按所采用的工质分类,一般有氨压缩机和氟利昂压缩机两种。
按压缩级数分类,有单级压缩和两级压缩。单级压缩机是指压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压只经过一次压缩。而所谓的两级压缩机,压缩过程中制冷剂蒸气由低压至高压要连续经过两次压缩。
按作用方式分类,有单作用压缩机和双作用压缩机。其制冷剂蒸气仅在活塞的一侧进行压缩,活塞往返一个行程,吸气排气各一次。而双作用压缩机制冷剂蒸气轮流在活塞两侧的气缸内进行压缩,活塞往返一个行程,吸、排气各两次。所以同样大小的气缸,双作用压缩机的吸气量较单作用的大。但是由于双作用压缩机的结构较复杂,因而目前大都是采用单作用压缩机。
按制冷剂蒸气在气缸中的运动分类,有直流式和逆流式。所谓直流式是指制冷剂蒸气的运动从吸气到排气都沿同一个方向进行,而逆流式,吸气与排气时制冷剂蒸气的运动方向是相反的。从理论分析来看,直流式与逆流式相比,由于蒸气在气缸中温度及比容的变化较少,故直流式性能较好。但是由于直流式压缩机的进汽阀需装在活塞上,这样便相对增加了活塞的长度和重量,因而功的消耗就增加、检修也麻烦,所以目前生产的压缩机大都采用逆流式。
按气缸中心线的位置分类,有立式压缩机、卧式压缩机、V型、W型和S型压缩机等。立式压缩机气缸中心线呈垂直位置而卧式压缩机气缸中心线是水平的。V型、W型和S型是高速、多缸、现代型压缩机,其速度一般为960~1440转/分,气缸数目多为2、4、6、8四种,其中,字母表示气缸的排列形式。活塞式制冷压缩机,根据其结构特征,还可分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。虽然构造各异,但它们之间也有许多共同之处,只是其结构特征不同。
开启式制冷压缩机的结构特征在于:压缩机的动力输入轴伸出机体外,通过联轴器或皮带轮与电动机联结,并在伸出处用轴封装置密封。目前,氨压缩机和容量较大的氟利昂压缩机都采用这种结构形式。半封闭式制冷压缩机的结构特点是:压缩机与电动机共用一主轴,并共同组装于同一机壳内,但机壳为可拆式,其上开有各种工作孔用盖板密封。
全封闭式制冷压缩机的结构特点在于:压缩机与其驱动电动机共用一个主轴,二者组装在一个焊接成型的密封罩壳中。这种压缩机结构紧凑,密封性好,使用方便,振动小、噪音小,广泛使用在小型自动化制冷和空调装置中。
活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失(即理想工作过程),则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作,可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。
至此,压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后,活塞又向下运动,重复上述三个过程,如此周而复始地进行循环。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。
每一台压缩机的基本型式都用一定的符号表示。这些符号亦称为型号,单级产品型号主要由气缸数目、所用制冷剂的种类、气缸布置形式与气缸直径四个方面的内容组成。
活塞式制冷压缩机主要由机体、曲轴、连杆、活塞组、阀门、轴封、油泵、能量调节装置、油循环系统等部件组成。
连杆体在工作时承受拉、压交变载荷,故一般用**中碳钢锻造或用球墨铸铁(如QT40-10)铸造,杆身多采用工字形截面且中间钻一长孔作为油道。
连杆小头通过活塞销与活塞相连,销孔中加衬套以提高耐磨、耐冲击能力。连杆小头衬套常用锡磷青ZQSn10-1做成整体筒状,外圆面车有环槽并钻有油孔,内表面开有轴向油槽。
