滚动转子式压缩机的技术状况及发展
随着世界能源的紧缺和保护环境的呼声越来越高,人们对家用电器中占重要地位的空调器提出了节能、降低对环境直接污染和间接污染等要求。
滚动转子式压缩机作为房间空调器一种常用的、效率较高的压缩机形式,它与往复式压缩机相比,具有容积效率高,往复运动部件少,振动小,不需要内部悬挂支撑弹簧,零部件少等优点。
据统计,相对于往复式压缩机,转子式压缩机体积减少40-50%,重量轻40-50%。
从二十世纪八十年代起,对转子式压缩机的研究非常活跃,井已实现商品化。
目前在国内外,滚动转子式压缩机已替代往复式压缩机而广泛应用于空调等家用制冷设备中。
1 改进液动转子式压缩机特佐的技求方寨
提高滚动转子式压缩机的性能是各个生产厂家最为关心的,力此,各个制造厂商纷纷投资研究提高滚动转子式压缩机的性能。
目前,改进滚动转子式压缩机特性的技术方案主要集中在提高机组工
作效率、选用优质材料、降低噪声、增强可
靠性等四个方面。
1.l提高压缩机工作效率
提高压缩机的效率主要从电动机和压缩机机构两方面着手。
对于提高电动机效率可以采用特低铁损高磁通量的新型硅钢片作为铁芯材料,改变传统的绕线技术,提高电机的糟满率,装配过程中严格控制电机转子与定子之间的气隙等方案。
而对于提高压缩机机构的效率,采用的措施有:通过零件优化选配,减少滑动部分的间隙;采用圆形气缸,用减少螺栓扭紧力矩来减少其变形;高精度加工,提高滑动部分表面精度;采用计算机模拟技术,引入有限元方法,同时考虑到制冷剂及润滑油的泄漏、吸气加热损失、余隙中的气体膨胀等因素,建立滚动转子式压缩机的数学模型来指导设计。
根据压缩机运行过程中参数的变化规律,优化零部件的结构尺寸,选取合适的配合间隙,从而提高压缩机的输气量;生产线主要设备采用计算机管理程序控制自动检测,可对零件的加工质量进行综合分析与控制,确保了零件加工质量严格控制压缩机的装配间隙主要包括滚动转子与气缸的径向间隙。
转子与上、下端盖的端面间隙、滑片与气缸憎的侧面间隙、滑片与上、下端盖的端面间隙;改善润滑油循环系统,采用L形排气管和新型的油封装置,选用最合适的油槽、油量和制冷剂流通面积。
另外,对于热泵型滚动转子式压缩机,优化储液器的内部结构,更好地适应制冷与制热工况的运行要求,也能使机组的运行效率得到改善。
1.2选用优质制造材料
由于滚动转子式压缩机的转速接近3000r/min,巨压缩机构的配合间隙极小限数微米),要求各个滑动部件具有硬度高。
摩擦系数小及搭配良好的摩擦副。
基于上述因素,通常对各个部件作相应的处理:滑片材料采用加人镍铬铂小硼但跨合金元素的特殊铸铁件;转子采用镍铬铝铸铁;偏心轴采用比普通铸铁具有高得多的强度、韧性及抗疲劳性的球墨铸铁(FCDS);气缸、上。
下端盖。
机架均采用FC-25灰铸铁;排气阀用
高级不锈钢;滑片用高速工具钢;润滑油用特制的矿物油。
1.3降低滚动转子式压缩机噪声
全封闭的滚动转子式压缩机的噪声声源主要来自电机噪声和机械噪声两类。
电机噪声是由于电机结构中不同极性相互作用而产生的吸引力使电机的定子与转子空气问隙发生变化,产生磁场振荡而引起噪声。
可以通过改进电机的转子,使电机转动的自振频率避开电源谐波频率,可以大幅降低电磁噪声;并适当降低压缩机转子的偏心率,也可以降低电磁噪声。
机械噪声是由于排气阀片的运动作用。
气体压力脉动以及各种运动部件激励振动而产生噪声。
降低机械噪声的措施有:
通过阀片系统的修改,消除阀片的颤振;采用合适的阀片升程限制器及高度并适当增加阀片弹簧阻尼,都可以大大降低阀片噪声;采用亥姆霍兹型消声室改善低频噪声;增加压力缓冲孔改善高频噪声;改变压缩机外壳形状,尽量增大外壳的刚度,以便升高其固有频率,躲开激励流量比较高的低频区域,从而降低压缩机的辐射噪声。
1.4 提高压缩机的可靠性
由于滚动转子压缩机式全封闭压缩机,其内部任何一个零部件的损坏将造成整台机子的报废。
因此,滚动转子式压缩机的可靠性是关系到机组性能的关键。
提高压缩机可靠性的措施有:对于电机,采用双重漆膜耐氟漆包线(H级);装配前,通过对电动机的拆卸检验,控制漆包线的气孔、伤痕;实行全部电机耐电压试验。
严格控制压缩机内的水分含量和杂质含量;进行加速寿命试验和起动耐久性试验,确保压缩机的可靠性;采用特制的过流保护器,过热保护装置,防止电机烧损,确保压缩机安全运行;密封接线柱的遮蔽。
2 滚动转子式压缩机的发层方向
2.l开发绿色环保压缩机
随着国内、外加诀废除CFCS和替代HCFC等对大气臭氧层破坏和产生温室效应的制冷剂的步伐,开发采用对环境影响较小的新制冷工质势在必行。
目前,利用R407c
和R410a制冷剂的滚动转子式压缩机已投入市场,适合于其它新制冷工质的压缩机系列也即将问世。
相应于新制冷剂的压缩机热力性能的计算,新型润滑油的开发;新制冷剂与润滑油的相溶性,电机绝缘材料的改进和压缩机制造材料的选择都有待于完善。
2.2开发双转子型滚动转子式压缩机
为了适应大制冷量的要求以及改善压缩机的特性,双气缸双转子的滚动转子式压缩机已被开发。
它是在一根垂直的轴上有两个相互错开呈腮旷的偏心轮,与其相配合的有两个气缸,使得制冷量增加一倍,而外形尺寸增加不大,同时使平衡性改善,振动减小,转矩变化均匀。
2.3变频滚动转子式压缩机的发展
变频压缩机可以提高空调器的季节能效比和热舒适性,井使压缩机容量有随负荷的变化而具有较大的变化能力,因此近年来在国外发展很快。
目前变频压缩机的频率调节范围从20HZ-180HZ。
但变频压缩机需要解决的问题是:高速运转时轴承负荷过大;滑片摩擦和磨损问题;气阀的寿命问题;低转速的振动和润滑油的供给问题。
同时,对压缩机的设汁和制造提出了更高的要求。
2.4向低温领域扩展
近年来,随着对结构的迸一步改进和加工精度的进一步提高,使得滚动转子式压缩机在低温领域中同样具有较高的性能系数,因而已成功地应用于家用冰箱和冷柜中,它不仅大幅度缩小了安放压缩机的空问,增大了冰箱和冷柜的有效容积,同时还减轻了冰箱和冷柜的整机重量。
2.5开发具有制冷量凋节的压缩机
常规的滚动转子式压缩机均不具备制冷量调节的功能。
近年来,在滚动转子式压缩机上设计了制冷量调节机构,即在气缸上分别开有多个回气孔,通过阀门与吸气腔相通,其制冷量可在10-100%的范围内迸行调节。
3结论
为了适应节能降耗和舒适性的要求,滚动转子压缩机将不断改进其性能,向高效节能、棵护环境、低噪声和智能控制方向发展。