第二章活塞式制冷压缩机

1、1 1 活塞式压缩机概述活塞式压缩机概述分类：分类：1按使用的工质分：氨压缩机、氟利昂压缩机、异丁烷压缩机。2按气缸布置方式分：卧式、直立式、角度式。3按压缩机的密封方式分：开启式、封闭式。4按制冷量的大小分：小型活塞式、中型活塞式。5按气体压缩的级数分：单级压缩、多级(一般为两级)。 6按活塞行程分：短行程、长行程。 型号表示：型号表示： 行程：用阿拉伯数字表示，单位为mm制冷剂：用F表示缸数和缸径：用阿拉伯数字表示，缸径单位cm压缩机型式：半封闭式用B表示，全封闭式用Q表示，开启式不表示配用电动机功率：用阿拉伯数字表示，单位为kW制冷剂类型：氟利昂用F表示，氨用A表示气缸排列方式：如V、W

2、、S形等压缩机气缸数：用阿拉伯数字表示2 2.1活塞式压缩活塞式压缩机的基本结构机的基本结构 总体结构 3 外形外形4 2.2 压缩机的工作过程压缩机的工作过程 5 工作过程模拟工作过程模拟6工作原理图工作原理图7 3.1 输汽系数及其影响因素输汽系数及其影响因素 mtmavtvaqqqq理论容积输气量 hmDsniVniqPvt3212.4760输汽系数 LTPV反映了气缸容积的利用率，输汽系数值总是小于1 8 输气系数的特性曲线输气系数的特性曲线 9 3.2 压缩机的功率和效率压缩机的功率和效率 压缩机的指示效率i定义：压缩定义：压缩1Kg1Kg工质所需的工质所需的等熵循环理论功（率）与实

3、等熵循环理论功（率）与实际循环指示功（率）之比际循环指示功（率）之比imatsmaitsitsiwqwqPPww等熵循环所消等熵循环所消耗的理论功耗的理论功（该指标评价热力过（该指标评价热力过程的完善程度）程的完善程度）10轴功率定义：由原动机传到压轴功率定义：由原动机传到压缩机主轴上的功率缩机主轴上的功率miePPP轴功率轴功率指示功率指示功率 机械功率机械功率机械效率：机械效率：eimPP 轴功率、磨擦功率与机械效率 11 机械效率 miieimPPPPPm（制冷压缩机的机械效率 一般在0.750.9之间） 12 3.3 压缩机的工况压缩机的工况 性能曲线：性能曲线： 对于半封闭和全封闭压

4、缩机，性能曲线一般反映了蒸发温度与同轴电动机输入电功率之间的关系，这样能比较直观地反映总耗电量，对用户有较实用的参考价值。工况：工况： 为了对压缩机的性能加以对比，需指出压缩机在同一工作条件名义工况 考核工况 最大功率工况 低吸气压力工况 13活塞活塞 4.1 活塞式压缩机的主要零部件与结构活塞式压缩机的主要零部件与结构 14 活塞环活塞环 气体力气体力径向力径向力轴向力轴向力弹力弹力第一密封面的第一密封面的密封力主要是密封力主要是来自环背面的来自环背面的气体压力，但气体压力，但活塞环预弹力活塞环预弹力的作用是极其的作用是极其关键的，没有关键的，没有它，气体会大它，气体会大量从缝隙中泄量从缝隙

5、中泄漏，建立不起漏，建立不起足够的气体背足够的气体背压。压。15 汽环的泵油作用汽环的泵油作用 汽环不断地上下移动，润滑油就会被挤入汽环的上 侧间隙中，从而逐渐上升而进入汽缸中 。16 油环的刮油作用油环的刮油作用 油环的刮油作用是依靠环的结构及其与环槽的配合来实现 17 4.2 连杆连杆18 连杆与活塞组件连杆与活塞组件19 连杆组件连杆组件 20 4.3 曲轴曲轴 要求有足够的强度、刚度和耐磨性要求有足够的强度、刚度和耐磨性 多用于小型全封闭或半封闭式压缩机 21 4.4 轴封装置轴封装置 泄漏方向泄漏方向动摩擦副材料：动摩擦副材料：磷青铜磷青铜15Cr(20Cr)15Cr(20Cr)浸渍

