制冷压缩机技术

《制冷压缩机》电子教案

第三章螺杆式制冷压缩机

螺杆式制冷压缩机是指用带有螺旋槽的一个或两个转子（螺杆）在气缸内旋转使气体压缩的制冷压缩机。螺杆式制冷压缩机属于工作容积作回转运动的容积型压缩机，按照螺杆转子数量的不同，螺杆式压缩机有双螺杆与单螺杆两种。

第一节螺杆式压缩机的工作过程

一、工作原理及工作过程

1. 组成

螺杆式制冷压缩机主要由转子、机壳（包括中部的气缸体和两端的吸、排气端座等）、轴承、轴封、平衡活塞及输气量调节装置组成。图3-1是典型开启螺杆式压缩机的一对转子、气缸和两端端座的外形图。

1—吸气端座2—阴转子3—气缸4—滑阀5—排气端座6—阳转子

2. 工作原理

螺杆式压缩机的工作是依靠啮合运动着的一个阳转子与一个阴转子，并借助于包围这一对转子四周的机壳内壁的空间完成的。

3. 工作过程

图3-2为螺杆式压缩机的工作过程示意图。其中，a、b为一对转子的俯视图，c、d、e、f为一对转子由下而上的仰视图。

二、特点

就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复活塞式制冷压缩机一样，同属于容积式压缩机械，就其运动形式而言，螺杆式制冷压缩机的转子与离心式制冷压缩机的转子一样，作高速旋转运动。所以螺杆式制冷压缩机兼有二者的特点。

1. 优点

（1）转速较高、又有质量轻、体积小，占地面积小等一系列优点。

（2）动力平衡性能好，故基础可以很小。

（3）结构简单紧凑，易损件少，维修简单，使用可靠，有利于实现操作自动化。

（4）对液击不敏感，单级压力比高。

（5）输气量几乎不受排气压力的影响。在较宽的工况范围内，仍可保持较高的效率。

2. 缺点

（1）噪声大。

（2）需要有专用设备和刀具来加工转子。

（3）辅助设备庞大。

第二节结构及基本参数

一、主要零部件的结构

螺杆式制冷压缩机的主要零部件包括机壳、转子、轴承、平衡活塞、轴封及输气量调节装置等。

1. 机壳

螺杆式制冷压缩机的机壳一般为剖分式。它由机体（气缸体）、吸气端座、排气端座及两端端盖组成，如图3-3所示。

1—吸气端盖2—吸气端座3—机体4—排气端座5—排气端盖

2. 转子

转子是螺杆式制冷压缩机的主要部件。如图3-4所示，常采用整体式结构，将螺杆与轴做成一体。

1—阴螺杆2—阳螺杆

3. 轴承与油压平衡活塞

螺杆式制冷压缩机属高速重载。为了保证阴、阳转子的精确定位及平衡轴向力和径向力，必须选用高精度、高速、重载的轴承和相应的平衡机构，确保转子可靠运行。

一般说，低负荷、小型机器中，多采用滚动轴承；高负荷、大中型机器中，多采用滑动轴承。

为了平衡部分或全部轴向力，通常用一个平衡活塞来达到这一目的。图3-5所示为一个油压平衡活塞的结构。

4. 轴封

制冷系统的密封至关重要，因此在开启螺杆式制冷压缩机的转子外伸轴处，通常采用密封性能较好的接触式机械密封，它主要有图3-6所示的弹簧式和图3-7所示的波纹管式两种。

1、2—传动销3—传动套4—弹簧座5—弹簧6—动环辅助密封圈

7—动环8—卡环9—静环10—静环辅助密封圈11—防转销

5. 输气量调节滑阀

输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件，虽然螺杆式制冷压缩机的输气量调节方法有多种，但采用滑阀的调节方法获得了普遍的应用。如图3-8a 所示。

1—锁紧螺母2—密封垫片3—螺钉4—传动套5—波纹管

6—动环7—静环辅助密封圈8—静环9—防转销

a)滑阀工作示意图b)滑阀结构示意图

1—阳转子2—阴转子3—滑阀4—油压活塞

6. 喷油结构

螺杆式制冷压缩机大多采用喷油结构。如图3-8b所示。

7. 联轴器

开启螺杆式制冷压缩机通过联轴器与电动机相联。

二、基本参数

1. 转子的齿形

型面：主动转子和从动转子的齿面均为型面，是空间曲面。

a)对称圆弧齿形b)非对称圆弧齿形

齿形：型面在垂直于转子轴线平面（端面）上的投影称为转子的齿形，是一条平面曲线。啮合线：阴、阳转子齿形在端平面上啮合运动的啮合点轨迹，叫做齿形的啮合线，如图3-9所示，齿形一般由圆弧、摆线、椭圆、抛物线、径向直线等组成。

型线：组成转子齿形的曲线称为型线。

（1）齿形的基本要求

1)1)较好的气密性泄漏途径如图3-10所示。

接触线方向的泄漏如图3-11所示。

如图3-12所示，称为泄漏三角形。

2)接触线长度尽量短

3)较大的面积利用系数。

（2）典型齿形

在螺杆式压缩机中，对于齿形中心线两边型线相同的称对称型线（图3-9a），不同的称非对称型线（图3-9b），齿形型线都在节圆内或节圆外的称单边型线（图3-9），否则称为双边型线。

1)X齿形 X齿形如图3-13所示，它是由瑞典Atlas copco公司在圆弧摆线所组成的单边不对称齿形的基础上进行改进而成。

2)Sigma齿形 Sigma齿形如图3-14所示，它是由德国Kaeser压缩机公司在圆弧摆线所组成的单边不对称齿形的基础上研制成功的。

3)CF齿形 CF齿形如图3-15所示，它是由德国GHH公司设计的。

应当看到，用以评价或比较不同齿形的许多因素是相互制约的。如：为了减小泄漏三角形，确保螺杆的轴向气密性采用点啮合摆线，就不可避免地使接触线长度增加；为了保护摆线的发生点，采用小圆弧或直线作齿顶型线，则增大了泄漏三角形等等。所以应根据不同的使用场合选用不同的齿形。

现在各种新的齿形层出不穷，如日本日立的α齿形，日本神户的β齿形（图3-16a），瑞典斯达尔（Stals）齿形（图3-16b），极大地提高了螺杆压缩机的性能。

a)β齿形b)Stals齿形

2. 转子的齿数和扭转角

转子的齿数和压缩机的输气量、效率及转子的刚度有很大关系。通常转子齿数越少，