连杆大头与曲轴连接。连杆大头一般做成剖分式,以便于装拆和检修。为了改善连杆大头与曲柄销之间的磨损状况,大头孔内一般均装有轴承合金轴瓦即连杆大头轴瓦。连杆大头轴瓦分薄壁和厚壁两种,系列制冷压缩机都采用薄壁轴瓦。轴瓦的上瓦与连杆油孔相应的地方也开有油孔。
连杆螺栓用于连接剖分式连杆大头与大头盖。连杆螺栓是曲柄连杆机构中受力严重的零件,它不仅受反复的拉伸且受振动和冲击作用,很容易松脱和断裂,以致引起严重事故。所以对连杆螺栓的设计、加工、装配均有严格要求。连杆螺栓常用40Cr、45Cr钢等制造,且采用细牙螺纹,其安装时要求有一定的预紧力,以免在载荷变化时连杆大头上下瓦和曲柄销之间松动敲击,加速机器零件的损坏。
活塞——活塞可分为筒形和盘形两大类。我国系列制冷压缩机的活塞均采用筒形结构,它由顶部、环部和裙部三部分组成。活塞顶部组成封闭汽缸的工作面。活塞环部的外圆上开有安装活塞环的环槽,环槽的深度略大于活塞环的径向厚度,使活塞环有一定的活动余地。活塞裙部在汽缸中起导向作用并承受侧压力。
活塞的材料一般为铝合金或铸铁。灰铸铁活塞过去在制冷压缩机中应用较广,但由于铸铁活塞的质量大且导热性能差,因此,近年来系列制冷压缩机的活塞都采用铝合金活塞。铝合金活塞的优点是质量轻、导热性能好,表面经阳极处理后具有良好的耐磨性。但铝合金活塞比铸铁活塞的机械强度低、耐磨性差也差。
活塞销——活塞销是用来连接活塞和连杆小头的零件,在工作时承受复杂的交变载荷。活塞销的损坏将会造成严重的事故,故要求其有足够的强度、耐磨性和抗疲劳、抗冲击的性能。因此,活塞销通常用20号钢、20Cr钢或45号钢制造。
活塞环——活塞环包括汽环和油环。汽环的主要作用是使活塞和汽缸壁之间形成密封,防止被压缩蒸气从活塞和汽缸壁之间的间隙中泄漏。为了减少压缩汽体从环的锁口泄漏,多道汽环安装时锁口应相互错开。油环的作用是布油和刮去汽缸壁上多余的润滑油。汽环可装一至三道,油环通常只装一道且装在汽环的下面,常见的油环断面形状有斜面式和槽式两种,斜面式油环安装时斜面应向上。
轴封——轴封的作用在于防止制冷剂蒸汽沿曲轴伸出端向外泄漏,或者是当曲轴箱内压力低于大气压时,防止外界空气漏入。因此,轴封应具有良好的密封性和安全可*性、且结构简单、装拆方便、并具有一定的使用寿命。 轴封装置主要有机械式和填料式两种。目前常用的机械式轴封主要有摩擦环式和波纹管式。其中,国产系列活塞式制冷压缩机大都采用摩擦环式轴封,这种轴封由活动环(摩擦环)、固定环、弹簧及弹簧座、压圈和两个“0”形耐油橡胶圈所组成。活动环槽内嵌一橡胶密封圈并与活动环一同套装在轴上,在弹簧力和压圈的作用下,活动环与橡胶圈一同被压紧在轴上且使活动环紧贴在固定环上。工作时弹簧座与弹簧、轴上橡胶密封圈及活动环随同曲轴一起转动,固定环及其上的橡胶圈则固定不动。故工作时活动环和固定环作相对运动,紧贴的摩擦面起防止制冷剂往外泄漏的密封作用,轴上橡胶圈用来密封轴与活动环之间的间隙,固定环上的耐油橡胶密封圈起防止轴封室内润滑油外泄的作用。
顶开吸气阀片能量调节装置可分为执行机构、传动机构和油分配机构三部分,主要由油分配阀、油缸、油活塞、拉杆、转动环、顶杆和弹簧等部件组成。拉杆上有两个凸圆,分别嵌在两个汽缸套外部的转动环中。若不向油缸中供油,由于油活塞左侧弹簧的作用,油活塞处于油缸的右端位置,汽缸套外部的顶杆都是处在转动环斜槽的**位置,将吸汽阀片顶开,于是该汽缸卸载。当压力油经油分配阀向油缸供油时,因油压的作用,克服弹簧力使油活塞及拉杆向左移动,并通过拉杆上的凸圆使转动环转动一定角度,相应地使顶杆在顶杆弹簧作用放下而下滑到斜槽的**处,这时吸汽阀片在重力和弹簧力作用下降落在阀座上并可以自由启闭,则该汽缸处于工作状态。
压缩机起动时,由于机器尚未转动,油压为零,因而全部汽缸的吸汽阀片都被顶杆顶开,汽缸不起压缩作用,从而实现了空载启动。