涡旋式压缩机
涡旋压缩机基本原理
《容积式压缩机》讲义
图1 涡旋压缩机基本零件 1 静涡盘 2 动涡盘 3 十字滑环 4 主轴 5 机架
图2 涡旋压缩机基本机构 1 静涡盘 2 动涡盘 7 排气口 3 十字滑环 4 主轴 5 机架 6 吸气口
涡旋式压缩机
《容积式压缩机》讲义
涡旋式压缩机
《容积式压缩机》讲义
xi r[cos ( ) sin ] yi r[sin ( ) cos ]
都以为 参变数
涡旋式压缩机
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β
φ φ φ
0
δ
α α
涡旋式压缩机
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涡旋压缩机的涡线参数：
基圆半径 r 涡旋体壁厚 涡旋体节距 涡旋体高度 h 渐开线起始角
欧美： Copeland 目前全球最大的涡旋生产制造商。在全球年总产量 为600万台。冷媒有R22、R407C、R410A和R404A。 Carrier 92年开始推出产品，年产量100万台，生产2-9HP的涡 旋压缩机。
Trane 92年开始生产7.5-15HP的涡旋压缩机
Danfoss 92年开始生产7.5-30HP的涡旋压缩机。 涡旋式压缩机
0 *
当 时，由于所研究的中心腔1 已与其外 2 便得到此 侧的压缩腔2 连通，所以只要将上式转动 时的容积：
V1 S h (2 S1 2 S 3 S 2 2 S 4 ) h 1 2 9 7 7 2 2 3 3 3 2 2 r {( ) ( ) } 2r ( ) r ( S 2 2 S 4 ) 3 2 2 2 3
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涡旋压缩机的几何理论
构成涡旋压缩机的 涡旋曲线可以采用 螺线、正多边形的 渐开线以及圆的渐 开线 。
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φ
涡旋式压缩机
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若以渐开角（也叫展开角） 作为参变数，则圆的 渐开线可表示为：
x r (cos sin )
V2 2 S h p ( p 2t )h (3 )
从中心压缩腔数起的第 i 个压缩腔容积的通式为：
Vi ( ) p ( p 2t ) h[(2i 1) ] (i 2)
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中心腔 1 的容积计算，分为两种情况： 首先来看排气角 * 的定义：工作腔和排气孔开始连通时 的动盘转角。 先看 时中心腔容积的计算：
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谷轮（Copeland ）公司于1987年开始生产涡旋压缩机 开利公司，特灵公司于1992年开始生产涡旋压缩机 80年代后期，涡旋机械在我国逐渐成为研究热点，先后 有西安交通大学、甘肃工业大学、机械部通用机械研究所 等。1987年试制出第一台涡旋空气压缩机 1990s，涡旋压缩机系列化产品相继问世。日本松下电器 生产出家用空调用小型全封闭压缩机；东芝推出列车空调 压缩机；开利推出冷水机组上并联用的涡旋压缩机；涡旋 空气压缩机也得到一定的发展。
涡旋式压缩机
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作为一种回转机械，与其它回转机械比较，具有如下优点：
吸气过程主轴转角可到达360度，理论上涡旋压缩
机的容积（进气）系数可大到100% 。 排气过程主轴转角为360度，这也是其它回转压缩 机无法比拟的。因此，排气比较均匀，阻力损失相 对较小。
涡旋式压缩机
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涡旋压缩机存在的缺点：
对零部件的精度要求很高
工作腔无法实施外冷却
受涡旋体高度的限制，流量大时涡盘直径必 须增大，要求更大的平衡重 受工作腔密封与零部件强度的限制，排气压 力不宜过高，到目前没有超过3.0MPa的工业 产品。
涡旋式压缩机
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涡旋压缩机的研究动向
✓提高涡旋盘的生产效率； ✓减小机械摩擦损失、气体泄漏损失，提高工作 效率和可靠性； ✓拓宽使用领域 ✓适应新的制冷工质的要求
注册专利
上世纪70年代，高精度数控铣床的出现，给涡旋机械技术的发 展带来了机遇
1975年美国ADL公司首次开发了涡旋式氦气压缩机，并应用在 远洋海轮上，标志着涡旋压缩机实用化年代的到来，迈出了工 程开发关键性的一步 80年代初，涡旋机械首先在空调技术领域取得了商业应用，生 产了涡旋式汽车空调压缩机（Sanden，1982）和柜式空调全封 闭涡旋压缩机（Hitachi，1983） 涡旋式压缩机
xi r[(cos(i ) i sin(i )] yi r[(sin(i ) i cos(i )]
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具有一定壁厚的涡旋体外侧及内侧的渐开线的方程还 可以表示为：
x0 r[cos ( ) sin ] y0 r[sin ( ) cos ]
Vh vi ( ) Vi ( * )
*
vi ( * )
2N 1
* 3
* 2
* 2
