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2003年第4期(总第180期
压缩机技术
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文章编号:1006-2971(2003)040005
容积式压缩机研发近况点滴
束鹏程
(西安交通大学,陕西西安710049)
摘要:就流体机械及压縮机国家工程研究中心及其压縮机研究所近年来在容枳式压结机方面研究与
开发的点滴情况予以介绍。
关键词:容积式压缩机:研究与发展;西安交通大学
中图分类号:TH45文献标识码:
R D of positive displacement compressor
SH U Peng-cheng
(Xi an Jiadong Uni ersity, Xi' an 710049, China)
Abstract Some recent I D on pos itive displacement compres sors at N ERC is reported in this paper
ey words: positive displacement compressor; R& D; Xi an Jiaotong univcrsity
0前言
压力传感器和高速数据采集系统,已成功地分别测
录了如图1和图2所示的螺杆空气压缩机和螺杆制
流体机械及压缩机国家工程研究中心是经国家冷压缩机工作过程pーV图。通过分析p-图
发展计划委员会批准,依托西安交通大学“流体机得出了设计吸、排气孔口和喷油孔口的改进方案
械及流体动力工程”和“制冷及低温工程”两个国提高了螺杆压缩机的性能水平。
家级重点学科建立的国家级工程研究中心,座落在
.0
西安交通大学新建的工程馆内,总建筑面积4000
m2,利用世界银行贷款368万美元,国内配套资
金2500万元人民币。该中心的宗旨是将科研成果
转化为生产力,提升我国压缩机全行业的整体技术
水平
0,040.06
0.0g
1螺杄压缩机
西安交通大学针对螺杄压缩机开展了系统深入
图1螺杆空气压缩机p-图
的研究和产品设计工作,取得了一系列重要进展
1.1工作过程p-V图测录
工作过程p-图表征压缩机的内部微观特
性,对提高压缩机的性能具有重要参考价值,是研
究各类容积式压缩机工作过程的重要手段。由于螺
杆压缩机转速较高,且其齿间工作容积在空间不断
0
移动,因此其pーV图的测录就尤为困难。西安
-0
交通大学经过不断探索,借助装在阴转子上的微小
25E3
Time(See)
收稿日期:2003-(05-08
O 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing l 2
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压缩机技术
第4期
1.2设计计算软件开发
用压力油封住氢气,再用波纹管式机械密封来封住
双螺杄压缩机传统的设计方法,是依靠许多假油,以达到“绝对”密封。压缩机停机时,用特殊
设之后得到的近似公式,进行设计和计算.不仅设的停车静密封装置,以保持长期停车状态下氢气不
计周期长,而且准确度差。一些设计参数还要待样通过轴封漏。机组经严格的试压检漏和氨质谱检
机造出后,再通过试验确定。这种设计方法严重影漏。以上静、动密封的措施,保证整机的氨气泄漏
响了新产品的性能水平和供货时回,削弱了其市场率低于0.2Ncm3/s。
竞争力。西安交通大学在前述工作过程p-V图
测录等实验研究的基础上,通过数学模拟的方法,
涡旋压缩机
开发了以 Window s为操作平台的螺杆压缩机设计
涡旋压缩机的第一宗专利是1907年在美国获
计算软件 SCCAD。主要包括转子型线计算、几何准的,由于加工技术的制约,直至1980年末オ初
特性计算、热力性能预测、转子受力分析、转子变步形成产业化。流体机械及压缩机国家工程研究中
形计算、以及刀具刃形计算等6项内容,并具有方心于1998年从美国购买了4台具有光栅检测系统
便的用户界面和功能强大的后处理程序。 SCCA D的高精度涡旋盘数控铣床,具有x,y,x及C轴
软件具有自主的知识版权,达到了国际先进水平。转动四联动,主轴转速450~25000r/min,定位
1.3转子新型线设计
精度0O1mm/300mm,重复定位精度0.005。工
螺杆转子型线设计最为重要,它決定了螺杆压件(涡旋盘)绕C轴转动,辅之以刀具中心的平
缩机的性能好坏。螺杄压缩机性能的不断提高及其动,恰似渐开线的展成,可获得很高的涡旋型线加
市场份额的不断扩大,是与转子型线的发展密不可工精度。
分的。国际上著名的螺杄压缩机生产厂家,都是伴
西安交通大学开发了以圆的渐开线为基础的涡
随着新型线的开发成功,而不断发展壮大的。性能旋型线(图3),其组成参数是
优越的新型线一且开发成功,往往会使其产品的销
基圆半径:a
售量猛增、市场占有率迅速扩大。借助螺杄压缩机
渐开线发生角
设计计算软件 SCCA D,西安交通大学已能够根据
螺杄压缩机的具体应用场合,专门设计出新颖的高
效型线
经过儿年与无锡压缩机股份有限公司共同努
力.西安交通大学完成了我国首批氮气螺杆压缩机
研制,使我国跻身能够制造氦气螺杄压缩机的少数
国家之列。氢气螺杅压缩机是低温、低真空设备中
的关键机器.在航天、原子能及其它特殊场合中具
有重大工程价值。其关键技术有:提高单级压比的
河题:;油气分离及氨气净化;压缩机主机吸排气孔
口及转子支撑设计;解决静密封与动密封问题等。
通过加大喷油量和米用后冷却的方式,使氮气终温
?3涡旋盘型线组成参数
低于40℃。米用5级分离与浄化,使氨气达到极
渐开线节距:p=2Ta
高的洁净度,可使其含油量<0.003mg/Nm3,含
渴旋盘壁厚:t=
固体微粒浓度<0.1mg/Nm3,粒径<0.1um。5
渴旋盘高度:h
级浄化为:压缩机组内机分离和粗过滤,压缩机
涡旋圈数:N
组外精密过滤、超精密过滤和活性碳吸附过滤。氨
动静盈基圆中心距:r
气作为一种贵重气体,尽可能降低其外漏极为重
为减少余隙容积、提高压缩机的内压缩比以及
要。解决静密封的措施是:将静密封面磨削或拂改善涡旋线头部的加工性能,须对涡旋头部进行圆
平,采用优质防渗漏铸件;采用复合橡胶或氟橡胶弧修正,这一点十分重要,不容忽视。
O”封和封:。轴封处的封膜asn交連大在地是础よ井成功3种不同