提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率和工作壽命十分不利

　　目前，房間空調(diào)器大量采用滾動活塞式壓縮機(jī)。該類壓縮機(jī)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，容積效率比較高，而且易于實現(xiàn)變冷量系統(tǒng)，因此市場競爭力較高。但是，滾動活塞式壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)上尚存不足之處，比如它的滾動活塞和轉(zhuǎn)子均以偏心轉(zhuǎn)動的方式工作，因此存在比較大的不平衡離心慣性力，故需要設(shè)計(design)專門的平衡塊；同時，該類壓縮機(jī)的各個運動(movement)副之間還存在很高的相對運動速度，特別是隔離葉片緊貼著滾動活塞的外表面高速滑行，由此會產(chǎn)生較大的摩擦與磨損；另外，由于隔離葉片的內(nèi)端與滾動活塞外表面之間的密封采用線接觸的密封結(jié)構(gòu)方式，而且隔離葉片的側(cè)端與兩側(cè)端蓋之間存在配合間歇，故不可避免地產(chǎn)生較大的內(nèi)部泄漏損失。
　　針對滾動活塞式壓縮機(jī)的缺點，有關(guān)科技人員進(jìn)行了大量的研究，并提出了許多有實用前景的新型制冷壓縮機(jī)，如螺旋(spiral)葉片壓縮機(jī)、鉸接葉片壓縮機(jī)等等.作者研究的嵌固葉片式旋轉(zhuǎn)(Rotating)壓縮機(jī)也是此類型壓縮機(jī)中的一種。設(shè)計思想本文討論的嵌固葉片式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)有一個嵌固隔離葉片、一個旋轉(zhuǎn)缸套、一個轉(zhuǎn)柱和兩個隨動端蓋，其工作原理及機(jī)構(gòu)分析，這里主要討論該類壓縮機(jī)的一些設(shè)計思想和原則。立式結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)主軸的布置形式不僅關(guān)系到壓縮機(jī)的空間占位，而且還影響到壓縮機(jī)各大系統(tǒng)尤其是潤滑系統(tǒng)的布局。一般來說，房間(room)空調(diào)器壓縮機(jī)在高度方向(direction)上受到的限制較少，故壓縮機(jī)的主軸設(shè)計以立式為主，在此情況下壓縮機(jī)的潤滑系統(tǒng)最為簡單?；谕瑯拥牡览恚豆倘~片式壓縮機(jī)亦采用立式主軸結(jié)構(gòu)。
　　高背壓筒腔流體機(jī)械采用高背壓筒腔結(jié)構(gòu)或采用低背壓筒腔結(jié)構(gòu)，對壓縮機(jī)的電機(jī)設(shè)計有舉足輕重的影響(influence)，并對壓縮機(jī)的容積(Capacity)效率產(chǎn)生大的影響。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。若采用高背壓筒腔方案，則電機(jī)的冷卻只能由高溫高壓的排氣(Exhaust)來完成，由于冷卻效果較差，因此會導(dǎo)致(cause)電機(jī)的效率和工作可靠性有所下降，故對電機(jī)的設(shè)計尤其是對電機(jī)的絕緣設(shè)計提出了苛刻的要求。但是從另一角度（angle)看，高背壓筒腔結(jié)構(gòu)對壓縮機(jī)進(jìn)氣的有害加熱較少，故壓縮機(jī)的容積效率有望提高，而且壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)(system)(包括：循環(huán)潤滑系統(tǒng)，集中潤滑系統(tǒng)等)的設(shè)計可以大大簡化。目前，發(fā)達(dá)國家如日本等國比較趨向于采用高背壓筒腔的結(jié)構(gòu)方案，這是電機(jī)設(shè)計進(jìn)步的一個體現(xiàn)。
　　鑒此，本壓縮機(jī)(compressor)采用高背壓筒腔方案。下置式馬達(dá)采用立式結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)，其電機(jī)的布置有上置式和下置式兩種。從本質(zhì)上講，兩者的差別不大。但是，就本嵌固葉片式壓縮機(jī)而言，采用下置式電機(jī)的方案較好處置壓縮機(jī)的主體支撐（sustain）結(jié)構(gòu)，特別是對壓縮機(jī)的裝配、調(diào)整以及檢測十分方便，所以采用下置式電機(jī)。
