冷庫用渦旋壓縮機的研發

孟銘 陳沖 葛印 王建新

浙江興茂制冷食品機械有限公司 浙江紹興 312300

制冷壓縮機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，是制冷系統的心臟。制冷壓縮機的性能對制冷系統有重要的影響，是制冷裝置中耗能最大的部分，所以提高壓縮機的壓縮效率和工作可靠性、開發應用節材、節能型壓縮機就成為制冷技術發展的主要方向。

渦旋式壓縮機是由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成可壓縮容積的壓縮機。渦旋式壓縮機是有兩個雙函數方程型線的動、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，是一種借助于容積的變化來實現氣體壓縮的流體機械[1]。

1 渦旋壓縮機制冷技術的發展介紹

渦旋式壓縮機是最近幾十年發展起來的一種結構簡單、體積小、重量輕、效率高、運轉平衡的新型壓縮機，也屬于容積式壓縮機，主要由渦旋定子、渦旋轉子、曲柄、機架、十字連接環等組成，因無進、排氣閥組，氣流的流動阻力小、運動速度低、摩擦損失小，具有效率高；渦旋壓縮機在壓縮過程中，曲軸轉矩變化小，壓縮機運轉平穩，進排氣的壓力脈動很小，使其振動和噪音較低；且具有體積小，結構簡單可靠。

影響其性能的主要因素有：電機輸入功率過大，導致電機的損耗過大，包括銅損、鐵損等；由于動定盤的齒頂、底面因加工精度等未達標或者灰塵顆粒較大，導致壓縮機腔內磨損嚴重；氣體泄露；壓縮機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，實際吸氣量減小，從而導致實際排氣量減小，增加功耗，降低制冷效果。

2 渦旋壓縮機基本結構

渦旋壓縮機是一種容積式壓縮的壓縮機，壓縮部件由動渦旋盤和靜渦旋組成，主要用于空調、制冷、一般氣體壓縮以及用于汽車發動機增壓器和真空泵等場合，可在很大范圍內取代傳統的中、小型往復式壓縮機[2]。

其工作原理是利用動、靜渦旋盤的相對公轉運動形成封閉容積的連續變化，實現壓縮氣體的目的。動渦旋盤上開背壓孔，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。通過背壓腔內氣體作用于動渦旋盤的底部，從而來平衡各月牙形空間內氣體對動渦旋盤的不平衡軸向力和力矩，具有非常高的效率。

結構上具有的特點，兩個具有雙函數方程型線的動渦盤和靜渦盤相錯180°對置相互嚙合，其中動渦盤由一個偏心距很小的曲柄軸驅動，并通過防自轉機構約束，繞靜渦盤作半徑很小的平面運動，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，同時為平衡動渦旋盤上承受的軸向氣體力而采用背壓腔結構，另外機殼內是高壓排出氣體，使得排氣壓力脈動小，因而振動和噪聲都很小。在動渦旋盤上開背壓孔，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。通過背壓腔內氣體作用于動渦旋盤的底部，從而來平衡各月牙形空間內氣體對動渦旋盤的不平衡軸向力和力矩。

3 冷庫用渦旋壓縮機設計方案的研究

渦旋壓縮機在主軸旋轉一周過程中，其吸氣、壓縮、排氣三個工作過程是同時進行，外側空間與吸氣口相通，始終處于吸氣過程，內側空間與排氣口相通，始終處于排氣過程。

包括機殼、電機、固定渦旋盤和運動渦旋盤，在機殼的內部設有低壓區、高壓區和緩沖區，低壓區上設有進氣口，進氣口處連接有進氣管，高壓區上設有出氣口，出氣口處連接有出氣管，緩沖區上設有緩沖口，緩沖口上連接有調節管，調節管分別與進氣管和出氣管連接，出氣管上設有降溫管，降溫管位于調節管的右側，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口處均設有控制閥，控制閥上設有溫度感應器，第一支管內設有冷卻器，冷卻器由彎曲設置的外管和內管組成，內管的上側設有冷媒入口，內管的下側設有冷媒出口，機殼包括內殼和外殼，內殼和外殼之間設有減震層[3]。

通過緩沖區和調節管調節高壓區和低壓區的壓力，減少壓力波動，減少能量的損耗，提高壓縮機的工作穩定性，通過冷卻器有效降低排氣溫度，減少高溫對壓縮機的損耗，延長壓縮機的使用壽命。

4 結語

本文所研究設計的冷庫用渦旋壓縮機，針對現有技術的上述技術問題，此類冷庫用渦旋壓縮機，對結構的創新設計，通過緩沖區和調節管調節高壓區和低壓區的壓力，減少壓力波動，減少能量的損耗，提高壓縮機的工作穩定性，通過冷卻器有效降低排氣溫度，減少高溫對壓縮機的損耗，延長壓縮機的使用壽命。該產品嚴格按照冷庫用渦旋壓縮機的制造標準及其他相關規定進行研究和設計，已完全達到安全可靠的功效，為當地冷庫用渦旋壓縮機做出了卓越的貢獻。