第9章 螺杆压缩机汇总.docx
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第9章螺杆压缩机汇总
第9章螺杆压缩机
螺杆压缩机是瑞典人于1934年发明的,其最初目的是用于柴油机和燃气轮机的增压。
20世纪60年代以前,螺杆压缩机的发展非常缓慢,只在军事装备中有高速、无油的螺杆压缩机得以应用。
之后,喷油技术应用到螺杆压缩机中,降低了对螺杆转子加工精度的要求,对压缩机的噪声、结构、转速等都产生了有利作用。
目前,喷油螺杆压缩机广泛应用于空气动力、制冷空调等领域,无油螺杆压缩机广泛应用于石油、化工、食品、医药等领域。
9.1螺杆压缩机的基本组成及工作原理
9.1.1基本组成
螺杆压缩机有单螺杆、双螺杆之分,常用的是双螺杆压缩机,现在以无油双螺杆压缩机为例,介绍其基本组成,如图9-1所示。
图9-1无油螺杆压缩机
1-径向轴承;2-止推轴承;3-同步齿轮;4-同步齿轮;5-止推轴承;6-出口壳体盖;7-轴密封;8-冷却水套;9-中间壳体;10-阴转子;11-轴密封;12-径向轴承;13-入口壳体盖;14-轴密封;15-阳转子
在“∞”字形的气缸内平行地安装着两个相互啮合的螺旋形转子。
通常把节圆外具有凸齿的转子称为阳转子(或称主动转子),把节圆内具有凹齿的转子称为阴转子(或称从动转子)。
中间壳体的两端用端盖封住,支承转子的轴承安装在端盖的轴承孔内。
转子上每一个螺旋槽与中间壳体内表面所构成的封闭容积即是螺杆缩机的工作容积。
在压缩机体的两端,分别开设有一定形状和大小的吸排气孔口,呈对角线布置。
此外,还有轴封,同步齿轮、平衡活塞等部件。
9.1.2工作原理
螺杆压缩机属于容积式压缩机,其工作循环可分为吸入、输气、压缩和排气四个过程。
随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环,为简单起见,这里只分析其中的一对齿的工作原理。
1.吸入过程和输气过程(或统称为吸气过程)
在图9-2中,所分析的一对齿用箭头标出,阳转子按逆时针方向旋转,阴转子按顺时针方向旋转,图中的转子端面是吸气端面。
机壳上有特定形状的吸气孔口,如图中粗实线所示。
(a)(b)(c)
图9-2螺杆压缩机的吸气过程
(a)吸气过程即将开始(b)吸气过程中(c)吸气过程结束
图9-2(a)所示是吸气过程即将开始时的转子位置。
在这一时刻,这一对齿前端的型线完全啮合,且即将与吸气孔口连通。
随着转子开始运动,由于齿的一端逐渐脱离啮合而形成了齿间容积,这个齿间容积的扩大,在其内部形成了一定的真空,而此齿间容积又仅与吸气口连通,因此气体便在压差作用下流入其中,如图9-2(b)中阴影部分所示。
在随后的转子旋转过程中,阳转子齿不断从阴转子的齿槽中脱离出来,齿间容积不断扩大,并与吸气孔口保持连通。
吸气过程结束时的转子位置如图9-2(c)所示,其最显著的特征是齿间容积达到最大值,随着转子的旋转,所分析的齿间容积不会再增加。
齿间容积在此位置与吸气孔口断开,吸气过程结束。
2.压缩过程
图9-3所示是螺杆压缩机的压缩过程。
这是从上面看相互啮合的转子。
图中的转子端面是排气端面,机壳上的排气孔口如图中粗实线所示。
在这里,阳转子沿顺时针方向旋转,阴转子沿逆时针方向旋转。
(a)(b)(c)
图9-3螺杆压缩机的压缩过程
(a)压缩过程即将开始(b)压缩过程中(c)压缩过程结束、排气过程即将开始
