1 前言

    單螺桿壓縮機(jī)在使用中，由于工作工況的變化，要求壓縮機(jī)排氣量或制冷量作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方法有連續(xù)調(diào)節(jié)和分級(jí)調(diào)節(jié)兩種，前者可在額定的氣量范圍內(nèi)作無級(jí)的調(diào)節(jié)，但在實(shí)用上分級(jí)調(diào)節(jié)已完全能夠滿足實(shí)際運(yùn)行的需要。對(duì)于單螺桿制冷壓縮機(jī)(以下稱制冷機(jī))，一般采用轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)或滑閥來調(diào)節(jié)制冷量，其中，滑閥調(diào)節(jié)法在對(duì)壓縮機(jī)內(nèi)容積比的變化及容積比能(比功率)等方面的影響均優(yōu)于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)調(diào)節(jié)法?。但這兩種調(diào)節(jié)方案均使機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，加工要求也很高。對(duì)于單螺桿氣體壓縮機(jī)(以下稱壓氣機(jī))，則與其他容積式壓縮機(jī)一樣，采用進(jìn)氣節(jié)流、進(jìn)排氣管道連通、壓縮機(jī)停／開和變轉(zhuǎn)速等調(diào)節(jié)方法。其中，進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)范圍廣海，但節(jié)流阻力使功耗和排氣溫度增加；進(jìn)、排氣管道連通雖然簡單易行，但相當(dāng)于排氣泄漏，無端增加能耗，常用于氣體不宜排向大氣的工藝用壓縮機(jī)；壓縮機(jī)停／開調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性好，適用于微小型壓縮機(jī)(<5—10kW)，但此法除需配置較大容量的儲(chǔ)氣罐外，還對(duì)電機(jī)壽命及能耗產(chǎn)生不利影響；采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)較為理想，但需由內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或變頻調(diào)速機(jī)構(gòu)來控制轉(zhuǎn)速，使壓縮機(jī)造價(jià)提高。

本文提出了一種采用常閉型柱塞式電磁閥的氣量調(diào)節(jié)的方法，該方法在不改變機(jī)體結(jié)構(gòu)的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)排氣量的分級(jí)調(diào)節(jié)。

2 單螺桿壓縮機(jī)氣量調(diào)節(jié)原理

單螺桿壓縮機(jī)的理論排氣量可表示為[ ]：=2 1 (1)

式中 ——理論排氣量，m3／min

n——螺桿轉(zhuǎn)速，r／min

— — 螺桿頭數(shù)

— — 星輪齒封閉螺槽時(shí)的最大螺槽容積，rn3

  由此可知，當(dāng)n和 1固定時(shí)Vr=廠( )，改變就可以改變排氣量。但對(duì)于幾何參數(shù)已定的單螺桿壓縮機(jī)來說，星輪齒封閉螺槽時(shí)的最大螺槽容積 值是固定的。如圖1所示，若在壓縮機(jī)機(jī)體的適當(dāng)位置上設(shè)置電磁閥，則當(dāng)電磁閥開啟時(shí)，封閉螺槽中待壓縮的氣體就會(huì)通過此閥的回流孑L返回吸氣腔，待星輪齒越過回流孔后，壓縮過程才開始。因此，利用電磁閥來調(diào)節(jié)氣量的實(shí)質(zhì)在于改變封閉螺槽內(nèi)氣體開始?jí)嚎s的時(shí)間(位置)，使有效的螺槽容積作相應(yīng)的改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)氣量的目的。電磁閥設(shè)置的數(shù)量及其安裝位置，可根據(jù)實(shí)際需要，由要求的調(diào)節(jié)的范圍和級(jí)數(shù)確定。

3 柱塞式電磁閥的工作原理和基本結(jié)構(gòu) 0．05

圖2示出了常閉型柱塞式電磁閥的基本結(jié)構(gòu)，該電磁閥主要由殼體、彈簧、銜鐵、電磁線圈、鐵心等元件組成。在正常狀態(tài)，電磁閥閉合，與銜鐵固接成一體的回流孑L塞將回流孑L口和回流通道封堵。當(dāng)電磁線圈通電后，鐵心產(chǎn)生的電磁力使銜鐵連同回流孔塞克服彈簧力而下移，此時(shí)電磁閥開啟，回流孔口被打開，封閉螺槽內(nèi)氣體就由回流通道返回進(jìn)氣腔，見圖1(b)。柱塞式電磁閥在安裝時(shí)應(yīng)采取工藝措施，使其頂面與氣缸內(nèi)壁在同一圓柱面上，以確保電磁閥在閉合狀態(tài)下不存在余隙容積。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例

圖2 柱塞式電磁閥的結(jié)構(gòu)本實(shí)例所用樣機(jī)的主要參數(shù)：容積流量(排氣量)3m3／min，排氣壓力0．7MPa，轉(zhuǎn)速2940r／min，容積效率O．85，傳動(dòng)比1．8333。設(shè)計(jì)步驟為：

(1)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況需要，確定排氣量的分級(jí)數(shù)。為簡單計(jì)，本實(shí)例采用3級(jí)，即為總排氣量(或螺槽容積)的100％、70％和40％。其中，40％用于 動(dòng)和低載時(shí)，70％用于中等載荷時(shí)，100％則用于滿載時(shí)。

(2)根據(jù)分級(jí)數(shù)，在由壓縮機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)已知的單螺桿壓縮機(jī)星輪轉(zhuǎn)角 ：與螺桿螺槽容積 的關(guān)系曲線上(見圖3)，確定調(diào)節(jié)到各級(jí)排氣量時(shí)相應(yīng)的星輪轉(zhuǎn)角 ， ， ，其具體數(shù)值如表1所示。