　　轉(zhuǎn)子采用旋轉(zhuǎn)缸套作為主動件通常壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子與電機(jī)的轉(zhuǎn)子緊固連接在一起并作為主動件，但是，嵌(qiàn)固葉片式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)(比較特別，若將轉(zhuǎn)子作為主動件，則其動力(dòng lì)傳遞的路徑為：轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子上的圓弧槽壓迫轉(zhuǎn)柱轉(zhuǎn)動，然后再通過轉(zhuǎn)柱上的扁平滑槽推動隔離葉片轉(zhuǎn)動，最終由隔離葉片帶動旋轉(zhuǎn)缸套和隨動端蓋一起轉(zhuǎn)動。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)主要噪聲源是進(jìn)、排氣口，應(yīng)選用適宜的進(jìn)排氣消聲器?？諌簷C(jī)進(jìn)氣噪聲的頻譜呈低頻特性，進(jìn)氣消聲器應(yīng)選用抗性結(jié)構(gòu)或以個、抗性為主的阻抗復(fù)合式結(jié)構(gòu)?？諌簷C(jī)的排氣氣壓大，氣流速度高，應(yīng)在空壓機(jī)排氣口使用小孔消聲器顯然，在此背景下轉(zhuǎn)柱受到的負(fù)荷很嚴(yán)重，特別是轉(zhuǎn)柱滑槽與隔離葉片之間的作用力和反作用力非常大，這對提高壓縮機(jī)的機(jī)械效率和工作壽命(lifetime)十分不利。反之，若將旋轉(zhuǎn)缸套作為主動件而將轉(zhuǎn)子改作從動件，則上述問題可迎刃而解，此時隔離葉片和轉(zhuǎn)柱的受力特性最佳：隔離葉片通過滑槽撥動轉(zhuǎn)柱，再由轉(zhuǎn)柱帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，由于撥動轉(zhuǎn)子所需要克服的主要是軸承的粘滯阻力矩，因此隔離葉片與轉(zhuǎn)柱之間的相互作用力較小。故作者認(rèn)為，嵌固葉片式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)宜采用旋轉(zhuǎn)缸套作為主動件，這也是本壓縮機(jī)的特別之處。
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計基于上述設(shè)計思想，作者設(shè)計了一臺嵌固葉片式房間空調(diào)器旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，下面就其結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些初步的分析(Analyse)。昆山空壓機(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機(jī)站，高大空曠的廠房混響很重。嵌固葉片式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)采用立式主軸、下置電機(jī)和高背壓筒腔結(jié)構(gòu)。在旋轉(zhuǎn)缸套的兩端頭分別緊固連接有隨動端蓋，其中下端蓋的中心部位做成轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，并支撐（sustain）在一個內(nèi)圈無擋邊的圓柱滾動軸承的內(nèi)圈上；轉(zhuǎn)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)子緊配，其下端引接一個吸油管，另外轉(zhuǎn)軸的中部設(shè)置有軸向進(jìn)氣道和潤滑油道；下端蓋設(shè)置有徑向進(jìn)氣道將轉(zhuǎn)軸的軸向進(jìn)氣道與壓縮機(jī)的吸氣腔相連通，上端蓋用螺釘緊固在轉(zhuǎn)軸上（下端蓋），其上設(shè)置有排氣閥腔，并裝設(shè)有一個筒狀的簧片排氣閥；葉片兩側(cè)端分別嵌固在上下隨動端蓋上，其外端嵌固在旋轉(zhuǎn)缸套的內(nèi)孔壁上，其內(nèi)端則與轉(zhuǎn)柱扁槽滑配；支架與筒殼緊配，其上有徑向氣道與進(jìn)氣管相接，并有環(huán)形氣道將之與轉(zhuǎn)軸氣道連通；轉(zhuǎn)子采用懸臂結(jié)構(gòu)，其上端采用雙滑動軸承支承，并通過滑動軸承經(jīng)軸承座、軸承架和筒體等與上述支架聯(lián)系；在轉(zhuǎn)子的下端設(shè)置有一個壓力平衡腔，利用與排氣壓力相當(dāng)?shù)母邏簼櫥彤a(chǎn)生一個向上的作用力，以便平衡轉(zhuǎn)子上部巨大的向下氣體壓力。
　　結(jié)構(gòu)特點嵌固葉片式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特色是：隔離葉片的外端和側(cè)端分別嵌固在旋轉(zhuǎn)缸套和隨動端蓋之上，由此完全封堵了它們在這些接觸處的泄漏途徑，故能有效減少壓縮機(jī)的內(nèi)部泄漏損失（loss)。同時，嵌固式的結(jié)構(gòu)不存在相對運動(movement)，故還徹底解決了隔離葉片外端及側(cè)端處的摩擦損耗。
