提高压缩机的机械效率和工作寿命十分不利

目前，房间空调器大量采用滚动活塞式压缩机。该类压缩机的优点是结构比较简单，容积效率较高，而且易于实现变冷量系统，因此市场竞争力较高。但是，滚动活塞式压缩机在结构上尚存不足之处，比如它的滚动活塞和转子均以偏心转动的方式工作，因此存在比较大的不平衡离心惯性力，故需要设计专门的平衡块；同时，该类压缩机的各个运动副之间还存在很高的相对运动速度，特别是隔离叶片紧贴着滚动活塞的外表面高速滑行，由此会产生较大的摩擦与磨损；另外，由于隔离叶片的内端与滚动活塞外表面之间的密封采用线接触的密封结构方式，而且隔离叶片的侧端与两侧端盖之间存在配合间歇，故不可避免地产生较大的内部泄漏损失。

针对滚动活塞式压缩机的缺点，有关科技人员进行了大量的研究，并提出了许多有实用前景的新型制冷压缩机，如螺旋叶片压缩机、铰接叶片压缩机等等.作者研究的嵌固叶片式旋转压缩机也是此类型压缩机中的一种。设计思想本文讨论的嵌固叶片式旋转压缩机有一个嵌固隔离叶片、一个旋转缸套、一个转柱和两个随动端盖，其工作原理及机构分析，这里主要讨论该类压缩机的一些设计思想和原则。立式结构压缩机主轴的布置形式不仅关系到压缩机的空间占位，而且还影响到压缩机各大系统尤其是润滑系统的布局。一般而言，房间空调器压缩机在高度方向上受到的限制较少，故压缩机的主轴设计以立式为主，在此情况下压缩机的润滑系统*为简单。基于同样的道理，嵌固叶片式压缩机亦采用立式主轴结构。

高背压筒腔流体机械采用高背压筒腔结构或采用低背压筒腔结构，对压缩机的电机设计有举足轻重的影响，并对压缩机的容积效率产生大的影响。若采用高背压筒腔方案，则电机的冷却只能由高温高压的排气来完成，由于冷却效果较差，因此会导致电机的工作效率和工作可靠性有所下降，故对电机的设计尤其是对电机的绝缘设计提出了苛刻的要求。但是从另一角度看，高背压筒腔结构对压缩机进气的有害加热较少，故压缩机的容积效率有望提高，而且压缩机润滑系统的设计可以大大简化。目前，发达国家如日本等国比较趋向于采用高背压筒腔的结构方案，这是电机设计进步的一个体现。

鉴此，本压缩机采用高背压筒腔方案。下置式电机采用立式结构的压缩机，其电机的布置有上置式和下置式两种。从本质上讲，两者的差别不大。但是，就本嵌固叶片式压缩机而言，采用下置式电机的方案较好处置压缩机的主体支撑结构，特别是对压缩机的装配、调整以及检测十分方便，所以采用下置式电机。

转子采用旋转缸套作为主动件通常压缩机的转子与电机的转子紧固连接在一起并作为主动件，但是，嵌固叶片式旋转压缩机的结构比较特别，若将转子作为主动件，则其动力传递的路径为：转子通过转子上的圆弧槽压迫转柱转动，然后再通过转柱上的扁平滑槽推动隔离叶片转动，*终由隔离叶片带动旋转缸套和随动端盖一起转动。显然，在此背景下转柱受到的负荷很严重，特别是转柱滑槽与隔离叶片之间的作用力和反作用力非常大，这对提高压缩机的机械效率和工作寿命十分不利。反之，若将旋转缸套作为主动件而将转子改作从动件，则上述问题可迎刃而解，此时隔离叶片和转柱的受力特性*佳：隔离叶片通过滑槽拨动转柱，再由转柱带动转子转动，由于拨动转子所需要克服的主要是轴承的粘滞阻力矩，因此隔离叶片与转柱之间的相互作用力较小。故作者认为，嵌固叶片式旋转压缩机宜采用旋转缸套作为主动件，这也是本压缩机的特别之处。

