螺杆制冷压缩机教程

制冷压缩机电子教学计划的第3章螺杆制冷压缩机螺杆制冷压缩机是指使用一个或两个带有螺旋槽的转子（螺杆）在气缸内旋转以压缩气体的制冷压缩机. 螺杆式制冷压缩机属于容积式压缩机，其工作容积会旋转. 根据螺杆转子的数量，螺杆压缩机具有双螺杆和单螺杆两种类型. 第一节螺杆式压缩机的工作过程1.原理和工作过程螺杆式制冷压缩机主要由转子，壳体（包括中间缸体和两端的吸排气端座等），轴承和轴组成. 密封件，平衡活塞和气体流量调节装置. 图3-1是典型螺杆压缩机两端的一对转子，气缸和端块的. 1-吸入端座2-阴转子3-缸4-滑阀5-排气端座6-绕围绕一对转子的壳体的内壁的空间来完成. 工作过程图3-2是螺杆压缩机工作过程的. 其中，a和b是一对转子的平面图，而c，d和e是该一对转子从底部到顶部的仰视图. 其次，就压缩气体的原理而言，螺杆式制冷压缩机与往复式活塞式制冷压缩机相同，属于容积式压缩机械. 就其运动形式而言，螺杆制冷压缩机的转子和离心制冷机的压缩机转子都在高速旋转.

因此，螺杆式制冷压缩机具有两个特性. 优点（1）速度快，重量轻，体积小，占地面积小等优点. （2）功率平衡性能良好，因此基础很小. （3）结构简单紧凑，易损件少，维护简单，使用可靠，有利于操作自动化. （4）对吹液不敏感，单级压力比高. （5）气体传输量几乎不受排气压力的影响. 在更广泛的工作条件下，它仍然可以保持更高的效率. 缺点（1）噪音大. （2）处理转子需要特殊的设备和工具. （3）辅助设备庞大. 第二节结构和基本参数1.主要部件的结构螺杆制冷压缩机的主要部件包括壳体，转子，轴承，平衡活塞，轴封和风量调节装置. 壳体螺杆式制冷压缩机的壳体通常是分开的. 它由阀体（缸体），吸气端座，排气端座和两端的端盖组成，如图3-3所示. 1-吸气端盖2-吸气端座3-主体4-排气端座5-排气端盖转子转子是螺杆制冷压缩机的主要组件. 如图3-4所示，通常使用整体结构将螺钉和轴集成在一起. 1—内螺纹2—外螺纹轴承和油压平衡的活塞螺杆压缩机是高速重载. 为了确保阴转子和阳转子的精确定位并平衡轴向力和径向力，必须选择高精度，高速，重载的轴承以及相应的平衡机构，以确保转子可靠运行.

一般来说，滚动轴承主要用于低负载和小型机器；滑动轴承主要用于高负载和大中型机器. 为了平衡部分或全部轴向力，通常为此目的使用平衡活塞. 图3-5显示了液压平衡活塞的结构. 轴封制冷系统的密封非常重要. 因此，当螺旋制冷压缩机的转子轴打开时，通常使用具有良好密封性能的接触式机械密封. 它主要包括弹簧类型和图3-6. 图3-7显示了两个波纹管1、2传动销3传动套筒4弹簧座5弹簧6动环辅助密封环10静环辅助密封环11防旋转销风量调节滑阀空气量调节滑阀是螺杆制冷压缩机中用于调节空气量的结构元件. 尽管有许多调节螺杆式制冷压缩机的风量的方法，但使用滑阀调节方法已被广泛使用. 如图3-8a所示. 1-锁紧螺母2-密封垫3-螺钉4-变速箱套筒5-波纹管9-止转销a）滑阀b）滑阀结构1-外转子2-内转子3-滑阀4-液压活塞注油结构螺杆式制冷压缩机大多使用注油结构. 如图3-8b所示. 联轴器打开螺杆制冷压缩机，并通过联轴器连接到电机. 其次，转子齿廓的基本参数: 主动转子和从动转子的齿廓是齿廓表面，它们是空间曲面.

a）对称的弧形齿形b）不对称的弧形齿形齿形: 轮廓在垂直于转子轴线（端面）的平面上的投影称为转子齿形，即平面曲线. 啮合线: 将母转子齿形和公转子齿形在端面上的啮合运动的啮合点轨迹称为齿形啮合线，如图3-9所示. 牙齿的形状通常由圆弧，摆线，椭圆，抛物线组成，直径由直线组成. 轮廓: 构成转子齿形的曲线称为轮廓. （1）齿形的基本要求更好的气密性泄漏路径如图3-10所示. 沿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）接触线长度应尽可能短3）更大的面积利用率（2）典型的齿形在螺杆压缩机中，齿形中心线两侧的相同齿形线称为对称齿形（图3-9a），不同的被称为非对称轮廓（图3-9b），而齿距在节圆内或外的齿称为单边轮廓（图3-9），否则称为双齿轮廓如图3-13所示，它是由瑞典Atlas copco公司基于由弧线摆线组成的单面不对称齿廓制成的. 2）西格玛齿形西格玛齿形如图3-14所示. 它是由德国Kaeser压缩机公司根据由圆弧摆线针组成的单面不对称齿形开发的. 3）CF齿形状CF齿形状如图3-15所示，它是由德国GHH公司设计的.