　　嵌(qiàn)固葉片式壓縮機(jī)的另一個特色是：壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)(Rotating)缸套和隨動端蓋均作定軸轉(zhuǎn)動，由于沒有大的偏心運動質(zhì)量，壓縮機(jī)不必設(shè)置專門的平衡塊。另外，由于轉(zhuǎn)動方向相同，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)缸套之間、轉(zhuǎn)子與兩側(cè)隨動端蓋之間、以及隔離葉片與轉(zhuǎn)柱滑槽之間的相對運動速度較小故摩擦損耗也少。
　　在進(jìn)氣和排氣方面：嵌固葉片式壓縮機(jī)的進(jìn)氣路徑雖然顯得比較迂回，但由于轉(zhuǎn)軸上的徑向氣道可起到離心增壓作用，能部分彌補壓縮機(jī)進(jìn)氣過程中的沿程損失和局部（part)損失；另外，壓縮機(jī)的排氣閥采用筒狀結(jié)構(gòu)，其抗疲勞性較好，但閥腔形狀(shape)略顯復(fù)雜。昆山空壓機(jī)維修工作時，空氣經(jīng)過自潔式空氣過濾器被吸入，通過PLC自動清洗過濾器，空氣在經(jīng)過進(jìn)口導(dǎo)葉自動調(diào)節(jié)后進(jìn)入一級壓縮，經(jīng)一級壓縮后的氣體溫度較高，然后進(jìn)入中間冷卻器進(jìn)行冷卻(水走管內(nèi)，氣走管外，中冷器的水流量要求為110m/h)之后進(jìn)入二級壓縮系統(tǒng)
　　從制造工藝角度（angle)看，嵌固葉片式壓縮機(jī)的主要零部件有如下特性：（1）轉(zhuǎn)軸的形狀(shape)最為復(fù)雜，加工的工序較多。
　　與滾動活塞式壓縮(compression)機(jī)的轉(zhuǎn)軸相比，本轉(zhuǎn)軸不存在偏心軸頸的結(jié)構(gòu)，故加工精度容易保證。注意到其形狀特性和受力狀況，轉(zhuǎn)軸可考慮用球墨鑄鐵（2）轉(zhuǎn)柱由于存在有扁平滑槽，因此機(jī)加工的工藝性不好，但由于滑槽與隔離葉片之間的作用力遠(yuǎn)小于滾動活塞式壓縮機(jī)中滑槽與葉片間的作用力，故其要求可低些，可用粉末冶煉金屬制作。
　　（3）隔離葉片只有厚度尺寸(size)與轉(zhuǎn)柱滑槽組成配合副，與滾動活塞(piston)式壓縮機(jī)(compressor)的葉片相比，其兩側(cè)端及外側(cè)端等三個方向(direction)的尺寸公差和形位公差可以不作要求，特別是它不存在與轉(zhuǎn)子接觸(contact)的圓弧面，因此它的加工工藝(Technology)容易保證。
　　（4）旋轉(zhuǎn)缸套采用優(yōu)質(zhì)灰口鑄鐵(cast iron)HT250制作，它的兩端頭與側(cè)端蓋之間、以及外圓表面與轉(zhuǎn)軸和隨動端蓋之間是緊固連接的，由于不存在相對運動配合問題，故其機(jī)加工(Processing)工藝和安裝選配的要求可以大大放寬。壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子采用懸臂支撐結(jié)構(gòu)，一方面為了加強(qiáng)剛度而采用了雙滑動軸承(bearing)支承，結(jié)果(result)增加了壓縮機(jī)的高度，同時由于增加了軸承座和軸承架，因此導(dǎo)致了壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)不夠緊湊。但另一方面，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)缸套之間的配合能夠通過軸承座和軸承架之間的調(diào)整(Adjustment)而加以微調(diào)，換言之可以適當(dāng)放寬對壓縮機(jī)制造和裝配工藝的要求。
　　本文提出的嵌固葉片式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，采用嵌固式的隔離葉片和定軸轉(zhuǎn)動的技術(shù)，突破了以往制冷壓縮機(jī)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。研究表明，其密封和減摩結(jié)構(gòu)是可行的，其偏心運動質(zhì)量是較小的，其加工工藝(Technology)及裝配工藝上是簡便的，雖然它在結(jié)構(gòu)上還不夠緊湊，某些零件的工藝性還有待改進(jìn)，但從總體上說其優(yōu)點是明顯的，它的出現(xiàn)豐富（plump)了現(xiàn)有房間空調(diào)器壓縮機(jī)的種類。