◆文/江蘇 趙寶平 陳林山 武文娟

(接上期)

4.旋葉式壓縮機(jī)

(1)工作原理

旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī)都是依靠汽缸容積的變化來達(dá)到制冷目的的，但它的工作容積變化除了周期性擴(kuò)大和縮小外，其空間位置也隨主軸的轉(zhuǎn)動不斷發(fā)生變化。旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)基本上無余隙容積，其工作過程一般只有進(jìn)氣、壓縮、排氣三個過程，所以它的容積效率比往復(fù)式壓縮機(jī)高得多，可高達(dá)80%～95%。

旋葉式壓縮機(jī)又稱刮片式壓縮機(jī)，是旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的一種。旋葉式壓縮機(jī)的汽缸有圓形和橢圓形兩類。葉片有二片、三片、四片、五片等幾種。其中圓形汽缸配置的葉片為二、三、四片三種，如圖10、圖11所示。橢圓形汽缸配置的葉片為四、五片兩種，如圖12所示。

圖10 圓形汽缸的旋葉式壓縮機(jī)剖視圖

在圓形汽缸的旋葉式壓縮機(jī)中，轉(zhuǎn)子的主軸相對汽缸的圓心有一偏心距，這使轉(zhuǎn)子緊貼在汽缸內(nèi)表面的進(jìn)氣孔和排氣孔之間。而在橢圓形汽缸中，轉(zhuǎn)子的主軸和橢圓的幾何中心重合，轉(zhuǎn)子緊貼橢圓兩短軸上的內(nèi)表面。這樣轉(zhuǎn)子的葉片和它們之間的接觸將汽缸分成幾個空間，當(dāng)主軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時，這些空間的容積發(fā)生擴(kuò)大→縮小→歸零的循環(huán)變化。相應(yīng)地制冷劑蒸汽在這些空間內(nèi)發(fā)生吸氣→排氣的循環(huán)。 對于圓形汽缸而言，雙葉片式將空間分成兩個空間，主軸每旋轉(zhuǎn)一周，即有兩次排氣過程；三葉片則有三次排氣過程。葉片越多，壓縮機(jī)的排氣脈沖越小，橢圓汽缸壓縮機(jī)也是如此。由于排氣閥設(shè)計在接近接觸線的位置，因此旋葉式壓縮機(jī)幾乎不存在余隙容積。

1.機(jī)殼；2.缸體；3.葉片(共4片)；4.轉(zhuǎn)子；5.吸氣腔；6.排氣簧片；7.進(jìn)油口；8.主軸。

圖11 圓形汽缸的旋葉式壓縮機(jī)實物圖

由此可見，旋葉式壓縮機(jī)由于不設(shè)吸氣閥，容積效率特別高，轉(zhuǎn)子可以高速運轉(zhuǎn)，因此制冷能力強(qiáng)。

(2)基本結(jié)構(gòu)

旋葉式壓縮機(jī)的主要零部件有缸體、轉(zhuǎn)子、主軸、葉片、排氣閥、后端蓋、帶有離合器的前端蓋和主軸的油襯。后端蓋6和前端蓋3上有兩個滾動軸承(4、7)支撐主軸轉(zhuǎn)動，后端還有一個油氣分離器。圖13所示為旋葉式壓縮機(jī)的軸向剖視圖。

圖13 旋葉式壓縮機(jī)軸向剖視圖

(3)變?nèi)萘啃~式壓縮機(jī)

圖14所示變?nèi)萘啃~式壓縮機(jī)為一種雙葉片旋葉式壓縮機(jī)。它可根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，自動調(diào)節(jié)制冷量。

這種壓縮機(jī)的工作原理為：在汽缸的吸氣孔4處，有一變?nèi)萘坎?，當(dāng)葉片刮過吸氣孔4時，進(jìn)氣過程本來應(yīng)該結(jié)束，但由于汽缸開有變?nèi)萘坎?，因此在氣流慣性的作用下，繼續(xù)通過變?nèi)萘坎?進(jìn)行充氣，這樣可以提高充氣效率，又不影響下一汽缸的進(jìn)氣過程。變?nèi)萘坎?和葉片8構(gòu)成一個缺口，通過該缺口槽進(jìn)人汽缸的氣體流量正比于缺口截面積和流入時間的乘積，即流量= Kx截面積x流入時間x葉片厚度，式中K為比例系數(shù)。