应注意，用于评估或比较不同牙齿形状的许多因素是相互制约的. 例如: 为了减少泄漏三角形，确保螺钉的轴向紧密性，采用了点啮合摆线，不可避免地增加了接触线的长度；为了保护摆线的出现点，将小弧线或直线用作齿顶线，增加了泄漏三角形等. 因此，应根据不同的应用场合选择不同的齿形. 各种新的牙齿形状正在出现，例如日本的日立牙齿形状，日本的神户牙齿形状（图3-16a）和瑞典的Staals牙齿形状（图3-16b），这大大改善了牙齿的形状. 螺杆压缩机性能. a）齿形b）齿形转子的齿数和转子的扭转角与压缩机的风量，效率和转子刚度有很大关系. 通常，转子齿的数量越少，压缩机在相同的转子长度和端面面积下的空气输送能力就越大. 转子的扭转角是指齿在转子两端的平面上在转子上的投影之间的角度，如图3-17所示，它表示齿在转子上的扭曲程度. 圆周速度和速度转子齿之间的圆周速度是影响压缩机尺寸，质量，效率和传动方式的重要因素. 大圆周速度: 在进气孔和排气孔以及齿之间的气流阻力损失相应增加. 在确定圆周速度之后，还确定螺杆速度. 公称直径和长径比螺杆直径是与螺杆压缩机的系列化，标准化和通用化有关的重要参数. 长径比: 螺杆压缩机转子螺旋部分的轴向长度L与公称直径D的比值，根据中国机械工业部标准JB / T6906-1993中推荐的螺杆压缩比确定. 机械结构参数系列请参见表3-1.

表3-1中国螺杆压缩机的结构参数公转子公称直径/ mm 100125100120160200250315400500公转子速度/（r / min）4400 2960 1450转子长径比1，1.5 R12，R22，R717制冷剂的级数和喷油螺杆压缩机的压力比，一般采用一级压缩或二级压缩. 无油螺杆压缩机主要根据允许的排气温度确定压力比和级数. 间隙螺杆压缩机的两个转子之间，转子和机体之间必须有适当的间隙. 这不仅考虑了制造和组装错误，而且还考虑了弯曲和热变形的因素. 第三节送风和送风调节机构1.送风的计算理论送风是指单位时间内阴转子和阳转子之间的转子齿间体积之和，即（3-1）转子的两个转子. 压缩机的啮合旋转等同于齿轮的啮合传动，因此压缩机的理论空气输送量可写为（3-3）（3-4）压缩机的理论空气输送量可写为（3 -5）直径和长度相同两对转子，这对转子具有大的面积利用率，具有大的气体传输量，反之则小的气体传输量. 相同风量的螺杆压缩机，转子具有大的面积利用率，机器尺寸和质量可以更小. 几种齿形的面积利用率如表3-2所示. 表3-2几种齿形的面积利用率齿形名称SRM对称齿形SRM不对称齿形单边不对称齿形齿形Sigma齿形CF 6: 46: 4 6: 4 6: 4 6: 5 6: 5面积利用系统0.4720.52 0.521 0.56 0.417 0.595当转子的扭转角大到一定值时，转子齿之间的容积就不能完全膨胀.

考虑该因素对压缩机风量的影响，其特征在于扭转角系数C. 表3-3列出了外转子的扭转角. 表3-3阳转子扭角的对应值扭转角240270 300扭转角系数C 0.9990.989 0.971由于泄漏，气体加热等原因，螺杆式制冷压缩机的实际空气输送量. 该体积小于其理论空气量，并且气体传输系数用于表征损失影响吸气量. 在考虑压缩机的气体传输系数时，其实际气体流量qva（3-6）二，影响气体传输系数的主要因素是通过间隙泄漏的气体泄漏，可分为外部泄漏和内部泄漏两种，外部泄漏它会影响气体的传输系数，内部泄漏只会影响压缩机的功耗. 吸入压力损失当气体通过压缩机吸入管和吸入孔时，会发生气流损失，吸入压力降低，比容增加，从而减少了压缩机的吸入量并降低了压缩机的输出. 气体系数. 预热损失在吸气过程中，气体被吸气管，转子和壳体加热而膨胀，从而相应地减少了吸气量并降低了压缩机的空气传输系数. 3.空气量调节螺杆式空气压缩机的空气量调节方法主要包括吸气节流调节，停机调节，变频调节，滑阀调节，柱塞阀调节等. 目前，最常用的是滑阀调节和柱塞阀调节. 滑阀调节1）工作原理即通过改变转子的有效工作长度来达到调节气体输送量的目的. 图3-18是阀芯调整的原理图.

