目前滚动转子式压缩机内转子径向间隙泄漏的研究

滚动转子式压缩机内转子径向间隙泄漏的研究

Investigation of the Radial Clearance Leakage in Rolling Piston Compressors

YAN Gang MA Zhenjun WU Jianhua

Abstract Among refrigerant leakages are caused by clearance fit in rolling piston compressors, the maximal amount of leakage is occurred in the radial clearance, which is mainly processed by the mode that the refrigerant dissolves into the lubricant. The sequential changes of the radial clearance are considered in this paper. It uses lubricant’s flow model to calculate the amount of leakage of refrigeran目前t in the system, and validates the effect of leakage on the rolling piston compressor through the performance experimentation of changing radial cl年增长率超过17.2%earance individually, while other clearance fits ar给客户做个参考e not altered. So, the leakage losses of rolling piston compressor can be reduced effectively by designing the value of leakage clearance rationally.

Keywords rolling piston compressor radial clearance leakage

滚动转子式压缩机属于回转式压缩机，目前广泛应用于冰箱、空调及小型商用制冷装置中。在滚动转子式压缩机内，各零部件之间的间隙很小，润滑油充斥其间，起到润滑和密封的作用。文献[1]认为制冷剂的间隙泄漏并非单一的液相流动，而是在高压侧溶入大量制冷剂的润滑油液体，在流动过程中，由于压力的降低，使得制冷剂从液相中逸出，形成大量气泡。而制冷剂的泄漏是影响到滚动转子压缩机的制冷量、功率和效率的主要因素，文献[2]经过计算给出了由泄漏引起的压缩机的质量流量损失为3.5％。因此，泄漏一直是滚动转子式压缩机的研究重点。

滚动转子式压缩机的转子外表面与气缸内表面的接触液压系统工作正常线是气缸的吸气腔与压缩腔的分界线，此接触线上存在的间隙称为转子径向间隙。对于通过转子径向间隙的泄漏，文献[3][4]按照纯制冷剂气体流动来处理，但从准确性和实用性的角度考虑，都存在不足之处。为此，本文建立了完整的润滑油流动模型，来模拟压缩机内部转子径向间隙的制冷剂泄漏过程。

1 转子压缩机间隙泄漏通道的确定

滚动转子式压缩机有六个泄漏通道，如图1所示。它包括滑片两端与气缸端盖间隙L1，滑片两侧与滑槽的间隙L2、L3，转子两端与气缸端盖的间隙L4、 L5，转子外表面与气缸内表面的径向间隙L6。这些间隙值均存在一个优选设计问题。若将间隙值设计得太大,制冷剂气体和油的泄漏量将大大增加,使压缩机性能下降。如果为防止泄漏损失而将间隙值设计过小,这会增加加工、装配及轴承精度等的要求,摩擦功耗增加,也将导致压缩机性能降低。此外,在压缩机运行过程中,间隙值随零部件的变形和压力、温度的变化而变化,大部分间隙均会保持在装配公差之内。由于转子径向间隙的变化不仅与它们的直径、曲轴偏心距的实际尺寸以及选配公差有关，还受到气缸与轴承座的装配同心度和主轴承以及转子的动态性能的影响，变化幅度比较大，因此必须考虑径向间隙的动态变化，其计算简图如图2。在本文的模型中不考虑零部件变形对间隙的影响。

图1 间隙泄漏通道简图

图2 动态径向间隙计算简图

转子的径向间隙值 和气缸半径 、转子外径 及气缸中心与转子中心之间的距离 有关，即

（1）

由于压缩机没有转动，轴的中心线在设计时与气缸的中心线重合，转子中心线与曲轴的偏心轮中心线重合，这时转子的偏心距 就应等于曲轴的偏心距 ，因此转子的径向间隙为：

（2）

此时的间隙为静态间隙。静态间隙的大小与压缩机的运行工况、运行状态无关，只取决于设计值和选配公差。然而在压缩机的实际运行过程中，由于转子受力的不均匀，转子与偏心轮组成的转子轴承和前后两个支撑轴承是在动载荷的作用下运转的，轴承的动态特性直接导致了转子的偏心距的变化，因此转子的径向间隙在压缩机运行过程中是不断变化的，需要在建立模型时予以考虑。根据轴承的动态特性和几何特性，转子的径向间隙为：

（3）

(4)

(5)

其中 表示为转子轴承在动载荷的作用下，转子中心线偏离偏心轮中心线的距离； 表示为支撑轴承在动载荷的作用下，在转角 方向上轴心偏离气缸中心线的距离； 为转子轴承的半径间隙； 为转子轴承的半径间隙； 为转子轴承的偏心率； 为支撑轴承的偏心率。

2 径向间隙的制冷剂泄漏模型

2.1 溶有制冷剂的润滑油流量的计算

根据滚动转子式压缩机