图9-3(a)所示是压缩过程即将开始时的转子位置。
此时,气体被转子齿和机壳包围在一个封团的空间中,齿间容积由于转子齿的啮合就要开始减小。
随着转子的旋转,齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小。
被密封在齿间容积中的气体所占据的体积也随之减小,导致压力升高,从而实现气体的压缩过程。
如图9-3(b)所示。
压缩过程可一直持续到齿间容积即将与排气孔口连通之前,如图9-3(c)所示。
3.排气过程
图9-4所示是螺杆压缩机的排气过程。
齿间容积与排气孔口连通后,即开始排气过程。
随着齿间容积的不断缩小,具有排气压力的气体逐渐通过排气孔口被排出,如图9-4(a)所示。
这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合,如图9-4(b)所示。
此时,齿间容积内的气体通过排气孔口被完全排出,封闭的齿间容积的体积将变为零。
(a)(b)
图9-4螺杆压缩机的排气过程
(a)排气过程中(b)排气过程结束
9.1.3螺杆压缩机的优、缺点
螺杆压缩机的主要优点:
(1)可靠性高。
螺杆压缩机零部件少,没有易损件,因而它运转可靠,寿命长,大修间隔期可达4~8万小时。
(2)操作维护方便。
操作人员不必经过长时间的专业培训,可实现无人值守运转。
(3)动力平衡性好。
螺杆压缩机没有不平衡惯性力,机器可平衡地高速工作。
(4)适应性强。
螺杆压缩机具有强制输气的特点,在宽广的范围内能保护较高的效率。
(5)多相混输。
螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙,因而能耐液体冲击,可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体等。
螺杆压缩机的主要缺点:
(1)造价高。
螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面,需利用特制的刀具,在价格昂贵的专用设备上进行加工。
(2)不能用于高压场合。
由于受到转子刚度等方面限制,螺杆压缩机只能适用于中、低压范围,排气压力一般不能超过4.5MPa。
(3)不能制成微型机。
螺杆压缩机依靠间隙密封气体,目前一般只有容积流量大于0.2m3/min时,螺杆压缩机才具有优越的性能。
9.2螺杆压缩机的分类
螺杆压缩机有多种分类方法:
按运行方式的不同,分为无油压缩机和喷油压缩机两类;按被压缩气体种类和用途的不同,分为空气压缩机、制冷压缩机和工艺压缩机三种;按结构形式的不同,分为移动式和固定式、开启式和封闭式等。
常见的螺杆压缩机分类见下面:
在无油螺杆压缩机中,气体在压缩时不与润滑油接触。
无油螺杆压缩机的结构见本章图9-1所示,它的转子不接触,相互间存在间隙,阳转子通过同步齿轮带动阴转子高速旋转。
在喷油螺杆压缩机中,润滑油被喷入所压缩的介质中,起着润滑、冷却的作用。
图9-5为喷油螺杆压缩机结构图,它不设同步齿轮,由阳转子直接带动阴转子旋转。
喷油螺杆压缩机和喷水(或其它非油冷却介质)螺杆压缩机又统称湿式螺杆压缩机。
干式螺杆压缩机与湿式螺杆压缩机的区别在于:
干式机在工作腔中只有受压缩气体,机壳一般设有冷却水套,两螺杆由同步齿轮传动;湿式机在工作腔内喷入润滑油或纯净水进行内冷却,有些是喷入被压缩介质液体进行内冷却。
