制冷压缩机系列讲座（十四）：滚动转子式压缩机I —工作过程和结构特点 信息来源：中国制冷空调技术网 更新日期： 2008-9-16
关键词：制冷压缩机，滚动转子式压缩机，工作过程和结构特点
工作过程和结构特点
一、 工作过程
滚动转子式压缩机类属回转式压缩机。20世纪70年代后在国内外有较大的发展，如国内产生的小型全封闭滚动转子式制冷压缩机GZ2型、YZ型、QXW型、QDX型等已被选用于家用空调器、电冰箱和商业制冷装置。GZ2型的制冷工质为R22，在2820r/min的空调工况下制冷量约为3kW。国外产品有美国的K型，德国的GL型，日本的SG、SH型、X型、A型及CRH型，还有瑞士的RI型等等。
图14-1 滚动转子式制冷压缩机主要结构示意图
滚动转子式制冷压缩机主要由气缸、滚动转子、偏心轴和滑片等组成，如图14-1所示。圆筒形气缸2的径向开设有不带吸气阀的吸气孔口和带有排气阀的排气孔口，滚动转子3（亦称滚动活塞）装在偏心轴4上，转子沿气缸内壁滚动，与气缸间形成一个月牙形的工作腔，滑片7（亦称滑动挡板）靠弹簧的作用力使其端部与转子紧密接触，将月牙形工作腔分隔为两部分，滑片随转子的滚动沿滑片槽道作往复运动，端盖被安置在气缸两端，与气缸内壁、转子外壁、切点、滑片构成封闭的气缸容积，即基元容积，其容积大小随转子转角变化，容积内气体的压力则随基元容积的大小而改变，从而完成压缩机的工作过程。 图14-2 滚动转子式压缩机工作过程示意图
二 压缩机的工作过程
1.几个特征角度及其对工作过程的影响 用的连线表示转子转角
1OO θ的位置，转子处于最上端位置时，气缸与转子的切点T 在气缸内壁顶点，此时
θ＝0。图14-2表示了滚动转子式压缩机的几个特征角。
（1）吸气孔口后边缘角α（顺时针方向）可构成吸气封闭容积，θα=时吸气开始，α的大小影响吸气开始前吸气腔中的气体膨胀，造成过度低压或真空；
（2）吸气孔口前边缘角β 它的存在会造成在压缩过程开始前吸入的气体向吸气口回流，导致输气量下降。为了减少β造成的不利影响，通常β＝30°～35°，2θ
πβ=+时压缩过程开始； （3）排气孔口后边缘角γ 它影响余隙容积的大小，4θ
πγ=−时排气过程结束，通常γ＝30°～35°；
（4）排气孔口前边缘角φ 构成排气封闭容积，造成气体的再度压缩，4θ
πφ=−时是再度压缩过程；
（5）排气开始角Ψ 2θπ=+Ψ时开始排气，此时基元容积内气体压力略高于排气管中的压力，以克服排气阀阻力顶开排气阀片。
机壳
图14-3 工作容积与气体压力随转角θ的变化
2.工作过程 参看图14-2工作过程示意图及图14-3示出的压力和容积随转子转角变化曲线。滚动转子式压缩机的工作过程如下：① 转角θ从0°转至α角，基元容积由零扩大且不与任何孔口相通，产生封
闭容积，容积内气体膨胀，其压力低于吸气压力0s p 。当θ＝α时与吸气孔口连通，容积内压力恢复
为0s p ，压力变化线为1-2-3；②转角θ从α转至2π是吸气过程，θ＝α时吸气开始，θ＝2π
时吸气结束，此时基元容积最大为，容积随转角的变化线为max V a b −，若不顾及吸气压力损失，则吸气压力线为水平线3-4；③当转子开始第二转时，原来充满吸入蒸气的吸气腔成为压缩腔，但在β这个
角度内，压缩腔与吸气口相通，因而在转角θ由2π转至2π+β时产生吸气回流，吸气状态的气体倒流回吸气孔口，损失的容积为，如曲线V Δb b ′−所示，吸气压力线4-5为水平线；④转角θ由2π+β
转至2π+Ψ是压缩过程，此时基元容积逐渐减小，压力随之逐渐上升，直至达到排气压力，如图4-3中的容积变化曲线dk p b c ′−及压力变化曲线5-6所示；⑤转角θ由2π+转至Ψ4πγ
