陳朝波

摘 要：多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)是目前轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的一個重要發(fā)展方向，該類壓縮機(jī)在大容量、變?nèi)莺投嗉墘嚎s等方面具有良好的優(yōu)勢。介紹了多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展，對多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)在多級變?nèi)?、雙級補(bǔ)氣增焓等方面的主要技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了綜述，并指出了壓縮機(jī)的未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī);多缸;變?nèi)?增焓

中圖分類號：TB ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.08.100

0 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，空調(diào)、冰箱等制冷領(lǐng)域取得了快速發(fā)展，由此也帶動了其壓縮機(jī)使用的增長，推動著制冷壓縮機(jī)技術(shù)進(jìn)步。其中，轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用在家用空調(diào)等制冷領(lǐng)域，能滿足從高溫到低溫多個溫區(qū)的需求;其技術(shù)水平對整個制冷行業(yè)的發(fā)展具有舉足輕重的影響。而多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)在壓縮機(jī)兩級壓縮變?nèi)菁夹g(shù)、兩級壓縮補(bǔ)氣增焓技術(shù)和高效吸排氣技術(shù)等方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，近年來取得了較大的技術(shù)進(jìn)步，對于多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的專利申請也呈現(xiàn)較大幅度的增長，這些都極大地促進(jìn)了我國壓縮機(jī)的技術(shù)發(fā)展。

1 多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)技術(shù)進(jìn)展

圖1為多缸壓縮機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖，其在一個密閉殼體內(nèi)，將電機(jī)設(shè)置在內(nèi)腔的上方，壓縮機(jī)構(gòu)設(shè)置在下方，壓縮機(jī)構(gòu)包括低壓缸和高壓缸，可將低壓缸中一個或兩個設(shè)置為變?nèi)莞祝瑥亩鴮?shí)現(xiàn)變?nèi)葸\(yùn)行和雙級壓縮;氣體從吸氣口吸入后經(jīng)過雙級壓縮從泵體排出后流經(jīng)電機(jī)再從排氣管排出壓縮機(jī)外部，供制冷系統(tǒng)使用后再進(jìn)入壓縮進(jìn)行壓縮實(shí)現(xiàn)循環(huán)。

對于轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)，在品牌方面，格力、美芝和海立等均為傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)龍頭企業(yè)，下面也主要從上述龍頭企業(yè)近年來的專利申請方面對多氣缸壓縮機(jī)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行梳理。由于在多級變?nèi)菁夹g(shù)、多級補(bǔ)氣增焓技術(shù)、高效吸排氣技術(shù)和高可靠性等方面，多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)相對于單缸壓縮機(jī)具有其獨(dú)性能，因而下面也是從上述四面介紹近年來多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的技術(shù)進(jìn)展。

1.1 多級變?nèi)菁夹g(shù)

壓縮機(jī)常用的容量調(diào)節(jié)技術(shù)主要有以下三種：①采用兩臺或多臺壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)：采用輸氣量不同的壓縮機(jī)，在不同工況下分別開啟排量不同的壓縮機(jī)或同時開啟所有壓縮機(jī)以滿足使用需求;②轉(zhuǎn)速可控型壓縮機(jī)技術(shù)：通過驅(qū)動電機(jī)來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速來達(dá)到壓縮機(jī)容量調(diào)節(jié)的目的;③工作腔卸載技術(shù)：通過調(diào)節(jié)壓縮機(jī)內(nèi)各個壓縮腔的排氣量實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)容量調(diào)節(jié)。對于多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)，由于多個缸體疊置設(shè)置，既可以實(shí)現(xiàn)兩個或多級壓縮，又可以實(shí)現(xiàn)部分缸體的空轉(zhuǎn)，因而在壓縮機(jī)工作腔卸載技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的雙級壓縮變?nèi)葸\(yùn)行具有其獨(dú)特的優(yōu)勢，也是近年來多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)專利申請的一個技術(shù)熱點(diǎn)。目前的多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的變?nèi)葜饕峭ㄟ^滑片往復(fù)運(yùn)動控制來實(shí)現(xiàn)的，其原理均為控制滑片在滑片槽內(nèi)的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)相應(yīng)氣缸的空轉(zhuǎn)，當(dāng)滑片被限制在滑片槽內(nèi)從而滑片與活塞分離，活塞在氣缸內(nèi)形成空轉(zhuǎn)狀態(tài);而當(dāng)解除滑片限制時，滑片通過彈簧或其它作用力抵接在活塞表面，活塞負(fù)載運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的變?nèi)葸\(yùn)行。具體主要包括以下三種控制方式，如圖2所示：

（1）高低壓流體控制。該方式主要是通過在滑片背部腔室內(nèi)或側(cè)面開設(shè)凹槽等結(jié)構(gòu)并通過高壓流體的壓力作用將滑片鎖定在滑片槽內(nèi)，從而通過三通閥等切換機(jī)構(gòu)可以對高低壓流體進(jìn)行切換實(shí)現(xiàn)氣缸腔的加載或卸載運(yùn)行。

（2）鎖止機(jī)構(gòu)控制。此方式為在滑片底部位置設(shè)置一個由銷和彈簧組成的鎖止機(jī)構(gòu)，并在滑片上設(shè)置卡槽與之配合;同時，通過高低壓流體的壓力切換和彈簧彈力的相互作用推動銷運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)對滑片的鎖定或解除鎖定;在此基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步提出了設(shè)置獨(dú)立控制閥來控制高低壓流體的流動實(shí)現(xiàn)對滑片的主動控制。

