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国内外压缩机学术研究近况如何?

2017-03-01 15:16分类:机械维修 阅读:

      容积式压缩机近年来的研究与开发状况包括往复压缩机的气缸、十字头、机身等新结构、新材料与新工艺,回转式压缩机单、双螺杆及其他新结构形式等。
    学术研究是发展的基础。为了适应用户的需要和激烈的市场竞争,压缩机的研究与开发一直在广泛而深入地进行着。这些研究的状况与成果,通过许多刊物、国际性会议、专利与新产品得到了充分体现。其中,最主要的国际性学术会议如下:两端;两个排气阀配置于活塞上(实际上活塞就是由两个排气阀组成),排气接管设于气缸中部。这种结构的优点是双作用两端均为直流形式,气缸余隙容积较小,只有4个大直径气阀;缺点是大直径气阀制造较困难,拆卸轴侧进气阀及排气阀较困难。
    VIP单壁十字头结构如图1-2所示,其特点是活塞杆直接连接于十字

头销上,使十字头体只承受侧向力,需要用叉形连杆小头。这种结构中的活塞力、连杆力以及支反力不作用于一点,因此附加了一个力矩。
    德国博尔齐格公司的BX系列压缩机机身负荷增至1200kN,实际使用的运动件最大作用力为800。lOOOkN。这是目前世界上最大的往复压缩机,用于炼化企业中压缩氢气等。
    (2)天然气汽车加气站压缩机  功率为75—200kW的中、小型往复式天然气汽车加气站压缩机,在国内外都得到了迅速发展。按照天然气管道内气体的压力高低,一般分为4级或3级。压缩机有很多种结构形式,唯有意大利新庇隆公司的立式两列结构,曲柄错角为180。,为平衡二阶往复惯性力。该压缩机由飞轮通过两根传动带分别驱动两小传动带轮,并通过轴带动置于机身内两侧下部的两组平衡重。此种结构是该公司的创新,但缺点也是明显的。对于无气体管道处设置的加气站,需要一种“子站”压缩机,其进气来自大型储气罐,进气压力是不断变化的,这给压缩机设计带来了困难。目前,国外压缩机都采用节流的办法,使气体压力降到5 -7MPa,浪费了许多能量。因此,需要创新一种能适应压力变化的气阀。对于此种子站压缩机,意大利赛福公司采用立式液压传动结构。
    (3)微型电磁压缩机又有新的发展这种压缩机发明于20世纪30年代,由于一般永磁铁所形成的直线电动机效率低下,仅为45%一60qo,因此使压缩机能耗较大而未能得到发展。近一个时期来,由于应用NdFeB永磁材料,电动机效率能达到95%,因此,人们又在冰箱中开始应用电磁压缩机。
    (4)新材料的应用  聚醚醚酮(PEEK)的优点是质量轻,作为气阀阀片时可用较大的升程,并且噪声较小。在无油润滑的压缩机中,应用此材料制阀片有明显的优点,但价格较钢材的贵。聚苯胺脂( PBH)具有自润滑性能,但与PTFE的热塑性不同,它具有热固性,导热性接近铸铁,强度也较PTFE高,可以任意比例与PTFE混合,也可充填Cu、碳纤维等。因此,它不仅可以解决长期困扰气缸无油润滑时活塞环的冷流问题,而且密封的压力可突破过去限制的15MPa。但是,PBH价格高于PTFE。
    (5)合成润滑油  合成润滑油较矿物油的闪点高。对于那些排气温度超过180℃的机器,应用合成润滑油会更安全。
    (6)新工艺应用激光照射提高气缸内壁的耐磨性,已开始受到人们的关注。但是目前的试验仅限有油润滑气缸,无油润滑是否有效尚待研究。
    另外,需要说明的是大型数控加工中心的应用,它不仅使机加工的精度大大提高,而且也使机身结构设计带来了变化。图1-3所示是一个4列对动整体机身,十字头