当喷入的为润滑油时,两螺杆可以依靠自身的啮合副传动,当喷入不具备润滑性能的液体时,仍需应用同步齿轮。
图9-5喷油螺杆压缩机
1-阴转子;2-径向轴承;3-平衡活塞;4-阳转子;5-中间壳体;6-径向轴承;7-轴密封;8-壳体盖;9-止推轴承;10-排出口;11-卸载器;12-卸载器推杆;13-吸入口;14-卸载器阀
9.3螺杆压缩机的技术参数
9.3.1转子型线种类
转子型线种类对螺杆压缩机的性能具有重要的影响,型线种类的区别在于采用不同的组成齿曲线。
第一代和第二代转子型线通常是“线”密封的型线,即其组成齿曲线中含有“点”,这些点沿转子的长度方向便形成了一条密封线。
第三代和以后的各种新的不对称型线,一般都是“带”密封的型线,即其组成齿曲线中不再含有“点”,而都是“曲线段”,这些曲线段沿转子长度方向便形成了有一定宽度的密封带。
“带”密封型线的性能明显优于“线”密封型线,特别是在高压比工况或转子直径较小的中小型螺杆压缩机中,这种“带”密封型线的优势更为明显。
9.3.2转子齿数
在通常的使用条件下,螺杆压缩机阳/阴转子的齿数一般在3/3~10/11之间,最常用的是3/4、4/5、4/6、5/6、5/7、6/8等。
图9-6示出3/4、4/6、和6/8的三种齿数组合。
对于图9-6(a)所示的3/4组合形式,其转子直径较小,因此具有泄漏线长度与容积量之比较小的优点,可使压缩机具用较高的效率,但其抗弯刚度却较差。
由于3/4组合形式的阴转子直径很小,当压差太大时,它将会产生较大的弯曲变形,甚至与机体相接触。
所以,这种形式多用于压差较小的应用场合,如物料输送、多级压缩机的低压级等。
与3/4的形式正好相反,对于图9-6(b)所示的6/8组合方案,转子直径较大,因此泄漏线长度也较长,导致压缩机的效率较低。
但由于其阴转子直径较大,故抗弯能力较强。
所以,这种形式可以适用于压力差很大的场合,例如高压差的螺杆工艺压缩机和微小型的螺杆制冷压缩机等。
图9-6(c)所示的4/6组合形式转子刚度适中,并且阴阳转子的刚度相近,压缩机的效率也较高。
因此获得了较为广泛的应用。
(a)(b)(c)
图9-6不同的转子齿数组合
(a)3/4组合(b)6/8组合(c)4/6组合
9.3.3转子啮合间隙、端面间隙和齿顶间隙
在螺杆压缩机中,阴阳转子间沿接触线的啮合间隙,对压缩机的性能具有重要的影响。
这是因为接触线两侧的压力差较大,通过此泄漏通道的泄漏,占了整个泄漏损失的绝大部分。
图9-7示出不同阳转子齿顶速度Vm时,压缩机的容积效率ηv和绝热效率ηad随转子啮合间隙δ的变化情况。
从中可以看出,随着啮合间隙的增大,两种效率都呈线性下降。
特别是在齿顶速度低的情况下,效率下降更快。
一般情况下,啮合间隙每增大0.01mm,容积效率就要下降1%~3%。
啮合间隙的具体数值主要取决于转子的尺寸和材料,一般可按0.03%~0.08%D选取(D为转子外径)。
螺杆压缩机中吸气端面基本不存在压力差,因此吸气端的间隙显得无关紧要。
但在排气端面却有从排气压力到吸气压力的压力差,这意味着排气端间隙非常重要。
所以在螺杆压缩机装配中,所有为防止热膨胀而预留的间隙都放在吸气端,以便把这种膨胀对排气端间隙的影响减到最小。
起轴向定位作用的推力轴承一般总是放在排气端,因此影响排气端面间隙的只是排气端面与推力轴承间一段轴的膨胀。
