三發(fā)展起勢及研克現(xiàn)狀優(yōu)化結(jié)構(gòu)，簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本渦旋體型線研究，提高密封性能，減少磨損雙作用壓縮機(jī):采用雙作用渦旋盤,動渦盤的兩面有完全對稱的型線,分別 與兩側(cè)的靜渦旋盤熨線嚙合。此結(jié)構(gòu)兩側(cè)氣

13、體力完全平衡，可減少軸向磨損和 氣體泄漏。擴(kuò)大應(yīng)用范圍（低溫領(lǐng)域、新工質(zhì)）計算機(jī)仿真優(yōu)化設(shè)計采用新材料、新機(jī)構(gòu)，減少機(jī)械摩擦損失、氣體泄漏損失、傳熱 損失和氣流阻力損失，提局渦旋壓縮機(jī)的工作效率和匚作可靠性。變?nèi)萘空{(diào)節(jié)新技術(shù)：數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)1一 -么池封機(jī)構(gòu):考慮因索：可靠性商，補(bǔ)償性強(qiáng) 丄、軸向密封機(jī)構(gòu)：密対軸向間障）1）接觸式密封：方法：在渦旋體頂端血鑲嵌密封材料材料：工程熱塑料，耐.薯金屜材料特點：結(jié)構(gòu)簡單，易加丄，壽命短2）非接觸式密封町油溝密対：在渦應(yīng)體頂端開汕溝并延長用以潤滑端血，同時在渦旋 體的背面設(shè)背壓腔，防止動靜體脫開特點；密封性好，壽命長，可靠性好，加工工藝?yán)щyU 5 J?

14、工野忙柄理心們松期 | Z7 :守A關(guān)V :略片I；衣 豈黃乂：2工Pt輕 。乞 U-fiM g$ UL0J形成動靜満旃體系在一起形成穩(wěn)封1.單圓曲柄徑向密擁機(jī)構(gòu)O1曲柄圓轉(zhuǎn)中心，渦旋體中心, 曲柄柄體中心，依靠曲柄悄9與軸承8間的軸承間隙4 控制動靜渦旋體的接觸情況。.動渦旋體2.mru波形彈賞仙軸軸向柔彳主密封機(jī)構(gòu)東方仿真co偏心軸套式徑向密嶄機(jī)構(gòu)O1曲粘中心；o3由柄中心；O?渦旋體中心；R一曲軸回轉(zhuǎn)半徑 R?渦旋體冋轉(zhuǎn)半徑；滯后角 旋轉(zhuǎn)時E變化R?變化，從而使5。2變化，間隙得到拎亂3.滑動襯套式機(jī)構(gòu)曲軸6內(nèi)開槽，內(nèi)有可滑動塊2, 由彈簧頂若，動渦旋體潸銷2安裝在 消塊1內(nèi)，彈賛5頂岀

15、R變化調(diào)節(jié)間隙k 0滑動襯奈機(jī)構(gòu)防h轉(zhuǎn)機(jī)謁動渦旋體繞靜渦碇體中心做無自轉(zhuǎn)平動，需要設(shè)置防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。防門轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有：十字聯(lián)接環(huán)、球形聯(lián)軸節(jié)、側(cè)柱聯(lián)軸節(jié)1.十字聯(lián)接環(huán)結(jié)構(gòu)：十字聯(lián)接環(huán)上DC與機(jī)體槽連（可滑動）AB±j動渦旋體連，原理：使動渦旋體繞。2轉(zhuǎn)動特點：結(jié)構(gòu)簡單易虧損，加工困難I獗理'動渦旋體平動時JV盤/畫音：矗1-DB爼禮2 2可或孔養(yǎng)鍋球町在孔內(nèi)轉(zhuǎn)遠(yuǎn)h雯求：平動半徑為R時，孔板孔為2R,鋼球半徑為R特點*結(jié)構(gòu)簡單.易加工， 可實現(xiàn)滾動支撐.減少磨損圓杜銷聯(lián)軸療3.結(jié)構(gòu):在機(jī)座上開扎板6,動渦旋體上連軸銷3原理：當(dāng)動渦旋體平動時,銷在孔內(nèi)T動，半MR要求：銷半徑2出孔徑4R特點：受力好.結(jié)構(gòu)簡也但無支押作川4.5熱力過程分析渦旋體型線：圓的漸開線主要渦旋參數(shù)：基圓半徑 r漸開線起始角 渦旋體壁厚t = 2r 渦旋體節(jié)距p = 2Dr 渦旋體高血壓縮腔室對數(shù) N 渦旋圈數(shù) 加="+1/4將兩個相同渦旋參數(shù)的渦旋體中的一個旋轉(zhuǎn)180。,再平移回轉(zhuǎn)半徑R=0.5