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1、第四章 滚动转子式制冷压缩机 郑艺华 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 4-1 工作过程与结构特点 滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机，气缸 工作容积的变化，是依靠一个偏心装置的圆筒形转子 在气缸内的滚动来实现的。 20世纪70年代后在国内外有较大的发展，如国内生产 的小型全封闭滚动转子式制冷压缩机GZ2型、YZ型、 QXW型、QDX型等已被选用于家用空调器、电冰箱和 商业制冷装置。 生物系统热科学与技术研究所 一、概述 滚动转子式制冷压缩机主要由气缸、滚动 转子、偏心轴和滑片等组成。 圆筒形气缸2的径向开设有不带吸气阀的 吸气孔口和带有排气阀的排气孔口，滚动 转子
2、3(亦称滚动活塞)装在偏心轴4上，转 子沿气缸内壁滚动与气缸问形成一个月 牙形的工作腔，滑片7(亦称滑动档板)在弹 簧的作用力使其端部与转子紧密接触，将 月牙形工作腔分为两部分，滑片随转子的 滚动沿滑片槽道作往复运动，端盖被安置 在气缸两端，与气缸内壁、转子外壁、切 点、滑片构成封闭的气缸容积，即基元容 积其容积大小随转于转角变化，容积内 气体的压力则随基元容积的大小而改变， 从而完成压缩机的工作过程。 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 二、工作过程 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 由滚动转子式压缩机的工作过程可以看出。 转子回转一周，将完成上一工
3、作循环的压缩和排气 过程及下一工作循环的吸气过程。 由于不设进气阀，吸气开始的时机和气缸上吸气孔 口位置有严格的对应关系，不随工况的变化而变动 。 由于设置了排气阀，压缩终了的时机将随排气管中 压力的变化而变动。 生物系统热科学与技术研究所 三、主要结构型式及特点 目前，生产和使用中的滚动转子式压缩机基本上可分 为中等容量的开启式压缩机和小容量的全封闭式压缩 机，其中，大中型滚动转子式压缩机适用于冷库，小 型滚动转子式压缩机多用于冰箱和家用空调器中。 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物
4、系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 特点 滚动转子式压缩机与往复活塞式压缩机相比， 具有下列特点： 零部件少，结构简单 易损零件少，运行可靠 在相同的冷量情况下，压缩机体积小、重量轻、运转平衡 没有吸气阀片，阻力小，吸气过热小；余隙容积小，输气系 数较高 加工精度要求较高 密封线较长，密封性能较差，泄漏损失较大 单缸的转矩峰值大，需平衡。 生物系统热科学与技术研究所 四、目前发展趋势 变频压缩机的发展 变频压缩机采用变频调速技术进行能量调节，使其制冷量与系统负荷协调变 化，并使机组在各种负荷条件下都具有较高的能效比。 具有节能、舒适、启动快速、温控精
5、度高及易于实现自动控制等优点，受到 世人瞩目。 双缸滚动转子式压缩机的发展 为平衡压缩机转子的不平衡惯性力，已研制双转子滚动转子压缩机，该压缩 机的两个汽缸相差180对称布置，可以使负荷扭矩的变化趋于平稳。 提高压缩机的经济性及可靠性 借助电子计算机对压缩机工作过程的性能仿真，主要部件结构如轴承、滑片 、滚动转子、排气阀等结构的特性分析，以及噪声和振动的仿真。可对压缩 机的经济性和可靠性、噪声和振动进行预测，对满足各种要求的滚动转子式 压缩机进行优化设计。 降低噪声 从振动方面入手减少曲轴及轴承的振动，改进压缩机与机壳的连接系统，开 发各种新型消声结构和排气阀等。 生物系统热科学与技术研究所
6、生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 4-2 主要热力性能参数 生物系统热科学与技术研究所 一、 输气量及其影响因素 滚动转子式压缩机的理论容积输气量应为气缸工作容 积与转速的乘积，即 生物系统热科学与技术研究所 容积效率 滚动转子式压缩机的实际容积输气量也可用往复式压 缩机的方法表示为 滚动转子式压缩机的容积效率比往复式压缩机大，其 值大约在0 . 7 0 . 9 范围内，空调器用的滚动转子式 压缩机可达0 . 9 以上。 生物系统热科学与技术研究所 容积系数 同