6、石墨浸渍石墨HT200HT200，磷青铜，磷青铜HT200QHT200Q密封橡胶圈材料：密封橡胶圈材料：氯醇橡胶和丁晴橡胶氯醇橡胶和丁晴橡胶轴向静密封面轴向静密封面径向静径向静密封面密封面径向动径向动密封面密封面22 4.5 气阀组气阀组 气阀的作用气阀的作用: 气阀是在阀片两气阀是在阀片两侧压力差的作用侧压力差的作用下工作的自动阀，下工作的自动阀，其性能的好坏直其性能的好坏直接影响着压缩机接影响着压缩机的经济性和可靠的经济性和可靠性。性。气气体体力力阀片阀片弹簧弹簧阀座通道阀座通道阀线阀线阀座阀座升程限制器升程限制器气阀组成和阀片的受力气阀组成和阀片的受力弹弹簧簧力力23 气阀的结构形式气阀

7、的结构形式刚性环片阀刚性环片阀1刚性环片阀刚性环片阀 特点特点: 中大型往复制中大型往复制冷压缩机中采用冷压缩机中采用, 结构简单结构简单,易于制易于制造造, 工作可靠工作可靠, 可可实现顶开吸气阀实现顶开吸气阀片输气量调节片输气量调节, 但但余隙容积较大余隙容积较大, 损损失也较大失也较大.24 气阀的结构形式气阀的结构形式2 簧片阀簧片阀 吸气孔吸气孔与吸气腔相连与吸气腔相连排气阀片排气阀片吸吸气气阀阀片片BB B向向C C向向C排气孔排气孔与气缸相连与气缸相连25 簧片阀的结构形式簧片阀的结构形式 阀片为弹性薄刚片，具有一定的弹性，若弹力不够，可加弹力阀片为弹性薄刚片，具有一定的弹性，若

8、弹力不够，可加弹力片。吸气阀一般不需升程限制器。片。吸气阀一般不需升程限制器。 结构简单，余隙容积小，阀片质量轻，启闭迅速，用于小型高结构简单，余隙容积小，阀片质量轻，启闭迅速，用于小型高速全封闭式压缩机中。速全封闭式压缩机中。特点特点26簧片阀构件簧片阀构件27 4.6 机体和缸套机体和缸套 机体机体: 是整个压缩机的支是整个压缩机的支架，要求其有足够的架，要求其有足够的强度和刚性强度和刚性。 气缸体和曲轴箱，可以气缸体和曲轴箱，可以是分体和整体，机体上设是分体和整体，机体上设有冷却水、润滑油、气流有冷却水、润滑油、气流的通道和阀腔等结构。的通道和阀腔等结构。 气缸体、排气腔及内置气缸体、排

9、气腔及内置电机的温度较高，需要设电机的温度较高，需要设置冷却结构。冷却方式有：置冷却结构。冷却方式有：水冷、风冷和制冷工质冷水冷、风冷和制冷工质冷却。却。28 高速多缸压缩机的机体高速多缸压缩机的机体 29 气缸套气缸套 气缸套使气缸和机气缸套使气缸和机体分开，当气缸磨损时体分开，当气缸磨损时,便于更换。便于更换。30 5.1 活塞式压缩机的润滑系统活塞式压缩机的润滑系统 作用：作用：1 1）润滑）润滑 2 2）冷却）冷却 3 3）密封）密封摩擦副部位：摩擦副部位：各轴承、连杆大头与曲轴销、各轴承、连杆大头与曲轴销、润滑方式：润滑方式：飞溅润滑和压力润滑（液压泵供油飞溅润滑和压力润滑（液压泵供