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行程容积及排气量
对具有N个压缩腔室的压缩机， 从工作腔容积计算的通式可以 Vi ( ) 0,i N 成为行程容积 Vh 得出，令i=N， =0 ，则 （m3），即： Vh Vi ( ) 0,i N p ( p 2t )h[(2i 1) ] 0,i N p ( p 2t )h (2 N 1)
中心腔1的面积 涡旋式压缩机
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θ
S
1 S1 [ r 2 3 ] 32 6 2
5
1 S1 [ r 2 3 ] 32 6 2
5
—
S2
1 1 S 3 [ r 2 3 ]02 [ r 2 3 ]02 6 6
3
3
1 1 S 3 [ r 2 3 ]02 [ r 2 3 ]02 6 6
3
3
S4
S4
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中心压缩腔1 面积计算用图
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r0 2 r
r0 2 r
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中心腔的容积计算式为：
V1 S h (2 S1 2 S 3 S 2 2 S 4 ) h 1 2 5 3 3 2 r {( )3 ( ) 3 } 2 r 2 ( ) 2 r 2 3 ( S 2 2 S 4 ) 3 2 2 2 3
西安Dakin 广州万宝
大连三洋
涡旋空气压缩机
瑞典 Atlas 日本 岩田涂装 三井精机 1-15KW 功率范围内最受青睐的机型
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涡旋压缩机的主要构件有： 静涡盘 动涡盘 十字滑环 主轴 机架 静涡盘与动涡盘的涡旋体或涡圈一般均为相 同的渐开线构成，偏心配置，相向安装，且 相位相差180度。
0 *
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静盘
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*
动盘
开始排气时刻的旋式压缩机
0
*
θ θ
* 2
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θ
θ
0 *
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θ
θ
θ θ
* 2
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t 2 r
P 2 r

1 4
压缩腔室对数 N 涡旋圈数
mN
动、静涡盘基圆中心距离 （回转半径）
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创成法生成圆的渐开线
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创成法生成圆的渐开线
涡旋式压缩机
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基元容积随转角变化的关系
记圆的渐开线展角增量 d 对应的微元面积为 dS 则有：
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涡旋式压缩机
涡旋式压缩机
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主要内容
发展历史 基本原理 涡旋压缩机的特点及应用 涡旋压缩机几何理论、型线及其修正 柔性补偿机构 防自转机构
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涡旋压缩机的发展历史
1905 年由法国人Leon Creux提出涡旋机械的概念，并在美国
涡旋式压缩机
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涡旋压缩机应用
空调压缩机
全封闭结构，单机功率在1-25HP范围，制冷工质可以是R22、R407C、 R410A等
制冷压缩机
压力比大，排气温度较高，一般采用加大润滑油或喷射制冷工质的方法降低 进行内冷却 ，目前有适用工质R12、R404A/R507和R134a，功率在215HP.
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日本：
Dakin Hitachi Sande Sanyo Toshiba_ Carrier Mutisubishi Electric ，数量上没有一家可以和 Copeland 竞争。 韩国： LG 电子，Century 生产 1.5-5.0 HP 涡旋压缩机 中国：
苏州 Copeland
φ
θ
A0[φ]= Ai[φ]=
3 2 5 2
S
1 S l [ r 2 ] 6
9 3 2 5 2
1 S s [ r 2 3 ] 32 6 2
7
涡旋式压缩机
压缩腔面积2 计算用图
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由于形成两个2个形状相同的压缩腔，所以其容积为：
1 dS ( r ) 2 d 2
，
由此求得图中阴影部分的面积
S