转子排气端面间隙的一般取值范围为0.01~0.10mm。
阴阳转子的齿顶与其气缸孔之间也要留有一定的间隙,以补偿转子变形和加工误差,其数值通常在0.01~0.10mm之间。
(a)(b)
图9-7容积效率和绝热效率与啮合间隙的关系
(a)容积效率与啮合间隙的关系;(b)绝热效率与啮合间隙的关系
直线表示v=40m/s;点划线表示v=30m/s;虚线表示v=20m/s
9.3.4压力比和压力差
压力比和压力差是影响螺杆压缩机尺寸、重量和性能的主要参数,当压力比和压力差太大时,就需采用多级压缩的配置形式。
排气温度是限制压缩机压力比的主要因素。
在无油螺杆压缩机中,假设从常温、常压下吸入双原子气体,如果压力比为4,则压缩机的排气温度将高达200℃以上。
此时转子的热变形会很大,可能导致转子接触损伤,造成严重事故。
所以,无油机器单级的压力比一般应小于4。
压力差也是限制压力比提高的又一重要因素,螺杆压缩机所能承受的压力差,主要取决于转子长径比和阴阳转子的齿数组合。
对于常用的阴阳转子齿数分别为6和4压缩机,当长径比2.2时,只能承受1.0MPa的压差。
当长径比减小为1.1时,就能承受3.5MPa的压差。
当阴阳转子的齿数分别增大到8和6时,转子长径比为1.1的螺杆压缩机所能承受的压差就可达到5.0MPa。
9.3.5排气压力和吸气压力
螺杆压缩机可以达到的排气压力主要取决于其机体结构、转子长径比及所用材料等因素。
对于阴阳转子齿数分别为6和4的压缩机,当转子长径比为1.65,机体材料为普通灰铸铁时,可以达到2.5MPa的排气压力。
若将转子长径比减小1.1,机体材料变为球墨铸铁或铸钢时,就可以达到4.5MPa的排气压力。
近年来在开发高压喷油螺杆压缩机方面已取得了较大的进展,已有机器能达到9.0MPa排气压力。
螺杆压缩机通常都具有固定的内容积比,当吸气压力升高时,其内压缩终了压力可能会远远大于实际的排气压力,从而导致各种故障的产生。
所以螺杆压缩机的最大吸气压力应根据其所能承受的排气压力、内容积比以及被压缩介质进行确定。
在一般情况下,螺杆压缩机的吸气压力应小于3.0MPa。
9.4螺杆压缩机的结构特点
9.4.1机体
机体是螺杆压缩机的主要部件。
它由气缸及端盖组成。
转子直径较小时,常将排气端盖或吸气端盖与气缸铸成一体,转子顺轴向装入气缸。
在较大的机器中,气缸与端盖是分开的。
有的大型螺杆压缩机气缸设水平剖分面,这种结构便于机器的拆装和间隙的调整。
端盖有整体式结构的,也有中分式结构的,端盖内置有轴封、轴承,同时还兼作同步齿轮的箱体。
螺杆压缩机的机体多采用如图9-8所示的单层结构,必须以加强肋的形式对机体外部进行加强,以避免发生变形或开裂。
机体有时也采用如图9-9所示的双层壁结构,不需要特别的加强肋措施。
双层壁结构还有一个优点,就是第二层壁同时又是一个隔音板,它能使传播到机器外的噪声有所降低。
双层壁结构的压缩机多用于高压力的场合。
图9-8单层壁结构机体图9-9双层壁结构机体
特别是在如图9-10所示的封闭式螺杆压缩机中,通常将润滑油的油箱内置于双层壁的机体之内,更能使机器的噪声大幅度下降。
无论何种结构的机体,都应具有良好的刚度。
图9-10封闭式压缩机的双层壁结构机体
机体的材料主要取决于所要达到的排气压力和被压缩气体的性质。
当排气压力小于2.5MPa时,可采普通灰铸铁;当排气压力大于2.5MPa时,就应采用铸钢或球墨铸铁。