−是排气过程，排气结束时气缸内还残留有高温高压气体，其容积为这是余隙容积，其压力为（不计排气压力损失），容积变化线为c V dk p c d −，压力变化线为6-7；⑥转角θ由4πγ−转至4πφ−是余隙容积中的气体膨胀过程。余隙容积与其后的低压基元容积经排气口连通，余隙容积中高压气体膨胀至吸气压力0s p （压力变化线为7-8），使其后的低压基元容积吸入的气体减少，而高压气体的膨胀功又无法回收；⑦转角θ由4πφ−转至4π是排气封闭容积的再度压缩过程，图4-3中示出压力变化线8-1，工作腔内的压力急剧上升且超过排气压力，为消除排气封闭容积的不利影响，往往将转角内气缸内圆切削出0.5～1mm 的凹陷，使封闭容积与排气口相通。
dk p 纵上所述看出：气体的吸气、压缩、排气过程是在转子的两转子中完成，但因转子切点与滑片两
侧的两个腔同时进行吸气、压缩、排气过程，故可以认为压缩机一个工作循环仍是在一转中完成的。
三、 主要结构形式及特点
目前广泛使用的滚动转子式压缩机主要是小型全封闭式，通常有卧式和立式两种，前者多用于冰箱，后者在空调器中常见。
图14-4 立式全封闭滚动转子式压缩机结构剖面图
一台较典型的立式全封闭滚动转子式压缩机结构如图14-4所示，压缩机位于电动机的下方，制冷工质储液器由机壳8下部的吸气管直接吸入气缸1，以减少吸气的有害过热；储液器12起气液分离、储存制冷剂液体和润滑油及缓冲吸气压力脉动的作用；高压气体经消声器3排入机壳8内，再经电动机转子6和定子7间的气隙从机壳上部排出，并起到了冷却电动机的作用。润滑油在机壳底部，在离心力作用下曲轴5的油道上升至各润滑点。气缸与机壳焊接在一起使之结构紧凑，用平衡块13消除不平衡的惯性力。滑片弹簧没有采用通常的圆柱形而采用圈形，使气缸结构更加紧凑。
图14-5 卧式全封闭滚动转子式压缩机结构剖面图
图14-5所示为卧式全封闭滚动转子式压缩机，该机器最显著的特点是供油系统，其供液压泵是由安装在主轴承上的吸油流体二极管11、安装在4铺轴承上的排油流体二极管9及供油管6组成，润滑油借助滑片8的往复运动经吸油流体二极管11被吸入泵室，通过排油流体二极管9排入供油管6中，再进入曲轴1的轴向油道，通过径向分油孔供应到需要润滑的部位。流体二极管之所以能代替吸油（或排油）阀，是因为其反向流动阻力比正向流动阻力大，故在吸油行程大部分油沿吸油路径吸过来，另外，二极管是向机壳的底部张开，当油面很低时也能吸得进油，从而保证稳定的油量供应。
另外两个特点是：圆环形主轴承与机壳焊接成一体，可以减少气缸的变形；排气消声器由铺轴承和用薄钢板制成的排气罩之间的空间构成，起屏蔽降噪作用。
从滚动转子式压缩机的结构及工作过程来看，它具有一系列的优点：①结构简单，零部件几何形状简单，便于加工及流水线生产；②体积小，质量轻，与同工况的往复式比较，体积可减少40％～50％，质量也减少40％～50%;③因易损件少，故运转可靠；④效率高，因为没有吸气阀故流动阻力小，且吸气过热小，所以在制冷量为3kW以下的场合使用时尤为突出。但是也有缺点，因为只利用了气缸的月牙形空间，所以气缸容积利用率低；因单缸的转矩峰值很大，故需要较大的飞轮矩；滑片作往复运动，
依然是易损零件；还存在不平衡的旋转质量，需要平衡质量来平衡。
由于它的优点突出，使之小型全封闭滚动转子式压缩机的应用仍然越来越广泛。
图14-6 变频式全封闭滚动转子式压缩机结构图
四、目前发展趋势
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