冷庫用渦旋壓縮機(jī)的研發(fā)

孟銘 陳沖 葛印 王建新

浙江興茂制冷食品機(jī)械有限公司 浙江紹興 312300

制冷壓縮機(jī)是制冷裝置中最重要的部件之一，它起著壓縮和輸送制冷劑的作用，是制冷系統(tǒng)的心臟。制冷壓縮機(jī)的性能對(duì)制冷系統(tǒng)有重要的影響，是制冷裝置中耗能最大的部分，所以提高壓縮機(jī)的壓縮效率和工作可靠性、開發(fā)應(yīng)用節(jié)材、節(jié)能型壓縮機(jī)就成為制冷技術(shù)發(fā)展的主要方向。

渦旋式壓縮機(jī)是由一個(gè)固定的漸開線渦旋盤和一個(gè)呈偏心回旋平動(dòng)的漸開線運(yùn)動(dòng)渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)是有兩個(gè)雙函數(shù)方程型線的動(dòng)、靜渦盤相互咬合而成，是靠氣體容積減小而使壓力升高的一種壓縮機(jī)，是一種借助于容積的變化來實(shí)現(xiàn)氣體壓縮的流體機(jī)械[1]。

1 渦旋壓縮機(jī)制冷技術(shù)的發(fā)展介紹

渦旋式壓縮機(jī)是最近幾十年發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡的新型壓縮機(jī)，也屬于容積式壓縮機(jī)，主要由渦旋定子、渦旋轉(zhuǎn)子、曲柄、機(jī)架、十字連接環(huán)等組成，因無進(jìn)、排氣閥組，氣流的流動(dòng)阻力小、運(yùn)動(dòng)速度低、摩擦損失小，具有效率高；渦旋壓縮機(jī)在壓縮過程中，曲軸轉(zhuǎn)矩變化小，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，進(jìn)排氣的壓力脈動(dòng)很小，使其振動(dòng)和噪音較低；且具有體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

影響其性能的主要因素有：電機(jī)輸入功率過大，導(dǎo)致電機(jī)的損耗過大，包括銅損、鐵損等；由于動(dòng)定盤的齒頂、底面因加工精度等未達(dá)標(biāo)或者灰塵顆粒較大，導(dǎo)致壓縮機(jī)腔內(nèi)磨損嚴(yán)重；氣體泄露；壓縮機(jī)吸入的氣體溫度過高，在體積一定的情況下，由于熱脹冷縮，使吸入氣體密度減小，實(shí)際吸氣量減小，從而導(dǎo)致實(shí)際排氣量減小，增加功耗，降低制冷效果。

2 渦旋壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)

渦旋壓縮機(jī)是一種容積式壓縮的壓縮機(jī)，壓縮部件由動(dòng)渦旋盤和靜渦旋組成，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，可在很大范圍內(nèi)取代傳統(tǒng)的中、小型往復(fù)式壓縮機(jī)[2]。

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。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，具有非常高的效率。

結(jié)構(gòu)上具有的特點(diǎn)，兩個(gè)具有雙函數(shù)方程型線的動(dòng)渦盤和靜渦盤相錯(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。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。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。

3 冷庫用渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方案的研究

渦旋壓縮機(jī)在主軸旋轉(zhuǎn)一周過程中，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。

包括機(jī)殼、電機(jī)、固定渦旋盤和運(yùn)動(dòng)渦旋盤，在機(jī)殼的內(nèi)部設(shè)有低壓區(qū)、高壓區(qū)和緩沖區(qū)，低壓區(qū)上設(shè)有進(jìn)氣口，進(jìn)氣口處連接有進(jìn)氣管，高壓區(qū)上設(shè)有出氣口，出氣口處連接有出氣管，緩沖區(qū)上設(shè)有緩沖口，緩沖口上連接有調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)管分別與進(jìn)氣管和出氣管連接，出氣管上設(shè)有降溫管，降溫管位于調(diào)節(jié)管的右側(cè)，降溫管包括第一支管和第二支管，第一支管和第二支管的進(jìn)口處均設(shè)有控制閥，控制閥上設(shè)有溫度感應(yīng)器，第一支管內(nèi)設(shè)有冷卻器，冷卻器由彎曲設(shè)置的外管和內(nèi)管組成，內(nèi)管的上側(cè)設(shè)有冷媒入口，內(nèi)管的下側(cè)設(shè)有冷媒出口，機(jī)殼包括內(nèi)殼和外殼，內(nèi)殼和外殼之間設(shè)有減震層[3]。

通過緩沖區(qū)和調(diào)節(jié)管調(diào)節(jié)高壓區(qū)和低壓區(qū)的壓力，減少壓力波動(dòng)，減少能量的損耗，提高壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性，通過冷卻器有效降低排氣溫度，減少高溫對(duì)壓縮機(jī)的損耗，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。

4 結(jié)語

本文所研究設(shè)計(jì)的冷庫用渦旋壓縮機(jī)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題，此類冷庫用渦旋壓縮機(jī)，對(duì)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過緩沖區(qū)和調(diào)節(jié)管調(diào)節(jié)高壓區(qū)和低壓區(qū)的壓力，減少壓力波動(dòng)，減少能量的損耗，提高壓縮機(jī)的工作穩(wěn)定性，通過冷卻器有效降低排氣溫度，減少高溫對(duì)壓縮機(jī)的損耗，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。該產(chǎn)品嚴(yán)格按照冷庫用渦旋壓縮機(jī)的制造標(biāo)準(zhǔn)及其他相關(guān)規(guī)定進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，已完全達(dá)到安全可靠的功效，為當(dāng)?shù)乩鋷煊脺u旋壓縮機(jī)做出了卓越的貢獻(xiàn)。