低轉(zhuǎn)速時，葉片刮過變?nèi)萘坎?的時間長，充氣量增大，制冷量大；而高轉(zhuǎn)速時，葉片刮過變?nèi)萘坎?的時間短，汽缸充氣量相對減少，則制冷量減少，能耗降低。在相同制冷量條件下，汽缸容積可以減小30%，而重量降低20%。從整體來看，不但能進(jìn)行制冷量自動調(diào)節(jié)，還可減少功耗，這也是旋葉式壓縮機(jī)得到廣泛應(yīng)用的原因。

5.滾動活塞式壓縮機(jī)

滾動活塞式壓縮機(jī)由美國Vilter 20世紀(jì)初首次推出，之后瑞士的Escher Wyess公司開始生產(chǎn)，但當(dāng)時與往復(fù)式相比，并無明顯競爭力。到60年代，精密加工技術(shù)迅速發(fā)展，滾動活塞式壓縮機(jī)的技術(shù)也日臻完善。70年代，滾動活塞式壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于小型的空調(diào)與制冷裝置，在小容量范圍(0.3～5KW)有替代往復(fù)式壓縮機(jī)的趨勢。

典型生產(chǎn)廠家：日本的三洋、日立、東芝、三菱、松下、美國的FEDDERS公司；國內(nèi)的上海日立、慶安、沈陽華潤等。

(1)工作原理

滾動活塞式壓縮機(jī)是一種新型的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，有單缸、雙缸和變?nèi)萘咳N。該種壓縮機(jī)由于體積小，工作可靠，因此廣泛應(yīng)用于汽車空調(diào)及其他空調(diào)和冰箱上。滾動活塞式壓縮機(jī)的工作原理如圖15所示。

當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時，活塞不但做自身滾動，而且在以汽缸的中心為圓心、偏心距為半徑的圓周上做回旋運動(不是旋轉(zhuǎn)運動)。這兩種運動的合成，引起汽缸兩部分空間容積擴(kuò)大和縮小的周期性變化。當(dāng)進(jìn)氣腔的空間容積不斷擴(kuò)大時，制冷劑蒸汽不斷地從外面吸進(jìn)，壓縮機(jī)處于進(jìn)氣過程；而另一腔則容積不斷縮小，蒸汽不斷壓縮，處于壓縮過程。當(dāng)壓力腔的蒸汽壓力略大于排氣腔時，則排氣閥打開，將壓縮蒸汽排出汽缸外，處于排氣過程。

(2)主要結(jié)構(gòu)

如圖16所示為日本三菱SA-430滾動活塞式壓縮機(jī)的剖面圖。滾動活塞式壓縮機(jī)的主要零件有曲軸，轉(zhuǎn)子，缸體，前、后端蓋和刮片。曲軸11由兩端面上的滾子軸承9和14支承，平衡塊8在曲軸尾端。葉片彈簧12壓迫刮片24緊貼旋轉(zhuǎn)活塞28在缸體內(nèi)滾動。不設(shè)吸氣閥，排氣閥采用圓柱形。由于圓柱形閥工藝性好，因此在汽缸上安裝和布置較方便。潤滑采用壓差輸油的方式，即冷凝的冷凍機(jī)油在汽缸內(nèi)潤滑旋轉(zhuǎn)活塞與缸壁接觸部位及刮片后，和制冷劑一起排到機(jī)體底部，底部裝有不銹鋼篩網(wǎng)，用來分離油氣。分離后的油氣，其中蒸氣從排氣口排出，冷凍機(jī)油留在機(jī)體底部。在排氣高壓作用下，通過吸油孔29，油被送到滾子軸承、活塞內(nèi)孔以及油封等處，而在底部的刮片和彈簧都浸在油中。

(3)變?nèi)萘繚L動活塞式壓縮機(jī)

如圖17所示為一雙缸變?nèi)萘繚L動活塞式壓縮機(jī)。在該種壓縮機(jī)上，一根曲軸配有兩個串聯(lián)的滾動活塞和中間隔板，其他部分與單缸同。為方便平衡曲軸，兩個曲柄位置錯開180°，這樣兩個活塞也相互錯開180°，這使排氣連續(xù)進(jìn)行，排氣量提高一倍，壓縮機(jī)的體積也更緊湊。滾動活塞式壓縮機(jī)的變?nèi)萘渴峭Ｖ蛊渲幸桓坠ぷ?，讓其制冷量減少一半。

其原理是：從排氣口9引一條管道到后缸的卸載閥，當(dāng)聯(lián)接管14關(guān)閉時，卸載閥16在右邊，打開后缸的吸氣口5，讓其雙缸全負(fù)荷工作。在車速很快時，蒸發(fā)器出口空氣溫度下降，接通聯(lián)接管14，讓排氣高壓引入卸載閥16，閥門移到左邊，關(guān)閉后缸的吸氣入口，讓后缸處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，沒有制冷劑輸出。很顯然，這是一種突變的方式，所以輸出的冷空氣量和溫度波動很大。