对于腐蚀性气体、酸性气体和含水气体,就要采用高合金钢或不锈钢。
9.4.2转子
转子是螺杆压缩机的主要零件,其结构有整体式与组合式两类。
当转子直径较小时,通常采用整体式结构,如图9-11(a)所示。
而当转子直径大于350mm时,为节省材料和减轻重量,常采用组合式结构,如图9-11(b)示。
当排气温度较高时,为了减少转子的变形,干式螺杆压缩机的转子有时采用内部冷却的结构。
图9-12所示为一种无油压缩机转子内部冷却系统图。
(a)(b)
图9-11转子结构图9-12转子冷却系统
在螺杆压缩机中,有时在阴、阳转子的齿顶设有密封齿,并在阳转子齿根圆的相应部分开密封槽,如图9-13所示。
密封齿数及其位置,有多种形式。
以阴转子为例,图9-14中示出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共三种方案。
另外,有时还在转子的端面,特别是排气端面,加工成许多密封肋,其形状如图9-13中A-A、B-B剖视图所示。
这种密封齿可与转子作为一体,也可以镶嵌在铣制的窄槽内。
大多数的干式螺杆压缩机转子齿顶设有密封齿,其目的是使压缩机间隙尽可能小。
这些密封齿的横截面积很小,能在开始运行后的一段时间内“磨合”到最佳的尺寸,能对加工误差、转子变形和热膨胀进行补偿,从而使压缩机能保持非常小的均匀间隙,使泄漏量减少。
如当转子振动、轴承损坏,致使转子与气缸接触时,密封齿可防止引起大面积的咬伤,避免出现严重事故。
齿顶和端面密封齿的设置,给加工带来了困难,加大了制造费用。
因此,在喷油螺杆压缩机中,由于排气温度较低,转子热胀较小,一般认为以不设置密封齿为宜。
图9-13转子密封齿图9-14密封齿形式
螺杆压缩机转子的毛坏常为锻件,一般多采用中碳钢,如45钢等。
有特殊要求时,也有用40Cr等合金钢或铝合金的。
目前,不少转子采用球墨铸铁,既便于加工,又降低了成本。
常用的球墨铸铁牌号为QT600-3等。
转子精加工后,应进行动平衡校验。
校验时,允许在吸入端面较厚的部分取重。
允许的不平衡力矩,因机器的尺寸和转数不同,通常是(0.05~1.0)N·m,可近似地取作(0.1~0.2)G×10-3N·m(G为转子重量,单位:
N)。
尺寸小、转速高的机器应取偏低值。
9.4.3轴承
螺杆压缩机常用的轴承有滚动轴承和滑动轴承两种。
由于气体力引起的轴承负荷很大,因此,气体轴承和磁悬浮轴承等并不适用于螺杆压缩机。
在螺杆压缩机中,无论采用何种形式的轴承,都应确保转子的一端固定,另一端能够伸缩。
一般情况下,转子在排出侧轴向定位,在吸入侧留有较大的轴向间隙,让其自然膨胀,以便保持排出端有不变的最小间隙值,使气体泄漏为最小,并避免端面磨损。
在无油螺杆空气压缩机中,通常采用高精度的滚动轴承,以便得到高的安装精度,使压缩机获得良好的性能。
由于无油螺杆压缩机的转速很高,在选择滚动轴承时,应保证其有足够长的寿命。
通常,用分别安装在转子两端的圆柱滚子轴承承受转子的径向载荷,用安装在排气端的一个角接触球轴承承受轴向载荷,并向转子进行双向定位。
在大载荷的螺杆制冷和工艺压缩机中,由于使用滚动轴承寿命太短,往往采用滑动轴承,螺杆压缩机中的全部径向力必须由轴承来承受,部分或全部轴向力却是可以消除的。
通常用一个平衡活塞或类似装置,在它两边施加一定的压差来达到这一目的,一般用高压油提供所需压力。
