涡旋压缩机微间隙流体泄漏的影响机制研究

发布时间：2020-03-29 11:23

【摘要】：涡旋压缩机是一种容积式压缩机,体积小、噪音低、效率高,广泛运用于诸多技术领域。涡旋压缩机在工作过程中,被压缩气体通过涡旋齿的间隙产生泄漏。本论文利用ANSYS有限元分析计算与实验相结合的方式,研究微间隙流体泄漏的影响机制。由理论分析可知,影响微间隙流体泄漏的因素主要有压力差、流体速度、间隙大小、泄漏线长度、密封结构等,本文重点研究密封结构和间隙大小对涡旋齿泄漏的影响。涡旋压缩机在运行过程中因轴向间隙产生径向泄漏,是影响涡旋压缩机工作效率的重要因素。在涡旋齿顶开设的密封槽内放置密封条,可以解决密封问题。利用ANSYS有限元分析软件,在相同载荷作用下,对带有密封条和无密封条涡旋盘的变形、泄漏情况进行模拟计算,结果表明密封机构的存在使涡旋盘轴向间隙值大幅度降低。因此,在涡旋齿顶放置密封机构是降低涡旋盘轴向间隙的有效途径。通过对不同结构参数的密封槽结构进行模拟分析,结果表明,槽宽度一定,槽深度越大,涡旋齿变形越大。槽深度一定,槽宽度越大,涡旋齿变形越小。对比相同载荷下,涡旋盘的总变形和轴向变形情况,发现最优槽结构尺寸为3mm宽2mm深。基于ANSYS软件开展了不同参数的密封条在相同载荷作用下的模拟,获得了涡旋齿的变形和泄漏情况。结果表明,涡旋齿顶密封条结构尺寸对涡旋齿的间隙和泄漏影响较大。密封条宽度一定,条高越大,变形越大。密封条高度一定,宽度越大,变形越小。在最优密封条尺寸下,得到涡旋盘装配时的沿弧长变化的最优装配间隙优化值,用于指导实际加工装配。考虑到涡旋盘的特有结构、价格昂贵等因素,直接在涡旋盘内部进行间隙的测量实验难以实现。因此,结合相似理论和量纲分析法,将具体装置模型化,对模型进行实验。实验结果显示,密封机构深度一定,宽度越大,泄漏越小。密封机构宽度一定,深度越大,泄漏越大。实验结果与模拟结果相对应,验证了模拟结果的正确性。
【图文】：

涡旋压缩机,工作过程

图 1-1 涡旋压缩机工作过程Figure 1-1 The work process of Scroll Compressor述（The Literature Review）料、加工装备和检测设备技术的提升，上世纪七十年代应用于压缩空气、制冷等领域之中，密封问题是影响涡。密封处间隙过大，会造成气体的泄漏量增大，排气量影响压缩机的效率；密封过紧使摩擦阻力增大，加快磨压缩过程的能量损耗。根据压缩机的密封形式，，有无润油润滑和无油润滑涡旋压缩机。有油润滑压缩机，润滑油、清洗碎屑等作用，有效降低泄漏和磨损。而无油润滑较大，但可以避免润滑油对介质的污染，提高压缩介质合必须采用无油压缩机。过去的几十年里在涡旋压缩机展了广泛的研究[6-7]。泄漏模型

涡旋齿,面积计算,渐开线

渐开线展开角逆时针为正值，顺时针为负值。涡旋齿面积大小如图2-1 中阴影所示，由内、外侧型线所包围面积的差值求得。图 2-1 涡旋齿面积计算Figure 2-1 Area computation of scroll wrap渐开线发生角为-α1的渐开线，展角由φ1 到φ2 展开面积为：
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH45

【参考文献】