图3-19显示了螺杆制冷压缩机的风量与滑阀位置之间的关系. 螺杆式制冷压缩机的风量调节范围一般在100％以内无级调节. 在调整过程中，当负载大于50％时，功率几乎与气体传输速率成正比，但是当负载小于50％时，性能系数将相应降低. 调节机构的组成气体输送调节机构由三部分组成: 第一部分包括滑阀，滑阀杆，油活塞，液压缸，压缩弹簧和端座. 第二部分是供气量调节指标. 第三部分是用于油路和气体传输的控制阀. 3）在调节过程中，滑阀的轴向运动由液压传动机构根据吸入压力和温度完成. 图3-20显示了电磁换向阀组控制空气输送量和调节滑阀的操作. 柱塞阀调节图3-21显示了气体输送的柱塞阀调节的工作原理. 柱塞阀的打开和关闭是通过电磁阀控制进出液压泵的油来实现的. 柱塞阀只能逐步调节气体流量. 这种调整方法经常出现在小型紧凑型螺杆压缩机中. 4.内部容积比的调整由于压缩机压缩结束时的压力p cyd通常不等于排气室中的压力p dk，因此会导致额外的功率损耗. 因此，有必要调节内部容积比以使cyd等于dk，以适应压缩机在不同工作条件下的有效运行. 内部容积比调节机构的目的是通过改变径向排气孔的位置来改变内部容积比，以适应不同的工作条件.

根据压缩机应用中常见工作条件的要求，一般制造商提供具有不同内部容积比的压缩机供选择，以满足不同内部容积比的要求. 中国内部容积比的推荐值为2.6、3.6和5，以满足诸如高温，中温和低温等不同蒸发温度的要求. 另广的单元，有必要实现根据操作条件对内部容积比进行无级自动调节. 1风量调节滑阀2弹簧3内部容积比调节滑阀4，7油活塞5，6和8 —进出油孔图3-22是无级调节的内部容积比调节机构滑阀由德国Kiihlautomat公司使用. 1－内部容积比调节杆2－空气容积调节阀3－内部容积比调节滑阀4－液压缸5－负荷指示器6－液压活塞7－空气容积调节杆图3-23由日本日立制造MYCOM中所有V系列机器的手动体积比调节机构. a）调节阀芯被向上推b）调节阀芯缩回1—控制活塞机构2—油活塞3—内部容积比调节阀芯图3-24是瑞典Stals-mini-S20螺杆压缩机的内部容积与调整机制相比，调整系统将内容量得分设置为更高和更低. 第四节螺杆压缩机的总体结构一，开启螺杆压缩机开启螺杆制冷压缩机被广泛用于石油，化工螺杆式制冷压缩机图片，制药，纺织和科研等领域的低温测试. 应用于食品，水产品和商业仓储和运输的低温加工；用于工厂，医院和公共场所等大型建筑物的空调.

由于它具有自己的特性，因此通常作为压缩机组出售. 优点（1）压缩机与电动机分离，因此压缩机更加适用. （2）同一台压缩机可以适应不同的制冷剂. 除卤代烃制冷剂外，还可以通过更改某些零件的材料将氨用作制冷剂. （3）根据制冷剂和工作条件的不同，可以使用容量不同的电动机. 发展趋势和研究成果开放式螺杆式制冷压缩机具有噪声高，制冷剂泄漏，油路系统复杂等缺点. 因此，除不能使用氨或电力供应外，中小型螺杆式制冷压缩机的发展方向是封闭式机器，一般采用图3-25所示的内部容积比调节机构是基于三内部容积比V = 2.6、3.5和5个排气口，当运行条件发生变化时，请调整内部容积比以获得满负荷时压缩机轴的功率增加率. （2）单机两级压缩制冷装置的使用采用两级压缩系统，设备成本较高. 因此，日立，日本和瑞典Stals等公司开发了单机两级螺杆式压缩机，如图3-26所示. . （3）小型开放式螺杆压缩机1）改善齿形2）优化供油和油质3）使用滚动轴承且不使用液压泵系统4）使用水冷电机5）使用省煤器系统额定螺杆压缩机的半封闭螺杆制冷压缩机的功率一般为10100kW. 使用R134a制冷剂时，冷凝温度可以达到70，而使用R404A或R407C制冷剂时，最低单级蒸发温度可以达到45.

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