渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)、工作過程及主要特點(diǎn)

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。其工作原理是利用動(dòng)、靜渦旋盤的相對公轉(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。

渦旋壓縮機(jī)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)。

基本結(jié)構(gòu)??

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。

特點(diǎn)：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。

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)氣體對動(dòng)渦旋盤的不平衡軸向力和力矩。

1、吸氣溫度加熱損失少；

2、排氣脈動(dòng)小；

3、啟動(dòng)時(shí)冷凍機(jī)油發(fā)泡。

1、吸氣溫度易過熱；

2、壓縮機(jī)不易產(chǎn)生液擊；

3、內(nèi)置電動(dòng)機(jī)效率較高。

采用“軸向柔性”浮動(dòng)密封技術(shù)，將一活塞安裝在頂部訂渦旋盤處，活塞頂部有一調(diào)節(jié)室，通過0.6mm直徑的排氣孔和排氣壓力相連接，而外接PWM閥（脈沖寬度調(diào)節(jié)閥）連接調(diào)節(jié)室和吸氣壓力。PWM閥處于常閉位置時(shí)，活塞上下側(cè)的壓力為排氣壓力，一彈簧力確保兩個(gè)渦旋盤共同加載。PWM閥通電時(shí)，調(diào)節(jié)室內(nèi)排氣被釋放至低壓吸氣管，導(dǎo)致活塞上移，帶動(dòng)頂部定渦旋盤上移，該動(dòng)作使動(dòng)、定渦旋盤分隔，導(dǎo)致無制冷劑通過渦旋盤。

用于冷凍系統(tǒng)中的系統(tǒng)流程圖：

對壓縮過程進(jìn)行中間補(bǔ)氣的經(jīng)濟(jì)器運(yùn)行方式，是解決渦旋壓縮機(jī)在低溫工況下運(yùn)行時(shí)，由于壓比過高導(dǎo)致排氣溫度過高的有效方法。

渦旋壓縮機(jī)的工作過程

渦旋壓縮機(jī)在主軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)間內(nèi)，其吸氣、壓縮、排氣三個(gè)工作過程是同時(shí)進(jìn)行，外側(cè)空間與吸氣口想通，始終處于吸氣過程，內(nèi)側(cè)空間與排氣口想通，始終處于排氣過程。

優(yōu)點(diǎn)：

相鄰兩壓縮室壓差小，可使氣體泄漏量減少。

由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，故壓力上升速度較慢，因此轉(zhuǎn)矩變化幅度小、振動(dòng)?。煌瑫r(shí)沒有余隙容積，故不存在引起容積效率下降的膨脹過程。

無吸、排氣閥，效率高，可靠性高，噪聲低。

由于采用柔性結(jié)構(gòu)，抗雜質(zhì)和液擊能力強(qiáng)，一旦壓縮腔內(nèi)壓力過高，可使動(dòng)盤與靜盤端面脫離，壓力立即得到釋放。

機(jī)殼內(nèi)腔為排氣室，減少了吸氣預(yù)熱，提高了壓縮機(jī)容積效率。

由于壓縮氣體由外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，可進(jìn)行噴液冷卻和中間補(bǔ)氣，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)器運(yùn)行。

缺點(diǎn)：

渦旋體型線加工精度非常高，其端板平面的平面度、端板平面與渦旋體側(cè)壁面的垂直度須控制在微米級(jí)，必須采用專用的精密加工設(shè)備以及精確的調(diào)心裝配技術(shù)。

限制其應(yīng)用范圍：目前僅用于功率在1~15kW的空調(diào)器中密封要求高，密封機(jī)構(gòu)復(fù)雜。由于無氣閥，壓縮腔內(nèi)部會(huì)形成過壓縮和欠壓縮。

1.渦旋體型線的研究開發(fā)：單一型線、修正型線、組合型線、通用型線。

2.擴(kuò)大制冷容量：變頻渦旋機(jī)、數(shù)碼渦旋機(jī)、雙作用渦旋機(jī)、雙機(jī)共用同一機(jī)殼渦旋機(jī)等。

3.擴(kuò)大應(yīng)用范圍：開發(fā)低溫用渦旋機(jī)、渦旋式真空泵、渦旋式空壓機(jī)、渦旋式發(fā)動(dòng)機(jī)等。

4.理論研究進(jìn)一步深入：計(jì)算機(jī)模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)，建立各種模型（如各種泄露模型、傳熱模型、摩擦損失模型等）排氣孔口的形狀和位置，背壓孔的大小、位置及背壓壓力的高低等，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。

壓縮機(jī)構(gòu)

高壓腔與低壓腔渦旋壓縮機(jī)的劃分，主要是對全封閉渦旋壓縮機(jī)中，電機(jī)所處在的工作環(huán)境溫度進(jìn)行區(qū)分。

電機(jī)處于排氣側(cè)（殼體內(nèi)為排氣壓力），稱為高壓腔（一般以HITACHI為代表)；

電機(jī)處于回氣側(cè)（殼體內(nèi)為回氣壓力） ，稱為低壓腔（一般以COPELAND為代表）。

兩種結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機(jī)，與其結(jié)構(gòu)對應(yīng)具有相應(yīng)的特點(diǎn)，且各具優(yōu)缺點(diǎn)。

高壓腔渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)

低壓腔渦旋壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)

優(yōu)缺點(diǎn)：