7、往复式压缩机一样也用容积系数表示余隙容积对输 气量的影响。 滚动转子式压缩机的余隙容积由三部分组成： 转子与气缸的切点T达到 位置时，存有的高压气体的 气缸容积； 排气阀下方排气孔的容积； 排气孔入口处气缸被削去部分的容积。由于排气孔口具有一 定的宽度和排气阀占据的空间，在气缸内形成余隙容积，当 转角口转至4 ， 时，余隙容积与其后处于吸气的基元容积 经排气孔口连通，余隙容积内残留的高压气体膨胀，使吸入 的新鲜气休减少。 生物系统热科学与技术研究所 压力系数 表征吸气压力损失对输气量造成的影响。 由于无吸气阀，吸气压力损失很小。 近似等于1 . 生物系统热科学与技术研究所 温度系数 反映由于吸
8、入气体被加热造成输气量的减少。 滚动转子式制冷压缩机通常是放置在全封闭的机壳中 ，尽管吸气管直接接至气缸，但因气缸和吸气管是处 于高温高压的机壳中，其温度依然较高，故吸入的新 鲜气体被加热，加热后的气体比体积增加，使压缩机 的质量输气量减少。 通常，当压力比为2 8 时，为 0 . 95 0 . 82 ，压 力比高时取下限。 生物系统热科学与技术研究所 泄漏系数 表征气缸中气体泄漏对输气量造成的影响。 途径有： 通过转子和气缸切点间隙及滑片和转子接触点间隙产生的压缩腔气 体向吸气腔泄漏； 通过滚动转子两端面间隙产生的高压腔气体向低压腔泄漏； 通过滑片两端面间隙产生的高压腔向低压腔泄漏。 泄漏的
9、多少受转速和密封间隙的影响很大，转速越高泄漏量越少 ，泄漏系数越大；密封间隙越小泄漏量越少，泄漏系数越大。 转速为3000r / m in 时约在0 . 82 0 . 92 范围内，转速为1500r / m in 时约在0 . 75 0 . 88 范围内 影响泄漏量的其它因素还有油的粘性、油量的多少、构成压缩腔 零部件的表面粗糙度及运行中这些零部件的受力变形和热变形等 。 生物系统热科学与技术研究所 回流系数 进气口回流产生的影响，回流使输气量减少。 因为 角仅有30 35 ，其间的容积变化很小，所以 回流系数可近似取为1 。 生物系统热科学与技术研究所 二、功率和效率 滚动转子式压缩机的功率
10、及效率的定义与物理意义和 往复式压缩机一样，但是在计算式和效率的数值上略 有出入。 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 机械效率 反映了机械摩擦损失的大小，其中包括滑动轴承摩擦损失、 滑片运动摩擦损失、惯性力不平衡产生的附加损失及机构损 失(诸如液压泵供油耗功可计入机构损失)等。 机械效率的高低主要取决于油和氟利昂的粘性及运动副间的 间隙值，很难给出计算表达式。 电动机效率 反映电动机的损失，即反映电动机转子的铁损、定子绕组的 铜损和风损，这些损失与电动机原始设计参数有关，也与电 动机运行工况、冷却介质、安装结构有关，通常在下列范围 内选取：小冰箱的0.65，商用制冷机的
11、0.8。 电效率 反映电动机输入功在压缩机中利用的完善程度。全封闭滚动 转子式压缩机的电效率比较低，通常在0.40.55的范围内。 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 4-3 振动与噪声 振动源 曲轴扭矩变化引起的曲轴扭转振动成为压缩机的振动源；并 会直接造成机壳的振动： 曲轴的旋转不平衡惯性力也使轴产生振动，并直接导致压缩 机的机壳的振动； 压力脉动产生的激振力通过气缸、轴承和滚动转子作用于曲 轴等部件，进一步导致机壳的振动，特别是2kHz以上的高频 振动部分更是压力脉动造成的。 噪声源 众所周知噪声与振动是分不开的，振动本身就是噪声源，但 是
12、全封闭压缩机的噪声却是各种源的噪声合成，按机理可分 为；电磁噪声：制冷剂气流噪声；机械噪声； 生物系统热科学与技术研究所 消减振动和降低噪声的措施 提高曲轴的动力平衡性能 严格控制曲轴的旋转不均匀度 机壳的优化设计 消减气流压力脉动 降低电磁噪声的措施 降低机械噪声 降低停机过程中的振动和噪声 有源噪声控制降噪方法 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 4-4 摆动转子式压缩机 能承受更大的压力差，使用替代工质时，有优势。 用在真空泵、空气压缩机等。 生物系统热科学与技术研究所 工作原理 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 生物系统热科学与技术研究所 特点 滚环与摆杆一体，不存在密封和润滑问题，也不需设 置划片弹簧。 滚环与摆杆一体，两侧支撑，可承受较大的压力差。 提高机械效率。 有利于减少内部泄露，提高容积效率。 摆动转子加工困难，导向部分加工要求精密。 适用于7.7kw以下的场合。 消除了滑片与转子之间的摩擦和敲击，噪声降低。
