涡旋压缩机生产工艺与研发分析

第一节 涡旋压缩机生产工艺介绍

涡旋压缩机中的主要部件是两个形状相同但角相位置相对错开180°的渐开线涡旋盘，其一是固定涡旋盘，而另一个是由偏心轴带动，其轴线绕着固定涡旋盘轴线做公转的绕行涡旋盘。工作中两个涡旋盘在多处相切形成密封线，加上两个涡旋盘端面处的适当密封，从而形成好几个月牙形气腔。两个涡旋盘间公共切点处的密封线随着绕行涡旋盘的公转而沿着涡旋曲线不断转移，使这些月牙形气腔的形状大小一直在变化。

压缩机的吸气口开在固定涡旋盘外壳的上部。当偏心轴顺时针旋转时，气体从吸气口进入吸气腔，相继被摄入到外围的与吸气腔相通的月牙形气腔里。随着这些外围月牙形气腔的闭合而不再与吸气腔相通，其密闭容积便逐渐被转移向固定涡旋盘的中心且不断缩小，气体被不断压缩而压力升高。

第二节 国外涡旋压缩机生产工艺发展阶段比较

20世纪80年代中期以来，国外压缩机行业在技术和生产方面都有新的发展。发达国家的压缩机制造公司，着力开发和生产那些技术难度（或风险）大、售价高的压缩机，而将标准型压缩机，劳务费用支出大的某些往复活塞式压缩机部分或大部转由设在发展中国家的子公司生产（或进行技术转让），以求获得最佳技术与经济效益。目前，主导全球压缩机生产量（台数、吨位）、销售金额和进出口金额的，仍然是以美国为最，其次为包括日本、德国、比利时、意大利、法国在内的发达国家。

国外压缩机公司的产品模式都有如下特点：

1、并不单一生产压缩机，往往同时生产那些制造工艺与压缩机相同或相近的机械产品，如制冷机、机械式真空泵、燃气发动机、往复泵等；

2、根据用户的意愿，同一家压缩机公司大多既能供应涡旋式又可供应螺杆式、离心式或滑片式压缩机，还可供应净化程度不等的压缩空气或气体净化设备；

3、大中型压缩机的制造公司，一般是品种多，批量并不大，但由干本厂系列构成合理，零部件通用性强，往往可实现若干种零部件有相当批量的生产；

4、微小型压缩机的制造公司，一般都拥有满足大批量生产所需之流水线，工序节拍快，生产成本低；

5、生产压缩机的大型跨国公司，非压缩机产品类型广泛，其研究中心设有多种产品研究所、应用技术研究所，甚至还有尖端及基础科学研究所，投入的研究、开发费用高昂。

第三节 我国涡旋压缩机生产工艺创新路径

涡旋式压缩机依其独特的自身优势已经在制冷空调领域占有了一定市场，其研究和开发受到各界的广泛重视。而空气压缩机又具有广阔的发展空间，它的应用涉及到各个领域，涡旋式空气压缩机若想提高市场竞争力，研究和开发具有较大排气量的、低加工成本的涡旋式空气压缩机是当前国内压缩机行业的一个重要任务。为此，一定要在现有的研究基础上，借鉴其它型式压缩机的成功开发经验，加大科研和发展力度，开发具有自主知识产权的系列产品，它的成功开发必将对我国涡旋式空气压缩机事业的发展起到积极而重要的作用。

第四节 国内涡旋压缩机生产设备介绍

目前，国内涡旋压缩机生产设备主要包括：浇注机、磨床、车床、焊接机、研磨设备、喷涂设备等。

第五节 国内涡旋压缩机生产设备应用分析

1、浇注机

浇注机可分为倾转式和底注式。由于底注式浇注机的动作简单，基本与高生产率的造型线配套完成铁液浇注。过去使用底注式浇注机的铸造厂基本是手动控制塞杆启闭，要求操作工操作熟练、精力集中。手动控制方式受人为因素影响比较大，铁液断流及溢出现象时有发生，造成铸件废品率上升，铁液浪费严重。所以使用底注式浇注机的铸造厂最近开始寻求自动浇注。天津勤美达工业有限公司在原来手动控制的底注式浇注机上增加了国外进口的浇口激光液面检测装置，利用检测到的液面高低自动控制塞杆开度和关闭，完成自动浇注。