10、油润滑油的作用及润滑部位润滑油的作用及润滑部位和离心供油）和离心供油）连杆小头与活塞销、活塞与气缸。连杆小头与活塞销、活塞与气缸。31A飞溅润滑飞溅润滑 用连杆大头端的击用连杆大头端的击油勺飞溅油到各润滑油勺飞溅油到各润滑摩擦副，结构简单，摩擦副，结构简单，但冷却效果差，无法但冷却效果差，无法控制油量，用于小型控制油量，用于小型压缩机。压缩机。32B B压力润滑压力润滑离心供油离心供油利用离心供油利用离心供油机构进行润滑，机构进行润滑，依靠曲轴的旋依靠曲轴的旋转产生的离心转产生的离心作用，将油输作用，将油输送到各润滑处。送到各润滑处。33 离心供油机构形式：离心供油机构形式：）对卧轴式压缩机）

11、对卧轴式压缩机利用在曲轴的非功率输入端，利用在曲轴的非功率输入端，设置甩油转盘和集油杯，然设置甩油转盘和集油杯，然后利用油道在离心力作用下后利用油道在离心力作用下供油。供油。）对立轴式压缩机）对立轴式压缩机电机在压缩机之上的，一般具有偏电机在压缩机之上的，一般具有偏心油道的离心供油机构。对电机在心油道的离心供油机构。对电机在压缩机之下的，需设延伸油管。压缩机之下的，需设延伸油管。）偏心油道）偏心油道34压力润滑压力润滑齿轮油泵供油齿轮油泵供油油泵为内油泵为内啮合转子啮合转子液压泵液压泵润滑润滑油油压压控控制制输气量调节输气量调节35 5.2 润滑设备润滑设备 齿轮油泵齿轮油泵（1 1）外啮外啮

12、合齿轮油泵合齿轮油泵 这种齿轮油泵的结构简单，只能单方面转动供油，因此需要特别这种齿轮油泵的结构简单，只能单方面转动供油，因此需要特别注意压缩机的运转方向。注意压缩机的运转方向。36（2 2）月牙形齿轮油泵）月牙形齿轮油泵 供油关系并未因旋转方向发生改变而有所变化。这种油泵特别适合于封闭式压缩机。供油关系并未因旋转方向发生改变而有所变化。这种油泵特别适合于封闭式压缩机。37（3 3）内啮合转子油泵）内啮合转子油泵 原理基本上与月牙形齿轮油泵相同，具有结构原理基本上与月牙形齿轮油泵相同，具有结构紧凑、可正反旋转的优点，被广泛采用。紧凑、可正反旋转的优点，被广泛采用。 38 油过滤器油过滤器 分为

13、粗过滤器和精过滤器 精过滤器精过滤器金属片缝隙式 毛毡滤料 39 5.3 润滑油润滑油 润滑油的特性：润滑油的特性：粘性、与制冷剂的相溶粘性、与制冷剂的相溶性、低温的流动特性、酸值、闪点、化学性、低温的流动特性、酸值、闪点、化学稳定和与材料的相容性、含水量、机械杂稳定和与材料的相容性、含水量、机械杂质及电击穿强度。质及电击穿强度。润滑油的品种及其选用：润滑油的品种及其选用：1）矿物油或合）矿物油或合成烃型的冷冻机油。成烃型的冷冻机油。2）脂类油和聚醚油）脂类油和聚醚油40 6 活塞式压缩机的能量调节方法活塞式压缩机的能量调节方法 调节目的：适应冷负荷和工况的变化。调节目的：适应冷负荷和工况的变