6.渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是一種新型壓縮機(jī)，主要適用于汽車空調(diào)，如圖18所示。它與往復(fù)式壓縮機(jī)相比，具有效率高、噪音低、振動小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，是一種先進(jìn)的壓縮機(jī)。

圖18 渦旋式壓縮機(jī)

(1)工作原理

渦旋式壓縮機(jī)主要由具有渦旋葉片圈的動、定兩渦旋盤所組成，相互錯開180°，在兩個點相互接觸，相當(dāng)于嚙合作用。渦旋式壓縮機(jī)的工作原理如圖19所示。

如圖19a所示為吸氣結(jié)束時，一對渦旋圈形成了兩對月牙形容積，最大的月牙形容積11將開始壓縮，動圈渦旋中心10繞定圈渦旋中心3繼續(xù)回旋公轉(zhuǎn)，原來最大的月牙形容積已壓縮，如圖19b所示。動圈被曲軸帶動而再作回旋運動，被壓縮的容積縮小到如圖18c所示最小壓縮容積7(此容積根據(jù)內(nèi)容積比值確定)。這一月牙形容積中的制冷劑蒸氣即與設(shè)在渦旋圈中心的排氣口相通。在壓縮的同時，動圈與定圈的外周又形成吸氣容積(4、8)再回旋，再壓縮，如此周而復(fù)始完成吸氣、壓縮、排氣工作過程。

(2)基本結(jié)構(gòu)

渦旋式壓縮機(jī)主要由固定渦旋盤、動渦旋盤、機(jī)架、聯(lián)接器和曲軸等組成，如圖20、圖21所示。動渦旋盤3上的葉片采用漸開線，與其嚙合的固定渦旋盤2上應(yīng)是包絡(luò)線，因此動、靜兩個渦旋圈為一對漸開線曲線。理論上，渦旋式壓縮機(jī)渦旋圈的圈數(shù)愈多，動作愈平穩(wěn)，效率愈高。實際應(yīng)用中，為了防止過壓縮和受直徑限制，一般汽車空調(diào)渦旋式壓縮機(jī)渦旋圈選2.5～3圈。

渦旋式壓縮機(jī)的回旋機(jī)構(gòu)如圖22所示，通過回旋機(jī)構(gòu)產(chǎn)生回旋運動(而不是旋轉(zhuǎn)運動)。當(dāng)電磁離合器接通時，曲軸1轉(zhuǎn)動，曲柄銷2驅(qū)動偏心套3回旋運動，傳動軸承4也作回旋，傳動軸承上的動渦旋盤5也作回旋運動，即動渦旋盤繞固定渦旋盤作公轉(zhuǎn)回旋運動。設(shè)置在偏心套上的平衡塊6可以平衡動渦旋盤的回旋離心力。因此在運行期間，渦旋盤壓縮室的徑向密封不取決于離心力，而主要取決于偏心套的回旋力矩。該力矩是由作用于偏心套的氣體壓力的切向分力和作用在曲軸銷的動盤回旋驅(qū)動力所構(gòu)成的力偶產(chǎn)生的。兩偏心力的軸向位置是錯開的，為了保持壓縮機(jī)的動平衡，曲軸和離合器設(shè)置了平衡塊。

動圈背面與前蓋之間裝有球形聯(lián)接機(jī)構(gòu)。球形聯(lián)接機(jī)構(gòu)有兩個作用：一個是起回轉(zhuǎn)推力軸承的作用，承受氣體的軸向壓力；另一個是防止動圈自轉(zhuǎn)并能消除軸向偏移。

圖20 渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

圖22 回旋機(jī)構(gòu)

圖21 渦旋式壓縮機(jī)實物結(jié)構(gòu)圖

動渦旋盤和固定渦旋盤在安裝時存在著180°的相位角，從而使兩渦旋盤相互嚙合形成一系列的月牙形容積。動渦旋盤由一個偏心距很小的曲軸帶動，使之繞固定渦旋盤的軸線運動。此外，在動渦旋盤背后利用一聯(lián)接機(jī)構(gòu)，用來保證動渦旋盤和固定渦旋盤之間的相對運動。在此運動過程中，制冷劑蒸氣由渦旋盤的外邊緣被吸人到月牙形工作容積中，工作容積逐漸向中心移動并減小，使制冷劑蒸氣被壓縮，最后經(jīng)中心部位的排氣口軸向排出，從而完成吸氣、壓縮和排氣的整個周期。