2025年压缩机行业技术分析：非对称等壁厚涡旋型线引领压缩机行业新趋势

  一、涡旋压缩机的结构与工作原理

  1.1 压缩机的基本结构剖析

  《 中国压缩机行业现状趋势与发展策略分析报告2025-2030年》指出，涡旋压缩机主要由动涡旋盘、静涡旋盘、偏心主轴、防自转机构、支架体及平衡块等构成。偏心主轴的旋转，促使动、静涡旋盘形成容积呈周期性变化的月牙形工作腔，从而完成压缩机的整个工作行程。

 

  1.2 压缩机的型线结构特点

  传统等截面涡旋压缩机动、静盘型线均为基圆渐开线且壁厚相等。而新型型线同样采用传统的涡旋型线基圆渐开线，但动、静涡旋齿对应的壁厚不同，将偏心一定距离的动、静涡旋盘相对旋转180°组合在一起。偏心主轴旋转时，动、静涡旋盘上的涡旋齿可实现高度啮合，进而形成吸气腔、压缩腔和排气腔。

 

  1.3 压缩机的工作原理阐释

  在涡旋压缩机运行过程中，偏心主轴旋转，动涡旋盘以静涡旋盘的中心为原点作公转平动，形成吸气、压缩、排气等工作腔体。随着各个封闭工作腔体容积的连续变化，实现压缩机吸气 - 压缩 - 排气的整个工作过程。低温低压的介质气体通过静涡旋盘背面的吸气口和动、静涡旋盘之间的缝隙进入压缩机的吸气腔，经过几个周期的连续压缩后，从静涡旋盘中心的排气口排出。

 

  二、涡旋压缩机的容积性能探究

  2.1 各工作腔腔体的容积公式推导

  非对称等壁厚型线形成的涡旋压缩机各工作腔体，按运行过程依次划分为吸气腔、第四压缩腔、第三压缩腔、第二压缩腔、排气腔(第一压缩腔)。在偏心主轴转动时，各个月牙形腔体同时连续动态变化。以任一压缩腔为例，利用轴向等距法计算由动涡旋齿外侧型线与静涡旋齿内侧型线形成的月牙形腔体容积。

 

  2.2 压缩比与行程容积的界定

  通常将涡旋压缩机的吸气容积称为行程容积。在理想气体无泄漏压缩过程中，不考虑工作腔内气体的传热问题，压缩过程按绝热过程。

 

  2.3 容积变化规律呈现

  非对称等壁厚涡旋型线工作腔腔体容积随主轴旋转变化的规律曲线显示，吸气过程中，气体逐渐进入吸气腔，吸气腔容积持续增大，直至达到最大值214527 mm3，此时吸气腔室未完全闭合，主轴持续旋转会导致吸气腔体少部分气体排出，容积减小。在压缩过程中，随着主轴旋转，吸气腔气体逐步进入压缩腔并持续压缩，压缩腔气体容积持续变小，直至主轴转角达到排气角时刻，排气腔容积逐渐下降直至变为0，完成压缩机进气 - 压缩 - 排气的整个过程。

 

  三、涡旋压缩机的气体力分析

  3.1 轴向气体力对压缩机的影响

  对涡旋压缩机整机性能与结构影响最大的是动涡旋盘上工作腔内部的轴向气体力。动盘上沿偏心主轴方向的轴向气体力会使动、静涡旋盘相互背离，增加气体泄漏量。

 

  3.2 径向气体力对压缩机的作用

  沿动、静涡旋盘的几何中心连线方向施加在动盘上的气体力为径向气体力。动涡旋盘在径向气体力作用下，其中心会向静涡旋盘中心靠拢，导致涡旋压缩机径向间隙增大，切向气体泄漏增加，降低机械效率。

 

  3.3 切向气体力对压缩机的作用

  作用在动涡旋盘上的切向气体力方向沿偏心主轴的切线方向。

 

  3.4 气体力的变化规律揭示

  动涡旋盘上承受的3种气体力中，轴向气体力与切向气体力变化幅度较大且趋势基本一致，径向气体力大小基本恒定且数值最小。这表明沿偏心主轴方向作用在动涡旋盘上的轴向气体力对涡旋压缩机性能与结构影响最大。

 

  总结

  在2025年的压缩机行业技术发展进程中，涡旋压缩机的非对称等壁厚型线展现出独特的优势。这种新型涡旋型线以传统的基圆渐开线为基体，其结构便于加工及测量，且能实现高度啮合。通过对 3 种涡旋型线在行程容积、压缩比、轴向气体力等参数的对比分析，明确了非对称等壁厚型线在容积性能与结构方面的优越性。这一成果为涡旋压缩机的进一步优化与发展提供了有力的技术支持，有望在未来的压缩机市场中占据重要地位，推动整个压缩机行业技术的持续进步。