13.1.3 发展与运用在线视频

同学 你好

前面我们介绍了滚动活塞压缩机的基本工作原理

那么这节课我们来学习

滚动活塞压缩机的发展与应用

滚动活塞压缩机又叫转子压缩机

或滚动活塞压缩机

它主要由六大部件构成

分别是偏心轴 转子活塞

气缸 排气阀 阀片和弹簧

转子压缩机的历史十分悠久

早在1857年就考虑用回转机构制造液体泵

从而诞生了滚动转子液体泵

作为电冰箱用压缩机

美国从20世纪初就开始使用

而从1920年起

欧洲也开始生产滚动转自压缩机

作为冰箱制冷用压缩机

美国早期生产滚动转子压缩机的公司

有rotorex公司和vilter公司

这两个公司后来分别被thumm公司和emerson公司收购

而在欧洲

滚动活塞压缩机的主要生产厂商是瑞士的escher-wyss

后被奥地利的安德里机械制造公司所收购

但由于受当时机械加工水平限制

滚动活塞压缩机与往复活塞压缩机相比

并没有明显的竞争力

到了20世纪60年代

随着精密加工技术的迅速发展

许多厂家在改进滚动活塞压缩机方面做了大量工作

并取得了卓越的成就

使滚动活塞压缩机技术得到了长足的发展和进步

自20世纪70年代以后

滚动活塞压缩机在小型全封闭制冷压缩机中

所占的比例越来越大

并广泛用于房间空调 电冰箱

以及小型商用制冷设备中

滚动活塞压缩机发展到目前

几乎全部用于制冷系统

虽然在80年代曾经用于冰箱制冷压缩机领域

但由于气量小 泄露大等问题

造成效果不理想

无法和活塞压缩机形成竞争

尽管如此

滚动活塞压缩机依然依靠着简化的结构

冷却润滑系统等显着优势

在容量为十千瓦以下的机型中独占鳌头

左图就是一个全封闭式家用空调滚动活塞压缩机

从图中可以看出

其主要由进气管油池 副轴承

转子 气缸 主轴承 消音器

曲轴 铁芯 电机转子

定子线圈 机壳和排气管等部件构成

气体从进气管流入

经过工作腔压缩

排出穿过电子铁芯

最后从排气管排出

将机械运动部件单独放大

大家可以清晰的看到滑片

滚动活塞

气缸

以及气缸盖

在80年代

制冷剂以R22为主

变频技术也是交流变频

所以滚动活塞压缩机

以单转子交流变频形式为主

到了90年代

随着空调市场对制冷剂需求的增加

双转子交流变频滚动活塞压缩机开始占据市场

而在90年代末期直流变频技术的成熟

又使滚动活塞压缩机向前迈进了一大步

这使单转子和双转子的

直流变频滚动活塞压缩机逐步进入市场

受蒙特利尔破坏臭氧层管理协议书的约束

从21世纪开始

制冷剂R22将逐步被制冷剂R410A所取代

由于两者的临界压力差距较小

因此滚动活塞压缩机只进行了部分升级和改造

就可以用新的制冷剂

那么从05年开始

为了更加宽广的工况范围

有更好的工作效率

双缸变容技术也诞生了

至今为止

空调用滚动活塞压缩机主要是双缸变容技术

直流变频形式

目前国内市场上滚动活塞压缩机的主要生产厂商

有lg 海立 三洋 凌达

庆安 瑞智 三菱 三星 松下等几家

其中美芝的占比是最大的

滚动活塞压缩机的特点主要有以下几方面

第一个特点就是其结构简单

滚动活塞压缩机由圆筒形气缸

和作为回转功能的滚动活塞相互配合

直接压缩气体

因而不需要将旋转运动转化为往复运动

所以其零部件较少

相比一般的往复制冷压缩机

其零部件大约要少1/3

而体积和重量也只有活塞机的一半

那么第二个特点是震动小 运转平稳

滚动活塞压缩机

只有滑片做往复运动

但滑片的质量一般非常小

所以往复惯性力就很小