由于轴向力不一样,两转子所用的平衡活塞直径也不一样,或者只在阳转子上设平衡活塞。
图9-15所示为一个油压平衡活塞的结构。
在中小型制冷和工艺压缩机中,采用轴向滑动轴承时,由于游隙较大,会导致排气端面间隙过分增大,进而影响压缩机的经济性。
当压缩机运行在高载荷时,这个问题显得更为突出。
通常采用平衡活塞的结构,从而使止推轴承仍可采用滚动轴承,而径向力则还是由巴氏合金制做的滑动轴承来承担,图9-16示出这种形式。
图9-15油压平衡活塞结构图9-16滑动轴承和滚动轴承的组合结构
9.4.4轴封
1.无油螺杆压缩机轴封无油螺杆压缩机的轴封主要有石墨环式、迷宫式和机械式三种。
图9-17示出最常用的石墨环式油封,这种轴封包括一组密封盒,密封盒的数量随密封压力的不同而不同,一般为4~5个,且排气侧的密封盒数多于吸气侧的密封盒数。
石墨环4在轴向靠波纹弹簧2压紧在密封盒5和保护圈1的侧面上,以防止气体经石墨环的两侧面泄漏。
图9-17石墨环式轴封
1-保护圈;2-波纹弹簧;3-引气环;4-整圈石墨环;5-密封盒
图9-18所示为无油螺杆压缩机中采用的迷宫式轴封,密封齿和密封面之间有很小的间隙,密封齿加工在与轴固定的一个轴套上,当密封齿损坏时便于更换。
当无油螺杆压缩机的转速较低时,还可以采用如图9-19所示的有油润滑的机械密封,这种轴封工作可靠、密封性好。
然而,这种轴封需要少量的润滑油流过密封表面,这些润滑油可能会混入所压缩的气体中。
如果所压缩气体不允许有这种少量的污染,则需在轴封和压缩机腔之间开一个排油槽。
图9-18迷宫式轴封图9-19无油螺杆压缩机的机械式轴封
2.喷油螺杆压缩机的轴封由于压缩介质和运行工况的不同,喷油螺杆空气压缩机的轴封与喷油螺杆制冷和工艺压缩机的轴封有很大的不同。
(1)喷油螺杆空气压缩机轴封如图9-20所示,只要在与轴颈相应的机体处开设特定的油槽,通入具有一定压力的密封油,即可达到有效的轴向密封。
在小型空压机中,通常采用简单的唇形密封。
在大中型空压机中,往往采用如图9-21所示的有油润滑机械密封。
图9-20转子排气端轴封示意图图9-21螺杆空气压缩机转子外伸轴处的轴封
(2)喷油螺杆制冷机和工艺压缩机的轴封在喷油螺杆制冷和工艺压缩机的转子外伸轴处,通常都采用复杂的面接触式机械密封,主要有弹簧式和波纹管式两种,如图9-22和图9-23所示,并且需向此轴封处供以高于压缩机内部压力的润滑油,以保证在密封面上形成稳定的油膜。
轴封中有关零部件的材料要能耐压缩气体的腐蚀。
图9-22弹簧式机械密封图9-23波纹管式机械密封
1-锁紧螺母;2-密封垫片3-螺钉;4-传动套;5-波纹管;6-动环;7-静环密封圈;8-静环;9-防转销
1.2-传动销;3-传动套;4-弹簧座;5-弹簧;6-动环密封圈;7-动环;8-卡环;9-静环;10-静环密封圈;11-防转销
;
9.4.5同步齿轮
在无油螺杆压缩机中,转子间的间隙和驱动靠同步齿轮来实现。
同步齿轮有可调式及不可调式两种结构,通常都采用图9-24所示的可调式结构。
小齿圈1及大齿圈2都套在轮毂3上,调整小齿圈1,使之与大齿圈2错开一个微小角度,就可减少与主动齿轮之间的啮合间隙,如图所示。
间隙调整适当以后,将小齿圈1、大齿圈2与轮毂3用圆锥销4定位,再用螺栓5将大小齿圈及轮毂固定。
为防止螺母松动,螺母5之间用防松垫片6连接。
