剖析制冷压缩机的发展趋势及前景
剖析制冷压缩机的发展趋势及前景 摘要：详细介绍了全封闭制冷压缩机的发展趋势和前景。引用大量的数据证明 各种压缩机的发展空间和必然性。从而为各行业使用制冷压缩机提供了可靠的数 据和指导说明。关键词：电磁振动式压缩机电动式压缩机 制冷压缩机质量的好坏将直接影响着电冰箱、空调器等小型制冷设备的制 冷效果、使用寿命、噪音和震动等多种性能。就制冷压缩机的工作原理与结构而 言,形式多样,性能各异。现在生产的小型制冷设备采用的全封闭式压缩机,按其结 构特性可分为电磁式和电动式两大类。而电动式又可分为往复活塞式、旋转活塞 式和涡旋式3种类型。下面就以上几种全封闭制冷压缩机的性能特点简单介绍如 下：
1 电磁振动式压缩机 电磁振动式压缩机有以下3种:(1)动圈式电磁振动型;(2)动铁芯式电磁振动 型;(3)悬吊动磁铁式电磁振动型。其中,动圈式在全封闭式制冷压缩机中被实际应 用,它是利用通以交流电流的线圈产生的交变磁场与永久磁场之间相互作用,直接 驱动活塞作往复运动的压缩机。其特点是结构简单、零部件少、加工精度要求不 高、容易制造。因此从20世纪50年代开始就用于容积较小的电冰箱。但从另一方 面,由于电源频率变化引起的制冷量变化大,且50Hz和60Hz不能通用,存在着因排 气、吸气压力引起行程变化等问题,使活塞行程的长短随负荷的变化而改变,同时 机内弹簧作高频谐振,易产生弹性疲劳,因此一般只适用于生产100W以下的压缩 机。而动铁芯式和悬吊动磁铁式电磁振动型由于只在研究阶段还没有实际应用, 故此不作介绍。
2 电动式压缩机 2.1 往复活塞式压缩机 按其结构分为滑管式和连杆式压缩机两类。
(1)滑管式压缩机 滑管式压缩机产生于20世纪60年代,它是往复活塞式压缩机的一种类型。其特点是结构简单，工艺性好,成本较低,对零部件的加工精度要求不高,制造和装 配都比较容易,所以发展较快。目前这类压缩机在国内外的电冰箱生产中应用比 较普遍。缺点是活塞与缸壁间的侧力较大、磨擦功耗大、能效比偏低,因此目前 滑管式压缩机正在进入衰退期,将逐渐被连杆式压缩机或旋转式压缩机所取代。
HtTp://wWW.GWYoo.com (2)连杆式压缩机 连杆式压缩机也属往复活塞式,是电冰箱采用时间较早的一种。在20世纪 50年代以前生产的电冰箱几乎都是采用连杆式压缩机。其特点是运转比较平稳、 噪声低、磨损小、使用寿命长、能效比较高、工作可靠、综合性能优良。但由于 零部件形状复杂,加工精度要求较高,工艺难度较大,因此其发展一度受到限制,在 电冰箱及其它小型制冷设备中被滑管式和旋转式压缩机所取代。近几年来随着机 械工业的不断发展,对其结构进行了多方面的技术改进。目前连杆式压缩机已成 为电冰箱压缩机的主导产品,总需求是有较大的提高。近年来世界各电冰箱生产 大国,尤其是日本、意大利、美国等国对往复式压缩机的制造技术进行了多方面 提改造,从而使连杆式压缩机的各项性能指标都有了很大的提高。因此,有重新成 为电冰箱压缩机主导产品的趋势。
2.2 旋转式压缩机 旋转式压缩机的电机无需将转子的旋转运动转换为活塞的往复运动,而是 直接带动旋转活塞作旋转运动来完成对制冷剂蒸气的压缩。这种压缩机更适合于 小型空调器,特别是在家用空调器上的应用更为广泛,如美国通用电器公司和沃普 公司生产的旋转式压缩机都设计了较好的防过热和润滑装置。它采用把冷凝器处 的部分制冷液用配管引至压缩室,使之在气缸内喷射的冷却方式,提高了冷却效果。
为了防止把大量的制冷液直接吸入气缸内,产生液击,在吸气回路的压缩机前部设 有气液分离器,润滑油和制冷液一旦进入器内,则制冷液在气液分离器内蒸发,压 缩机吸入的是气体;润滑油从气液分离器下方的小孔中缓缓地连续少量进入压缩 机,用这种方法防止液击。油泵给油的方法是,在转轴下端装设两个齿轮状的叶轮, 它与转轴一同转动,对油施加离心力,从转轴中心孔把油导向上方。另外,在轴的外 表面上开有螺旋状的油槽,实现对轴承部位的给油。作为安全措施,在压缩机顶部 装有过负荷继电器,这种继电器是用感温板感受压缩机内部高压气体的温度,当达 到一定的温度后,继电器动作,压缩机停止运转,用这种方法防止电动机烧毁,因此 说旋转式压缩机是一种很有发展前景的压缩机。其主要优点是:由于活塞作旋转 运动,压缩工作圆滑平稳,平衡性能好,另外旋转式压缩机没有余隙容积,无再膨胀气体的干扰,因此具有压缩效率高、零部件少、体积小、重量轻、平衡性能好、 噪音低、防护措施完备和耗电量小等优点。缺点是压缩机对材质、加工精度、热 处理、装配工艺及润滑系统要求较高,由于要靠运动间隙中的润滑油进行密封,为 从排气中分离出油,机壳内须做成高压,因此,电动机、压缩机容易过热,如果不采取 特殊的措施,在大型压缩机和低温用压缩机中是不能使用的。由于它比其它类型 的压缩机有较明显的优势,所以它得到了推广应用。如国产上菱BCD-180W、阿里 斯顿BCD―220W等电冰箱都采用了旋转式压缩机。尤其在家用空调器上的应用 就更为普遍,从发展的趋势看旋转式压缩机今后有可能成为市场的主导产品。
2.3 涡旋式压缩机 涡旋式压缩机是20世纪80年代发展起来的新型产品。它效率高,噪声低,体 积小,重量轻,不需要排气阀组,工作的可靠性及容积效率都较高,允许气体制冷剂 中带少量液体,输气效率高,气体泄漏少,可较好地运用于小型热泵系统、小型空调 等。综上所述,几种压缩机的性能特点,我们不难看出经多年的技术改造,连杆式压 缩机在一定的时期内仍有明显的优势,而旋转式压缩机则是一种新型的产品,特别 是在空调器上的应用更为广泛,必将成为制冷产业的主导产品。通过对往复式和 旋转式压缩机的性能试验比较可知,往复式和旋转式压缩机,启动后排气、吸气压 力的时间变化特性不同,电动机上的负荷转矩由吸、排气压力的大小确定,在往复 式的情况下,投入运转几分钟内至十几分钟后,排气压力出现峰值,对于电动机,为 了承受这个尖峰负荷,需要比稳定运转时所需转矩大得多(2~4倍)。而旋转式压缩 机,由于不存在刚刚启动后的峰值,所以,只要有稳定运所需的转矩即可,因此可以 实现电动机的小型化,这也是它今后发展优势所在。