而旋转惯性力则可以通过结构设计完全平衡

所以这种机器震动小 运转比较平稳

而第三个特点是滑片以滑片槽

滑片与转子活塞

转子活塞与偏芯轴之间都有相对运动

加之又有润滑油

所以摩擦损失小

设备的可靠性比较高

同样的滚动活塞压缩机也存在着一定的缺点

为了使机器平稳可靠的运行

滚动活塞压缩机内部有相对运动的部件之间

必须要有一定的间隙

但间隙过大 必然导致内部泄漏增加

使机器的性能下降

所以对压缩机内部的间隙必须严格控制

从而导致滚动活塞压缩机

在加工 安装都比较复杂

并且不宜设计成无油的压缩机

现阶段滚动活塞压缩机逐渐朝

小型化 变容量 电机优化等方向发展

同时新型环保制冷剂的应用也越来越受到重视

活塞压缩机作为制冷空调系统的核心设备

是其最主要的能耗部件 整体占比80%到90%

为降低余隙容积

需要严格控制压缩机的装配问题

也就是转子和气缸 活塞和上端盖

滑片和上下端盖三种间隙

全面改善零件尺寸 降低滑动机构的间隙

能够明显控制泄漏损失与摩擦损耗

借此来增强设备的容积效率

特别对镜像泄露进行控制

能明显改善压缩机的效率

这也是我们所说的节能技术

随着含氢 氯 氟 烃制冷剂淘汰日期的临近

替代制冷剂的研究已经刻不容缓

目前在1到3批的压缩机中使用的R290或R32

具有不同程度的可燃性

这会限制其在家用空调中的推广与应用

因此 在开发新型制冷剂专用压缩机时

不仅要解决压缩机的泄漏问题

更要使压缩机小型化

减小压缩机内部空间

同时减小抽油量

以减小压缩机内部制冷剂的留存量

降低燃爆风险

由于人们对舒适度提出了更高的标准

滚动活塞压缩机降噪技术的研究

也越来越受到重视

并逐渐成为滚动活塞压缩机重要的研究方向之一

同时噪音检测与仿真技术

也是进一步贯穿于整个产品的研发过程中

小型化是滚动活塞压缩机发展的另一个重要方向

压缩机小型化不仅节约资源

而且可以降低制冷剂的充注量

为新型制冷剂的推广创造了条件

虽然压缩机小型化会影响过热问题

但经过不断的实验研究

一些企业采用散热的理念

来解决小型化带来的过热问题

目前针对压缩机过热问题

研究重点主要集中在减少热量产生的方式上

而比较有效的改进方案

全部是增强电机性能为核心

通过增强电机性能对发热现象进行控制

市场需求为滚动活塞压缩机

带来了各种工作频率的需要

这样一来相关公司开始着手实施

变容量压缩机的设计与研发

现阶段小型滚动活塞压缩机主要包含两种模式

即单缸和双缸

但是随着频率不断减小

后者的排量难以减小

所以在低频环境中

双缸转子时压缩机作用并不明显

根据上述缺点与问题

研究人员的关注点逐渐转移至变容量技术

开展了大量与之相关的研究工作

现阶段不同厂家在设计实现中

采用的技术有一定差异

比如利用磁力驱动滑片的方式完成气缸的卸载

利用机械方式完成气缸的卸载等途径

由于国内大力推行节能惠民政策

所以压缩机效率也快速优化与改进

呈现出良好的发展势态

不仅对相应的部件的效率进行了有效提升

还通过设计理念的转化

基于空调运行环境

利用电脑仿真技术

使系统得到了改进与调整

目前滚动活塞压缩机在一些新的领域

也开始设计和应用

包括货车驾驶室注册空调

一般制冷量在1.5千瓦左右

制冷剂多为R404A

家用低温热泵热水器

这主要是为了顺应国家煤改电的政策

采用的制冷剂一般多为R410A

另外在冷链运输车电动汽车空调等一些领域

也逐渐开始和其他压缩机机型展开竞争

好 这节课我们就讲到这里