（3）電磁控制。電磁控制方式主要是通過電磁力實(shí)現(xiàn)對滑片鎖定或解除鎖定的控制，在滑片上設(shè)置磁性體或者將滑片設(shè)置為具有磁性，通過外部的永磁體或其它的電磁結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對滑片鎖定或解除鎖定。

對于多缸壓縮機(jī)，根據(jù)需要選擇其中的一個氣缸作為變?nèi)莞?，通過以上各種控制機(jī)構(gòu)可以有效實(shí)現(xiàn)變?nèi)莞椎臐M負(fù)荷工作或空轉(zhuǎn)，從而可以有效調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容量;并可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多級壓縮。同時，在多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)中，還可以將多個缸體設(shè)置為并列運(yùn)行，均設(shè)置有變?nèi)菘刂茩C(jī)構(gòu)，從而可以更加靈活地控制壓縮機(jī)的排量，實(shí)現(xiàn)更大范圍的變?nèi)菘刂啤?/p>

1.2 雙級補(bǔ)氣增焓技術(shù)

多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的雙級補(bǔ)氣增焓技術(shù)是將低壓級和高壓級設(shè)置在同一壓縮機(jī)的不同缸體內(nèi)，高、低壓級間通過中壓流體通道或中壓流體腔室連接，構(gòu)成兩級壓縮;圖3為雙級補(bǔ)氣壓縮機(jī)制冷循環(huán)原理圖，通過閃蒸器的經(jīng)過一級節(jié)流后的飽和氣態(tài)制冷劑補(bǔ)入壓縮機(jī)兩級壓縮的中間腔內(nèi)，與低壓級氣缸的排氣混合后進(jìn)入高壓級氣缸的吸氣腔再進(jìn)行二級壓縮，從而改善壓縮過程提高壓縮機(jī)COP。

在實(shí)現(xiàn)多級壓縮方面，多缸壓縮機(jī)由于具有兩個或三個甚至更多個缸體，其在多級壓縮機(jī)方面存在更大的優(yōu)勢。近年來針對多級壓縮機(jī)的專利申請，雙級壓縮補(bǔ)氣增焓技術(shù)也是一大熱點(diǎn)，對于多缸壓縮機(jī)，其補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)主要是通過設(shè)置混合腔實(shí)現(xiàn)對中間壓流體的補(bǔ)氣增焓，混合腔可以設(shè)置在上氣缸上部、下氣缸下部或者中間隔板上，或者直接利用電機(jī)腔作為混合腔進(jìn)行補(bǔ)氣增焓，或者直接對壓縮腔進(jìn)行補(bǔ)氣增焓;而在補(bǔ)氣流體的引入上，既有利用制冷回路中的閃蒸器引入補(bǔ)氣流體，也可直接引入冷凝器出來的流體;上述各種補(bǔ)氣增焓方式極大地提高了多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的COP。

1.3 高效吸排氣技術(shù)

在吸排氣結(jié)構(gòu)方面，與單缸壓縮機(jī)相比，多缸壓縮機(jī)也存在其獨(dú)特的進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)。在吸氣方面，與單缸壓縮機(jī)相比，由于缸體之間存在隔板結(jié)構(gòu)，因而也發(fā)展出了多種不同的吸氣結(jié)構(gòu)，包括直接從缸體上下端部的軸承吸氣，直接從缸體吸氣，也包括從隔板吸氣，或者上述吸氣方式的各種組合;而對于多個氣缸的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步發(fā)展出了采用獨(dú)立吸氣結(jié)構(gòu)對每個氣缸進(jìn)行吸氣或者通過同一進(jìn)氣通道進(jìn)入泵體后再在泵體內(nèi)開設(shè)分支通道對各個氣缸進(jìn)行吸氣的結(jié)構(gòu);同時，在多缸壓縮機(jī)中，吸氣和排氣結(jié)構(gòu)也都充分利用了隔板這一特點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以在隔板上設(shè)置緩沖腔用于吸氣或排氣的消音結(jié)構(gòu)，從而提高整個壓縮機(jī)的降噪效果。而在排氣結(jié)構(gòu)方面，也存在以下幾種不同的排氣方式：直接將壓縮后的高壓氣體通過上部消音腔排出、向?qū)⒏邏簹怏w經(jīng)下部消音腔消音后再通過上部消音腔消音再排出壓縮機(jī)殼體等均能夠有效降低排氣噪音;這些對于降低吸排氣阻力改善壓縮機(jī)吸排氣效率效果顯著。

1.4 高可靠性

多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)在降低泄漏、提高泵體強(qiáng)度和提高裝配的可操作性等可靠性方面明顯改善。例如，采用缸體與隔板一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高泵體的強(qiáng)度，如圖4所示;同時，為了降低多缸體結(jié)構(gòu)對曲軸裝配的影響，提出了一種分離式曲軸結(jié)構(gòu)，將曲軸上的一個偏心結(jié)構(gòu)設(shè)置為分離式，從而方便曲軸通過隔板后再進(jìn)行裝配，降低了裝配難度。這些都極大地提高了壓縮機(jī)的可靠性。

2 結(jié)束語

小型化、變?nèi)萘俊㈦姍C(jī)優(yōu)化和新冷媒是未來轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)發(fā)展趨勢，其中，變?nèi)萘考夹g(shù)成為未來發(fā)展主要方向;目前我國已發(fā)展成為制冷壓縮機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)大國，但還不是制冷壓縮機(jī)產(chǎn)品強(qiáng)國。由于多缸轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)在上述的多級變?nèi)菁夹g(shù)、多級補(bǔ)氣增焓技術(shù)等方面具有較好的優(yōu)勢，該類型壓縮機(jī)必然能夠獲得進(jìn)一步的發(fā)展，取得更大的技術(shù)進(jìn)步。

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