倾转式浇注机主要应用于气冲和静压造型线上的中大件浇注。在上世纪90年代之前，倾转式浇注机主要从国外引进，大都是手动控制，价格很高。随着国内控制技术及元件可靠性的提高，济南捷迈铸造机械工程有限公司等企业研制出了适合中国国情的浇注机，并很快占领了国内市场。如中国一拖集团铸铁厂、中国重汽集团铸铁厂、潍柴动力股份有限公司、重庆红岩汽车有限公司铸造厂、莱阳动力股份有限公司铸造厂等厂家均采用了国内自主开发的倾转式浇注机，运行情况良好。随着伺服等控制技术的应用以及倾转式浇注机具有的诸多优点，目前倾转式浇注机已成功应用于高生产率造型线上的小件浇注。

2、磨床

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。

磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。

3、车床

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的。

4、自动焊接机

自动焊接机是指用CNC技术为焊接提供一定特性的电源的电器。自动焊接机根据使用方式不同分为半自动焊接机、全自动焊接机。

点焊机系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。为了适应焊接工艺要求，加压机构（焊钳）采用了双行程快速气压传动机构，通过切换行程控制手柄改变焊钳开口度，可分为大开和小开来满足焊接操作要求。

控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流，控制焊接电流值，进行故障监测和处理。

第六节 我国涡旋压缩机技术研发分析

1、型线

型线设计是涡旋压缩机最基本也是较为重要的问题，判断型线的优劣主要从体积小、容积效率高、运转平稳、易于保证加工精度等方面考虑。涡旋压缩机大多采用圆渐开线型线，由于加工比较方便，至今仍被广泛使用。型线方面的研究主要集中在对型线修正，借以提高压缩机排气腔余隙容积及内容积比，提高始端强度及刚度，降低排气噪声和型线振动、增大排气孔口面积，改善切削状态，易于加工和保证精度。从而进一步改善压缩机的性能。比较常用的修正型线有PMP型线、SMPMP型线。

2、密封和柔性机构

良好的型线为涡旋压缩机性能的提高奠基了基础，机构方面的改善则能保证型线发挥出最大的优势，同时又能进一步降低加工成本。机构方面的研究包括柔性结构、轴向等端面密封结构及涡旋压缩机整体结构等。在密封及补偿机构研究等方面。早在1973年，ADL公司对其开发的氦气涡旋压缩机研究报告中就指出，提高涡旋压缩机效率的关键在于建立能够自我补偿磨损的密封机构。所谓柔性结构，是使涡旋压缩机在整个工作过程中涡旋盘可以自由地调整定位，使压缩机永远保持最佳磨合状态，其特点是允许动涡盘径向微微移动，这样，当压力过高或者当气体中含有固体杂质以及发生液击时，能承受由此所产生的高应力。柔性结构这一特点为涡旋盘的安全工作提供了保护。

涡旋压缩机主要通过动静盘的轴向与径向间隙产生泄漏。为了实现这两处的密封，研究人员一般采用相应的轴向和径向柔性机构实现自我补偿。由于轴向密封线长度较切向密封线长度长，在很大程度上决定着涡旋压缩机的密封性能，因此轴向间隙的控制和轴向力的平衡是涡旋压缩机的关键技术之一，来保证涡旋压缩机具有较高的容积效率和减小摩擦功耗。此外，有研究表明双作用涡旋压缩机适用于开发大排量压缩机，但这种型式压缩机对加工和装配精度的要求更高。



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