涡旋压缩机结构、工作过程及主要特点

涡旋压缩机是一种容积式压缩的压缩机，压缩部件由动涡旋盘和静涡旋组成。其工作原理是利用动、静涡旋盘的相对公转运动形成封闭容积的连续变化、实现压缩气体的目的。

涡旋压缩机主要用于空调、制冷、一般气体压缩以及用于汽车发动机增压器和真空泵等场合，可在很大范围内取代传统的中、小型往复式压缩机。

基本结构‍‍

两个具有双函数方程型线的动涡盘和静涡盘相错180°对置相互啮合，其中动涡盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动，并通过防自转机构约束，绕静涡盘作半径很小的平面运动，从而与端板配合形成一系列月牙形柱体工作容积。

特点：利用排气来冷却电机，同时为平衡动涡旋盘上承受的轴向气体力而采用背压腔结构，另外机壳内是高压排出气体，使得排气压力脉动小，因而振动和噪声都很小。

动涡旋盘上开背压孔，背压孔与中间压力腔相通，从背压孔引入气体至背压腔，使背压腔处于吸、排气压力之间的中间压力。通过背压腔内气体作用于动涡旋盘的底部，从而来平衡各月牙形空间内气体对动涡旋盘的不平衡轴向力和力矩。

1、吸气温度加热损失少；

2、排气脉动小；

3、启动时冷冻机油发泡。

1、吸气温度易过热；

2、压缩机不易产生液击；

3、内置电动机效率较高。

采用“轴向柔性”浮动密封技术，将一活塞安装在顶部订涡旋盘处，活塞顶部有一调节室，通过0.6mm直径的排气孔和排气压力相连接，而外接PWM阀（脉冲宽度调节阀）连接调节室和吸气压力。PWM阀处于常闭位置时，活塞上下侧的压力为排气压力，一弹簧力确保两个涡旋盘共同加载。PWM阀通电时，调节室内排气被释放至低压吸气管，导致活塞上移，带动顶部定涡旋盘上移，该动作使动、定涡旋盘分隔，导致无制冷剂通过涡旋盘。

用于冷冻系统中的系统流程图：

对压缩过程进行中间补气的经济器运行方式，是解决涡旋压缩机在低温工况下运行时，由于压比过高导致排气温度过高的有效方法。

涡旋压缩机的工作过程

涡旋压缩机在主轴旋转一周时间内，其吸气、压缩、排气三个工作过程是同时进行，外侧空间与吸气口想通，始终处于吸气过程，内侧空间与排气口想通，始终处于排气过程。

优点：

相邻两压缩室压差小，可使气体泄漏量减少。

由于吸气、压缩、排气过程是同时连续进行，故压力上升速度较慢，因此转矩变化幅度小、振动小；同时没有余隙容积，故不存在引起容积效率下降的膨胀过程。

无吸、排气阀，效率高，可靠性高，噪声低。

由于采用柔性结构，抗杂质和液击能力强，一旦压缩腔内压力过高，可使动盘与静盘端面脱离，压力立即得到释放。

机壳内腔为排气室，减少了吸气预热，提高了压缩机容积效率。

由于压缩气体由外向内运动，可进行喷液冷却和中间补气，实现经济器运行。

缺点：

涡旋体型线加工精度非常高，其端板平面的平面度、端板平面与涡旋体侧壁面的垂直度须控制在微米级，必须采用专用的精密加工设备以及精确的调心装配技术。

限制其应用范围：目前仅用于功率在1~15kW的空调器中密封要求高，密封机构复杂。由于无气阀，压缩腔内部会形成过压缩和欠压缩。

1.涡旋体型线的研究开发：单一型线、修正型线、组合型线、通用型线。

2.扩大制冷容量：变频涡旋机、数码涡旋机、双作用涡旋机、双机共用同一机壳涡旋机等。

3.扩大应用范围：开发低温用涡旋机、涡旋式真空泵、涡旋式空压机、涡旋式发动机等。

4.理论研究进一步深入：计算机模拟及优化设计，建立各种模型（如各种泄露模型、传热模型、摩擦损失模型等）排气孔口的形状和位置，背压孔的大小、位置及背压压力的高低等，并进行动力学分析。

压缩机构

高压腔与低压腔涡旋压缩机的划分，主要是对全封闭涡旋压缩机中，电机所处在的工作环境温度进行区分。

电机处于排气侧（壳体内为排气压力），称为高压腔（一般以HITACHI为代表)；

电机处于回气侧（壳体内为回气压力） ，称为低压腔（一般以COPELAND为代表）。

两种结构的涡旋压缩机，与其结构对应具有相应的特点，且各具优缺点。

高压腔涡旋压缩机结构

低压腔涡旋压缩机结构

优缺点：