结构设计基于上述设计思想，作者设计了一台嵌固叶片式房间空调器旋转压缩机，下面就其结构进行一些初步的分析。嵌固叶片式旋转压缩机采用立式主轴、下置电机和高背压筒腔结构。在旋转缸套的两端头分别紧固连接有随动端盖，其中下端盖的中心部位做成转轴结构，并支撑在一个内圈无挡边的圆柱滚动轴承的内圈上；转轴与电机转子紧配，其下端引接一个吸油管，另外转轴的中部设置有轴向进气道和润滑油道；下端盖设置有径向进气道将转轴的轴向进气道与压缩机的吸气腔相连通，上端盖用螺钉紧固在转轴上（下端盖），其上设置有排气阀腔，并装设有一个筒状的簧片排气阀；叶片两侧端分别嵌固在上下随动端盖上，其外端嵌固在旋转缸套的内孔壁上，其内端则与转柱扁槽滑配；支架与筒壳紧配，其上有径向气道与进气管相接，并有环形气道将之与转轴气道连通；转子采用悬臂结构，其上端采用双滑动轴承支承，并通过滑动轴承经轴承座、轴承架和筒体等与上述支架联系；在转子的下端设置有一个压力平衡腔，利用与排气压力相当的高压润滑油产生一个向上的作用力，以便平衡转子上部巨大的向下气体压力。

结构特点嵌固叶片式压缩机的结构特色是：隔离叶片的外端和侧端分别嵌固在旋转缸套和随动端盖之上，由此完全封堵了它们在这些接触处的泄漏途径，故能有效减少压缩机的内部泄漏损失。同时，嵌固式的结构不存在相对运动，故还彻底解决了隔离叶片外端及侧端处的摩擦损耗。

嵌固叶片式压缩机的另一个特色是：压缩机的转轴、转子、旋转缸套和随动端盖均作定轴转动，由于没有大的偏心运动质量，压缩机不必设置专门的平衡块。另外，由于转动方向相同，转子与旋转缸套之间、转子与两侧随动端盖之间、以及隔离叶片与转柱滑槽之间的相对运动速度较小故摩擦损耗也少。

在进气和排气方面：嵌固叶片式压缩机的进气路径虽然显得比较迂回，但由于转轴上的径向气道可起到离心增压作用，能部分弥补压缩机进气过程中的沿程损失和局部损失；另外，压缩机的排气阀采用筒状结构，其抗疲劳性较好，但阀腔形状略显复杂。

从制造工艺角度看，嵌固叶片式压缩机的主要零部件有如下特点：（1）转轴的形状*为复杂，加工的工序较多。

与滚动活塞式压缩机的转轴相比，本转轴不存在偏心轴颈的结构，故加工精度容易保证。注意到其形状特点和受力状况，转轴可考虑用球墨铸铁（2）转柱由于存在有扁平滑槽，因此机加工的工艺性不好，但由于滑槽与隔离叶片之间的作用力远小于滚动活塞式压缩机中滑槽与叶片间的作用力，故其要求可低些，可用粉末冶金制作。

（3）隔离叶片只有厚度尺寸与转柱滑槽组成配合副，与滚动活塞式压缩机的叶片相比，其两侧端及外侧端等三个方向的尺寸公差和形位公差可以不作要求，特别是它不存在与转子接触的圆弧面，因此它的加工工艺容易保证。

（4）旋转缸套采用优质灰口铸铁HT250制作，它的两端头与侧端盖之间、以及外圆表面与转轴和随动端盖之间是紧固连接的，由于不存在相对运动配合问题，故其机加工工艺和安装选配的要求可以大大放宽。压缩机的转子采用悬臂支撑结构，一方面为了加强刚度而采用了双滑动轴承支承，结果增加了压缩机的高度，同时由于增加了轴承座和轴承架，因此导致了压缩机的结构不够紧凑。但另一方面，转子与旋转缸套之间的配合能够通过轴承座和轴承架之间的调整而加以微调，换言之可以适当放宽对压缩机制造和装配工艺的要求。

本文提出的嵌固叶片式旋转压缩机，采用嵌固式的隔离叶片和定轴转动的技术，突破了以往制冷压缩机的传统结构。研究表明，其密封和减摩结构是可行的，其偏心运动质量是较小的，其加工工艺及装配工艺上是简便的，虽然它在结构上还不够紧凑，某些零件的工艺性还有待改进，但从总体上说其优点是明显的，它的出现丰富了现有房间空调器压缩机的种类。