滑道与机身制成一体的结构。在一定的尺寸范围内,除底平面外,其他主要加工面可在一次夹装中完成,从而大大减少装配工作量。
    (7)气缸内喷水冷却  工作腔内喷水实行压缩过程内冷却的原理是人们熟知的,问题是如何解决锈蚀与气阀工作问题。最近发明了一种准等温压缩机,用喷嘴向气缸内喷人大量水,可达到很高压力比,排气温度低于100°c,而且水可以循环使用
    2.回转压缩机  
    近30年来,回转压缩机的学术研究一直很活跃,而且成绩斐然。
    (1)双螺杆压缩机近年来,人们的兴趣集中在双螺杆压缩机,因为精密的专用数控转子加工铣和磨床已经使任何型线的加工变得很方便,故这种机型的发展关键在于如何提高其效率。大量的研究工作集中在型线方面,即在影响效率的双螺杆接触线长度、泄漏三角形、封闭容积相互矛盾的三者之间寻求最优化。其次,阴、阳螺杆齿数比从6:4发展到6:5.在一转中后者的气体在齿槽中停留的时间比前者的短。因此,相对与绝对泄漏损失减小,而且一转的排气量也有所增加。也有学者提出采用6:6齿数比的建议,但未见有产品或试验资料。
    就工艺而言,提高精度即减少两转子间的啮合间隙,对提高效率的影响十分显著。
    根据我国权威检测部门测试,目前我国的喷油内冷却的动力用双螺杆压缩机比功率已达5. 56kW/( m3.min-       1),而国外某著名公司的产品比功率最好为5. 54kW/( m3.min。1)。可以说,我国个别企业的螺杆压缩机已达到国际先进水平。
    目前,有人开始研究两螺杆啮合过程中磨损问题和润滑油在齿面上的分布,以使转子达到更长的寿命。有已可做到无磨损啮合。
    在制冷中,对于C02作制冷剂的跨临界循环,用螺杆压缩机与螺杆膨胀机组成一体的机组已经被开发。
    (2)单螺杆压缩机近10多年来,有关单螺杆压缩机的文献较少,在国外因其加工比双螺杆麻烦而减少生产。但是,因为单螺杆可达到比双螺杆更优越的性能和较低的噪声,其在中国取得突破性进展。
    (3)其他的回转压缩机  除《容积式压缩机技术手册》(郁永章主编)中介绍的之外,近年来提出新构思的回转压缩机有以下几种。
    ①复叠滚动活塞压缩机。这是由美国Visteon Automotive Systems发明的两级汽车空调用旋转压缩机,如图1-4所示。它是两级复叠结构,外壳与芯部是固定的,仅圆环旋转,环外为第一级,环内为第二级。
    ②特殊罗茨式压缩机。图1-5所示为多个直齿双转子压缩机,它利用回喷排气进气内压缩。这种压缩机用于回流

浓缩化工系统中的蒸汽再压缩。
    ③复合齿轮式压缩机。如图1-6所示,

主动轮依靠大齿与小齿驱动从动轮旋转,所有齿槽均为工作容积。很显然,此种结构用于压缩气体,其效率取决于齿的精度,制作过程是相当复杂的。
    ④一种高强度全平衡转子压缩机。回转式压缩机大部分难以承受高压力与高压差。图1-7所示为一种筛选出可产

生周期性容积变化的结构。它不仅可以承受lOMPa以上的压力与压力差,而且结构简单,内、外转子均绕自身的重心旋转,无不平衡惯性力,故无需像蜗旋、滚动活塞等结构需要设置平衡重。其局限性是工作容积单机不易超过3m3/min( 3000r/mm时)。
    3.结束语
    ①文中内容并不全面,它仅是作者所收集与掌握的部分的综合。
    ②有些内容略微加点评语,不妥之处欢迎指正。
    ③所介绍的情况希望能给读者以启发,新结构方面均为专利,不应抄袭。
    ④文中所介绍的内容均有出处,如读者感兴趣,可进一步探讨。
    滚动活塞压缩机的研究现状及发展趋势有哪些?
    滚动活塞压缩机的研究现状、具有的优缺点以及今后的发展方向介绍如下。

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