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涡旋压缩机是
压缩机发展的必然趋势
屈宗长冯健美
1发展历史
开发和研制走上了迅速发展的道路。1982年,日本三电
涡旋压缩机最早诞生于1905年,由法国工程师公司拉开了汽车空调涡旋式压缩机批量生产的序幕,其
eon Creux发明的,由于加工技术的局限性,80年代后日立公司、三菱电气、大金、松下、美国的考普兰和特
初才开始批量生产。70年代开始,由于能源危机的加剧灵也开始了涡旋压缩机的批量生产。我国涡旋压缩机的
和高精度数控铣床的出现,为涡旋机械的发展带来了研究起步较晚,1983年以后开始了渴旋压缩机的研制
机遇。1973年美国ADL.公司首次提出了涡旋氮气压缩工作。涡旋压缩机的研究制造主要分布在美国、日本、中
机的研究报告,并证明了涡旋压缩机所具有其他压缩国和韩国,这从近15年来美国普渡大学国际压缩机会
机无法比拟的优点,从而涡旋压缩机的大规模的工程议论文统计显示出来,研究涡旋压缩机的论文,美国
节能压缩
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20013
で、往算式(1
70
岸式
润定
60
女压力D62MuP1400
识
排气力:2.BMPa
t位量:30
50
200
r
旋
频率
100020003000400050006000
一噪声特性曲线一振动特性曲线
曲柄转角/md
图1涡旋压缩机的噪声和振动特性
2涡旋压缩机的转矩特性
?3压缅机性能比较
旋压缩机的生产在国内外必将有一个大的飞妖。
3涡旋压缩机日前研冗的现状和今后发展的关键技术
3.1型线研究
涡压缩机工作过程主要依赖于容秋的变化来实
现,所以型线设计是一个最基本也是较为亜要的一个问
题。对型线的研究主要从型线对压缩机性能的影响入
手,用前主要采用的型线为单一型线、修正型线、组合型
图4对称圆弧修正的图5対称圆弧加育线修正的线和通用型线几种?所谓单一型线主要包含有基圆渐开
修正参数示意图
修正参数示意图
线、正多边形渐开线、线段渐开线、半圆渐开线、阿基米
徳螺腚线、代数蝶旋线、变径基园渐开线、包络型线等
47%,本占44%,韩与中占9%。论文对旋爪缩但在实际设计型线时,由于单?型线使内压比不能任意
机的儿何特性、に作原理、密封、可靠性、加に艺及材改变,加工刀具的下涉易于在型线的始端产生很人的成
料、型线修正及通用型线等方阳进行广泛深入的研究。力及中心腔余隙容积的存在等原因,耑要对型线进行修
2涡旋缩机的发展优势
正,就产生了直接截断修正、双圆弧修正、圆弧一直线
涡旋压缩机作为第三代缩机产品,与第代往圆弧修正、多段?弧修正、二次曲线修正等修正曲线。图
复式比较,有结构筒単、体积小和重量轻的特点。它的4、5给出了修正的特例。组合型线是在同一涡圈上采用
:要零部件仪为往复式的1/10,体积大约減少30%左多段不同类型的型线迁接为光滑型线,它是修止山线的
行,其噪声也下降5-8lB(A),无气阀等易损件,转速可折限
在较大范内调节,几效率变化不大。图1品示了噪声
人管各种型线有自的特点,但每种型线的修正模
特性曲线。另外多腔同时作,其转矩均匀。图2显示了转型针对性太强,缺ど通用性,同时需要対不同方案进行
矩变化特性曲线。
比较,造成计算工作量大,因此,最新提出了通用型线
满旋压缩机与第二代广品叫转式压缩机比较,有通用型线的提出能方便地进行正向分析和逆向修正。其
