渦旋壓縮機結構、工作過程及主要特點

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。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(xù)變化、實現壓縮氣體的目的。

渦旋壓縮機主要用于空調、制冷、一般氣體壓縮以及用于汽車發(fā)動機增壓器和真空泵等場合，可在很大范圍內取代傳統(tǒng)的中、小型往復式壓縮機。

基本結構??

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。

特點：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。

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。

1、吸氣溫度加熱損失少；

2、排氣脈動小；

3、啟動時冷凍機油發(fā)泡。

1、吸氣溫度易過熱；

2、壓縮機不易產生液擊；

3、內置電動機效率較高。

采用“軸向柔性”浮動密封技術，將一活塞安裝在頂部訂渦旋盤處，活塞頂部有一調節(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（脈沖寬度調節(jié)閥）連接調節(jié)室和吸氣壓力。PWM閥處于常閉位置時，活塞上下側的壓力為排氣壓力，一彈簧力確保兩個渦旋盤共同加載。PWM閥通電時，調節(jié)室內排氣被釋放至低壓吸氣管，導致活塞上移，帶動頂部定渦旋盤上移，該動作使動、定渦旋盤分隔，導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：

對壓縮過程進行中間補氣的經濟器運行方式，是解決渦旋壓縮機在低溫工況下運行時，由于壓比過高導致排氣溫度過高的有效方法。

渦旋壓縮機的工作過程

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

優(yōu)點：

相鄰兩壓縮室壓差小，可使氣體泄漏量減少。

由于吸氣、壓縮、排氣過程是同時連續(xù)進行，故壓力上升速度較慢，因此轉矩變化幅度小、振動小；同時沒有余隙容積，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。

由于采用柔性結構，抗雜質和液擊能力強，一旦壓縮腔內壓力過高，可使動盤與靜盤端面脫離，壓力立即得到釋放。

機殼內腔為排氣室，減少了吸氣預熱，提高了壓縮機容積效率。

由于壓縮氣體由外向內運動，可進行噴液冷卻和中間補氣，實現經濟器運行。

缺點：

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壁面的垂直度須控制在微米級，必須采用專用的精密加工設備以及精確的調心裝配技術。

限制其應用范圍：目前僅用于功率在1~15kW的空調器中密封要求高，密封機構復雜。由于無氣閥，壓縮腔內部會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.擴大制冷容量：變頻渦旋機、數碼渦旋機、雙作用渦旋機、雙機共用同一機殼渦旋機等。

3.擴大應用范圍：開發(fā)低溫用渦旋機、渦旋式真空泵、渦旋式空壓機、渦旋式發(fā)動機等。

4.理論研究進一步深入：計算機模擬及優(yōu)化設計，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，并進行動力學分析。

壓縮機構

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

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

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

兩種結構的渦旋壓縮機，與其結構對應具有相應的特點，且各具優(yōu)缺點。

高壓腔渦旋壓縮機結構

低壓腔渦旋壓縮機結構

優(yōu)缺點：