螺杆压缩机同步齿轮的齿圈材料可用40CrMo钢,轮毂材料通常为40中碳钢。
图9-24可调式同步齿轮
1-小齿圈;2-大齿圈;3-轮毂;4-圆锥销;5-螺母;6-防松垫片
9.4.6容量调节滑阀
容量调节滑阀是螺杆压缩机中用来调节容积流量的一种结构元件,虽然螺杆压缩机的容积流量调节方法有多种,但采用滑阀的调节方法获得广泛的应用,特别是在喷油螺杆制冷和工艺压缩机中。
如图9-25所示,这种调节方法是在螺杆压缩机的机体上装一个调节滑阀,成为压缩机的机体的一部分。
它位于机体高压侧两内圆的交点处,且能在与气缸轴线平行的方向上来回移动。
容量调节滑阀调节螺杆压缩机容积流量的原理:
如图9-26(a)所示,随着转子的旋转,被压缩气体的压力沿转子的轴线方向逐渐升高,在空间位置上,是从压缩机的吸气端逐渐移向排气端:
如图9-26(b)所示,在机体的高压侧开口后,当两转子开始啮合并试图提高气体压力时,其中有些气体便会通过开口处旁通掉。
从以上分析可以看出,压缩机对从开口处旁通气体所做的功,仅是用来将其排出,因此压缩机的耗功主要是压缩最终排出的气体所做的功和机械摩擦功之和。
所以,当用容量调节滑阀调节螺杆压缩机容积流量时,可使压缩机在调节工况下保持较高的效率。
(a)(b)
图9-25容量调节滑阀示意图图9-26容量调节滑阀原理
(a)正常工况下压缩过程(b)调节工况下压缩过程
滑阀可以按控制系统的要求朝任一方向移动,其驱动方式有多种,最常见的是采用液压缸的方式,由压缩机本身的油路系统提供所需的油压。
在少数机器中,滑阀是由电动机经减速后驱动的。
图9-27示出一种简单的滑阀形式,气缸壁上开有与转子螺旋形状相对应的旁通孔,当这些孔没有被盖住时,气体可以从这些孔中排出。
所用滑阀为“转动阀”,阀体是螺旋形的,当它旋转时,便可盖住或打开与压缩腔相连的旁通孔。
由于此时滑阀只需转动,压缩机总体长度便可减小很多。
这种形式有效地提供连续的容量调节。
图9-28示出另外一种简单的滑阀结构。
在小型半封闭螺杆制冷压缩机中广泛应用。
它利用多个独立的旁通孔,调节螺杆压缩机的容积流量。
所有滑阀为“塞状阀”,由于阀体可以做成恰好与气缸内壁平齐,因而不会产生“余隙容积”。
由于这种调节方式不改变排气孔口的大小,因此卸载一开始,内压比就要下降。
另外,由于旁通孔一般为二到三个,故不能实现连续地无级调节压缩机的容积流量,还会导致卸载工况下压缩机排气温度越来越高,严重时能导致半封闭螺杆制冷压缩机的电动机损坏。
图9-27转动滑阀结构图9-28塞状滑阀结构
9.4.7内容积比调节滑阀
螺杆压缩机工作的最佳工况是内压比等于外压比,若二者不等,经济性都会降低。
增大或减小排气孔口的尺寸,将改变齿间容积内气体同排气孔口连通的位置,从而改变内压比。
如图9-29所示,通过一种滑阀调节,就可以获得变化的排气孔口,从而实现内容积比和内压比的调节。
有时要求同时调节容积流量和内容积比,如图9-30所示,在转子下部的孔中,移动的是两个滑阀,即前述容量调节滑阀中的固定块也变成了移动的。
两个滑阀之间没有机械联系,分别由各自的液压缸驱动,在满负荷工况下,如图9-30(a)、(b)所示,内容积比调节滑阀可以前后移动,以控制压缩机的内压比,为了保持满负荷,容量调节滑阀必须随内容积比调节滑阀运动,以保证两者之间的密封。
(a)(b)
图9-29内容积比调节滑阀示意图图9-30同时调节内容积比和容量的调节滑阀示意图
(a)小容积比;(b)