较而的容积系数,且气流脉动较共它回转式压缩机低通用型线的表达式为
10%左行。所以涡旋压缩机应用在汽车空调上更有其它
乐缩机不可取代的优势。?本、美国儿个大公可就是动盐:°
先将涡旋压缩机用丁汽车空调。西徳汉诺成大学曾对往
复式、汪完尔、滑片式、6缸斜盘式、5缸斜盘式、螺杆
R。(9)-2
式、滚动活式以及满旋式等八种车用空调压缩机(工
=R:(9
R.(9
质均为RI2)进行过性能比较,旋式乐縮机在.400静盘
mpm以上转速范围内有明显高于其它类爪缩机的特
R。(
性。而这个转速范围正是汽车正常运行1況的压缩
转速。图3给出了八种车用空调压缩机性能的比较
3.2结构的研究
需求市场既给涡旋压缩机的发展提供了?个很大
结构的研究包括以下内容:柔性机构、轴向端面密
的空间,同时尚精度数控机床的山现也解决了涡旋压封机构、变厚等。
缩加难的问题。可以预测经过这数年的技术准备,涡
山于涡旋压缩机加精度要求,所以气体中的固
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压缩加
排腔
排气回流孔
O型
固定損销
旁通孔
啬封
P
静盘
动盘
导向
图6压缩机结构示意图
图8利用密封条调节
图9变壁厚结
图7回流示意图
轴向密封力
构示意图
体杂质会损伤型面,进而使泄漏增加,解决这个问题行机中,强化冷却是提高轴承使用寿命和型线寿命的关键
之有效的方法是适当降低加工精度并采用柔性机构。轴因素。目前比较有效的方法是在动静盘上设计夹层且作
向柔性机构有两种方式实现轴向自调。一种在动盐适当成开式系统,此结构既切断了工作腔向轴承上的传热,
的位置开有小孔,气体在压缩过程中通过小孔作用在动又可加强冷却空气直接对压缩腔的气体冷却。
盆的背面,形成一个合成的气体力支承动盐,随着压力3.4整体优化设计理论
的提高,其支承力越大,实现了动盘轴向自调。另一种是
涡旋压缩机型线研究对于提高整机性能是非常必
将静盘悬挂于机架上,如图6所示,利用静盘背面的排要的,但仅仅进行型线改进既很难充分发挥其作用,也
气压力作为轴向推力,配合旁通和气体返回系统来调节难以进行批量化大生产。实际上涡旋压缩机的工作性能
轴向的密封力,图7给出了此机构的示意图。此机构保除了与型线设计有关外,还与型线加工精度、制动机构
证了压缩机整个运转过程中轴向密封力适中,而径向柔冷却系统、控制调节系统的配置情况等有关,因此,必须
性机构则采用偏心衬套或者滑块机构。柔性机构的采用应用整体优化设计理论。
既增强了压缩机承受固体杂质和液滴的能力,同时降低
涡旋压缩机的研究和开发目前已受到科技界的
了加工精度和装配精度的要求
泛重视,它的发展也是极其迅速的,变频调速技术在涡
轴向端面密封机构通常是在动盘型线顶部开一密旋空调系统中的应用使其独特的优点得以充分得体现。
封槽,其槽略宽于密封元件,在气体力的作用下,其密今后一个时期,涡旋空气压缩机将逐步向高压和大功率
封元件紧帖于盘的底面,并且密封力是随压缩腔气体发展,其应用范围将进一步扩大,特别在环保要求高的
的压力变化。图8给出了此种机构的示意图。
特定应用场合是涡旋压缩机迅速发展的一个重要市场
变壁厚结构是解决制冷系统或者动力系统中高压而在空调系统中,新的制冷工质会对涡旋压缩机的结构
比的要求,使用此结构可降低涡旋压缩圈数,提高面积提出新的要求,经过结构改进,涡旋压缩机将会更加适
利用系数。图9给出了此结构示意图
应此种应用场合。可以预测,涡旋压缩机的研究和制造
强化冷却
将会在我国有一个较大的飞跃。