14、化。调节的方法：调节的方法：（）压缩机间歇运行（）压缩机间歇运行（）旁通调节和顶开吸气阀调节（）旁通调节和顶开吸气阀调节（）关闭吸气通道的调节（）关闭吸气通道的调节（）变速调节（）变速调节（）起动卸载（）起动卸载41（）压缩机间歇运行（）压缩机间歇运行通过温度控制器来控制压缩机的间歇开、通过温度控制器来控制压缩机的间歇开、停，使被冷却空间的温度控制在一定范停，使被冷却空间的温度控制在一定范围内。围内。特点：特点：简单但起动频繁，对电网和压缩简单但起动频繁，对电网和压缩机均不利，温度变化大。适用于小型压机均不利，温度变化大。适用于小型压缩机的调节。缩机的调节。42旁通调节原理：旁通调节原理：利用

15、电磁阀和止回阀控制吸、排气腔的连通。利用电磁阀和止回阀控制吸、排气腔的连通。调节运行状调节运行状态低压气体态低压气体去去冷冷凝凝器器吸气侧吸气侧排气侧排气侧止回阀止回阀单向阀单向阀正常运行状正常运行状态高压气体态高压气体（）旁通调节和顶开吸气阀调（）旁通调节和顶开吸气阀调节节43）对阀片在）对阀片在密封面之下的密封面之下的结构：利用卸结构：利用卸载活塞两侧的载活塞两侧的气压差来控制气压差来控制顶杆顶杆调节原理：调节原理：利用顶利用顶开机构将吸气阀片开机构将吸气阀片顶开，吸气、压缩顶开，吸气、压缩和排气均经过吸气和排气均经过吸气阀，而排气阀不开阀，而排气阀不开启。启。顶开吸气阀调节顶开吸气阀调节

16、卸载活塞卸载活塞顶杆弹簧顶杆弹簧顶杆顶杆吸气阀片吸气阀片排气阀排气阀阀板阀板吸气吸气排气排气电磁阀控制与低电磁阀控制与低压或高压气相通压或高压气相通上气室：吸气压力上气室：吸气压力下气室下气室44顶开吸气阀调节顶开吸气阀调节）对阀片在密封面之上的）对阀片在密封面之上的结构：利用液压缸结构：利用液压缸拉杆机拉杆机构来控制顶杆构来控制顶杆吸气阀片吸气阀片排气阀片排气阀片顶杆顶杆转动圈转动圈无调节时顶杆在转无调节时顶杆在转动圈斜面的位置动圈斜面的位置调节时顶杆在转调节时顶杆在转动圈斜面的位置动圈斜面的位置45液压缸液压缸拉杆机构拉杆机构油压油压弹簧力弹簧力转动环转动环顶杆顶杆46压力油分配阀压力油分

17、配阀 阀芯阀芯连接油缸的连接管连接油缸的连接管进油进油回油回油高压油高压油低低压压油油04/12/14/31调节手柄调节手柄AAAA47（）（）关闭吸气通道的调节关闭吸气通道的调节吸气腔吸气腔吸气通道吸气通道进气进气弹弹簧簧力力气体力气体力电磁阀关闭电磁阀关闭电磁阀打开电磁阀打开卸载活塞卸载活塞进气关闭进气关闭高压腔高压腔48（）变速调节（）变速调节1 1）改变电机极数）改变电机极数2 2）变频调节）变频调节（）起动卸载（）起动卸载对毛细管节流的压缩机，其高压与低压侧是平衡的，对毛细管节流的压缩机，其高压与低压侧是平衡的，无需卸载起动，对膨胀阀节流的压缩机，高低压侧不无需卸载起动，对膨胀阀节流

18、的压缩机，高低压侧不平衡，因此，起动时需卸载。平衡，因此，起动时需卸载。49起动卸载起动卸载高压腔高压腔低压侧低压侧液液压压活活塞塞截截止止阀阀单向阀单向阀冷凝器冷凝器50 7.1 活塞式压缩机的总体结构活塞式压缩机的总体结构 各种典型总体结构各种典型总体结构: 1开启式制冷压缩机开启式制冷压缩机51开启式制冷压缩机的特点开启式制冷压缩机的特点1)1)原动机独立于制冷系统之外原动机独立于制冷系统之外: : 可用普通电机和使可用普通电机和使用其它原动机如汽车中的内燃机用其它原动机如汽车中的内燃机. .适用于适用于NH3和和汽车等场合，汽车等场合， 需要轴封装置需要轴封装置, 制冷剂易向外泄漏制冷

