單螺桿壓縮機具有結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、重量輕、效率高、振動小和噪聲低等優(yōu)點。目前單螺桿式壓縮機有開啟式和半封閉式兩種。
一、單螺桿壓縮機的工作原理
單螺桿壓縮機是利用形似渦輪截面的星輪,與蝸桿轉(zhuǎn)子(又稱螺桿轉(zhuǎn)子)相嚙合,故又有蝸桿壓縮機之稱。其開啟式結(jié)構(gòu)如圖3-38所示。圖中由螺桿轉(zhuǎn)子1的齒間凹槽、星輪3和氣缸內(nèi)壁組成一獨立的基元容積,猶如往復(fù)式壓縮機的氣缸容積,轉(zhuǎn)動的星輪齒片作為活塞,隨著轉(zhuǎn)子和星輪不斷地移動,基元容積的大小發(fā)生周期性的變化。其工作原理如圖3-39所示。
1—螺桿轉(zhuǎn)子2—內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥3—星輪4—軸封5—輸氣量調(diào)節(jié)滑閥6—軸承
a)吸氣過程b)壓縮過程c)排氣過程
1)吸氣過程(圖3-39a)2)壓縮過程(圖3-39b)3)排氣過程(圖3-39c)。
由上述工作原理可知,單螺桿壓縮機的一個基元容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi),完成了兩次吸氣、壓縮和排氣循環(huán)。
二、結(jié)構(gòu)參數(shù)
1、轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)和星輪齒數(shù)
轉(zhuǎn)子的齒槽數(shù)zl取決于所要求的內(nèi)容積比。星輪齒片數(shù)z2與轉(zhuǎn)子齒槽數(shù)zl相比互為質(zhì)數(shù),如此選擇的目的是嚙合運動中齒片與齒槽的磨損均勻。
2、星輪齒形
單螺桿式壓縮機轉(zhuǎn)速較高,星輪齒片和轉(zhuǎn)子齒槽相對滑動速度大,因此必須選擇潤滑性能良好的星輪齒形,減少星輪齒片的磨損,對提高壓縮機的效率影響很大。星輪的齒形有。
星輪任一齒片從全都進人并封閉轉(zhuǎn)子齒槽開始,到該齒片全部轉(zhuǎn)出轉(zhuǎn)子齒糟為止,所掃過的角度稱為嚙合角。
三、輸氣量和內(nèi)容積比調(diào)節(jié)
1、輸氣量調(diào)節(jié)
單螺桿式制冷壓縮機的輸氣量調(diào)節(jié)機構(gòu)主要有轉(zhuǎn)動環(huán)式和滑閥式兩種,它們都是采用將基元容積中的部分工質(zhì)回流到吸氣腔的方法,來減少基元容積值(推遲壓縮過程的起始位置),從而實現(xiàn)輸氣量的無級調(diào)節(jié)。
a)滿負荷b)部分負荷
1)轉(zhuǎn)動環(huán)式調(diào)節(jié)機構(gòu)轉(zhuǎn)動環(huán)式輸氣量調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如圖3-42所示。
2)滑閥式調(diào)節(jié)機構(gòu)滑閥式輸氣量調(diào)節(jié)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如圖3-43所示。
2、內(nèi)容積比調(diào)節(jié)
單螺桿式壓縮機內(nèi)容積比調(diào)節(jié)原理如圖3-43所示。單螺桿壓縮機輸氣量調(diào)節(jié)滑閥1與內(nèi)容積比調(diào)節(jié)滑閥2可分開單獨動作,實現(xiàn)了工況變化時壓縮機一直在較高效率下運行。
a)滑閥1、2分別處于輸氣量和內(nèi)容積比最小位置
b)滑閥1、2分別處于輸氣量減小和內(nèi)容積比增大位置
1—輸氣量調(diào)節(jié)滑閥2—內(nèi)容積調(diào)節(jié)滑閥
四、單螺桿壓縮機及機組的結(jié)構(gòu)特點
(1)降低了噪聲和氣體通過管道系統(tǒng)傳遞的振動。而且,轉(zhuǎn)子與星輪齒片磨損均勻。
(2)使運轉(zhuǎn)平穩(wěn),軸承受力小,并且減少了轉(zhuǎn)子彎曲所造成的轉(zhuǎn)子與殼體間的泄漏。
(3)排氣孔口呈徑向,可使轉(zhuǎn)子前后端均處于低壓,軸向力可得到平衡。
(4)可用密封性能和潤滑性能好的樹脂材料。
(5)壓縮速度快,泄漏時間短,有利于提高容積效率,減小壓力脈動。
(6)機組結(jié)構(gòu)簡化。為了簡化結(jié)構(gòu),可采用如圖3-44所示的半封閉單螺桿式壓縮機。
(7)單螺桿壓縮機同雙螺桿壓縮機一樣,在壓縮過程中能進行中間補氣,增大制冷量,提高性能系數(shù)。
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