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无油涡旋压缩机国内外研究现状

涡旋压缩机最早诞生于1905年, 由法国工程师Leon Creux发明的,由于加工技术的局限性,80年代初才开始批量生产。70年代开始,由于能源危机的加剧和高精度数控铣床的出现,为涡旋机械的发展带来了机遇。

涡旋压缩机是继往复压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机之后的又一种新型高效容积式压缩机,被公认为是技术最先进的第三代压缩机。涡旋压缩机作为一种新型制冷压缩机,具有效率高,噪声小,零部件少等一系列优点。与同等容量的往复式压缩机相比,主要零部件仅为往复式的1/10,体积减少40%左右,噪声下降5~8dB,效率提高10%,重量减轻15%,驱动力矩的波动幅度仅为往复式的1/10。

随着工业的发展,在一些特殊场合常要求气体在压缩时不被润滑油所污染, 或不允许外界空气逸入汽缸,所以无油润滑压缩机成为这些特殊场合的首选压缩机。由于无油润滑的涡旋式压缩机较其他形式的无油压缩机在结构、工作效率、可靠性、振动及环保等方面有着不可替代的优势,因此,对无油润滑的涡旋式压缩机的研究以及尽快实现产品的国产化,已经成为当今国内涡旋压缩机研究领域的热点。

国外无油压缩机开始于二十世纪三十年代。1935年瑞士苏尔寿公司发表了迷宫式密封无油润滑压缩机的专利。五十年代初,世界市场上出现了第一批无油润滑压缩机 。我国最早从事无油润滑压缩机研制工作的是沈阳气体压缩机厂和中国科学院兰州化学物理研究所。自1964年起开展对压缩机的活塞环、浮动环、密封圈和导向套等自润滑材料的试验研究工作。

无油润滑形式的涡旋压缩机产品有很好的市场前景, 作为我国第一家无油涡旋压缩机生产企业的江西惟思特制冷机械有限公司,预计 2011年中全面投产,形成年产箱体式直连全无油涡旋压缩机30万台,形成核心工业总产值达到50亿人民币。

然而无油润滑涡旋式压缩机的研究在我国才刚刚起步,还很不完善。无油润滑涡旋压缩机在密封和润滑方面问题一直是影响其效率的关键因素。与油润滑涡旋压缩机相比, 由于没有润滑油的密封作用,无油润滑涡旋压缩机在工作过程中的泄漏问题更加严重。

要实现无油润滑,涡旋齿顶密封摩擦副是需要首先考虑的部位,一般采用自润滑材料镶嵌来解决。目前常用到的自润滑材料有聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料、聚醚醚酮(PEEK)基复合材料、聚苯醚砜(PESF)和聚醚砜(PES)、纳米结构喷涂固体自润滑符合材料涂层、等离子喷涂高温自润滑涂层以及热喷涂等离子技术。

而目前无油涡旋压缩机产品的设计与制造过程都依赖传统的经验设计和二维设计方法,效率低且不经济,新产品的开发周期较长,不能满足实际需要。因此,应用一种全新的设计方法取代经验设计和二维设计方法十分必要。

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