19、剂易向外泄漏,空气向内泄漏。空气向内泄漏。2)机体布置机体布置: 气缸机体和曲轴箱体铸造成一体气缸机体和曲轴箱体铸造成一体, 装配装配精度提高精度提高, 设置气缸套设置气缸套,易更换和修配，多缸布置易更换和修配，多缸布置,动力平衡性好。动力平衡性好。3)气阀的布置气阀的布置: 吸气阀布置在气缸套凸缘上吸气阀布置在气缸套凸缘上, 可冷却可冷却气缸体，实现顶开吸气阀片的输气量调节。与排气缸体，实现顶开吸气阀片的输气量调节。与排气阀分开布置气阀分开布置,可增加气阀流通面积。可增加气阀流通面积。4)润滑方式润滑方式: 压力润滑。压力润滑。522半封闭式制冷压缩机半封闭式制冷压缩机低温吸气冷却电机低温吸

20、气冷却电机特点特点: : 1) 1) 机体结构机体结构: : 压缩压缩机与电机共机体和机与电机共机体和共主轴共主轴, ,但气缸体与但气缸体与电机室设有结合面电机室设有结合面, ,易于修理又减少了易于修理又减少了泄漏泄漏. .2)2)电机和气缸体的电机和气缸体的冷却方式冷却方式: :低温吸气冷却。适低温吸气冷却。适用于制冷量和输气用于制冷量和输气量大的空调和中温量大的空调和中温压缩机压缩机结合面结合面53半封闭式压缩机实物图片半封闭式压缩机实物图片54另一种半封闭式压缩机另一种半封闭式压缩机 特点特点: : 机体结构机体结构: : 压缩压缩机与电机共机体机与电机共机体和主轴和主轴( (偏心轴偏心

21、轴),),整体式连杆大头整体式连杆大头, ,平顶活塞平顶活塞, ,无输气无输气量调节装置。量调节装置。2)2)电机的冷却方式电机的冷却方式: : 机体外表面的散机体外表面的散热肋片热肋片, ,不适用于不适用于较大功率的压缩较大功率的压缩机机 。甩油盘甩油盘溅油勺溅油勺 553全封闭式制冷压缩机全封闭式制冷压缩机 特点：是将压缩机与电动机特点：是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表内，形成一个整体，从外表上看只有压缩机进、排气管上看只有压缩机进、排气管和电动机引线。和电动机引线。56曲柄曲柄滑管滑块机构滑管滑块机构 采用滑管滑块式机采用滑管滑块

22、式机构来代替连杆组件构来代替连杆组件 用于小型全封闭式制冷压用于小型全封闭式制冷压缩机中，无连杆，结构简单、缩机中，无连杆，结构简单、紧凑，但不能承受大载荷，紧凑，但不能承受大载荷，侧向力大且不均匀。侧向力大且不均匀。57 7.2 多机组合机组和模块化机组多机组合机组和模块化机组 多机组合机组多机组合机组蒸发器蒸发器半封闭压缩机半封闭压缩机冷凝器冷凝器 输气量通过开停压缩机数量进行调节输气量通过开停压缩机数量进行调节, ,各压缩机各压缩机共用同一蒸发器和冷凝器共用同一蒸发器和冷凝器58模块化机组模块化机组模块是独立的单元机组，有独立的蒸发器和冷凝器模块是独立的单元机组，有独立的蒸发器和冷凝器, 根据冷量的需要，可以自由组合模块。根据冷量的需要，可以自由组合模块。59模块化机组占用的空间较小，大约是常规冷水机组的