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上世纪不少人就已在涡旋压缩机领域耕耘,美国人的涡旋空气压缩机已经做的相当不错。当时,国内也一度掀起涡旋空气压缩机热,全国有数个独立的涡旋空气压缩机研究课题组和多处合作研发单位都在研发试制涡旋空气压缩机,但是好像总是得不到期望的效果。涡旋空气压缩机屡经几度兴衰,现在仍然有人在追求涡旋空气压缩机,有的和国外的公司合作生产,有的自己研发,谋求涡旋空气压缩机在中国大力发展。
30年前,涡旋压缩机已进入冰箱空调领域,其技术、加工设备、材料和水平等已卓有成效,作者则不赘述制冷用涡旋压缩机的原理和有关知识。
有些单位的人刚开始搞涡旋空气压缩机,搞了几台样机,觉得涡旋空气压缩机并没有那么神秘。过去进入涡旋空气压缩机的投资人多是小型和微型企业,现在出现了一个新动向,就是除了小型和微型企业外,有一些中型或大型压缩机制造商也参与其中,甚至有人在搞单机2.6立方米/分钟的涡旋空气压缩机。
其实,涡旋空气压缩机有其自身的优势,也有竞争的难度:
1.涡旋空气压缩机不解决吸气洁净化问题,其性能和可靠性就无从保证;
2.大中型空气压缩机制造商为了扩充自己的产品种类,可能试探性的投入涡旋空气压缩机,即使投资效果不佳,也不会伤筋动骨。而其他投资人的损失程度就会因人而异;
3.没有可靠的适合于涡旋压缩机的高精度加工中心,大批量生产涡旋空气压缩机就不现实。
4.采用名牌高可靠性轴承是涡旋空气压缩机的不二选择,因此带来的成本上升因素也不可避免;
5.高可靠性涡旋空气压缩机的适宜材质研究有待突破,此问题不解决的话,涡旋空气压缩机的推广就很难见效。
纵观各种试销和在销的涡旋空气压缩机,单机最大功率为5.5千瓦和5马力两种,制造商采用并联方式,拼凑成5.5、11、16、22、33、44千瓦和5、10、15、20、30、40马力等功率级的成品涡旋空气压缩机组,在市场上屡见不鲜。
美国和日本涡旋空气压缩机搞得不错,他们把制冷涡旋压缩机移植成空气压缩机,成为整个涡旋压缩机的一个分支。
国内涡旋空气压缩机制造商也都想扩充自己的产品种类,只有少数企业把涡旋空气压缩机作为自己的主攻方向。
压缩机企业与国外涡旋压缩机公司合作进行涡旋空气压缩机开发是近几年才开始的。合资合作生产涡旋空气压缩机效果不错,借助于国外压缩机公司多年涡旋空气压缩机技术的积累,打包引进技术、设备、整机、零部件等,到积木式生产。国外公司把认为可以转让的产品、技术通过整机引进贴牌等在国内销售;有的进口部分零部件组装产品机组,进而提供加工中心及图纸、程序,逐步转移到合作方,达到合资生产的目的,这也是一种国产化的趋势。
对此,作者也有一些看法和观点。
涡旋压缩机作为小规格制冷压缩机是很好的,其主要原因在于制冷涡旋压缩机的工质是闭式循环。涡旋制冷压缩机的吸气非常洁净,不会因为有固体颗粒进入涡旋盘而损坏涡旋面之虑。诸如:丹佛斯、HITACHI、COPELAND等都做到很好。
涡旋空气压缩机就不一样了,除非进气口非常干净,最好是无尘环境,吸气过滤器非常可靠,而且过滤精度在亚微米级,采用三级或可靠两级过滤。
但即使在吸气过滤正常情况下,空气压缩机吸进去的微粒灰尘,亦会集聚在涡流区,不一定什么时候就会掉出来,进入压缩机涡旋盘,而损伤涡旋面。
涡旋盘的损坏有两种情况:
一种是涡旋盘严重磨损,产生周向漏气和轴向漏气,效率严重下降;
另一般表现为能听到压缩机内部明显的金属撞击声,这是涡旋盘被击碎后的金属碎片相互撞击或与压缩机壳体撞击的声音。
涡旋盘的损坏是不可修复的。
涡旋压缩机涡旋盘主要的加工特点是:精度高,其尺寸精度为0.001mm,比活塞压缩机和螺杆压缩机高一个数量级。
现在涡旋压缩机多使用立式镗铣加工工艺,主要技术参数多为:
主轴转速为200~2000rpm,主轴锥孔:HSK-A63;主轴功率(30分钟续):15/11kW;
主轴扭矩(25%ED连续):45.7/31.1N.m
XYZ行程mm:X650/Y450/Z350;XYZ直线轴快移速度m/min:20/20/20
工作台规格mm:750/450;控制轴数:3轴3联动
X/Y定位精度(全行程,带光栅)mm:±0.001;
X/YZ重复定位精度(全行程,带光栅)mm:±0.0010。
国内也有用其它类似加工工艺生产涡旋盘的制造商,但其精度不可能低于0.001毫米。
现在用于加工涡旋盘先进的加工中心已采用4轴联动;
先进的加工中心主轴转速达到140000rpm,真正做到削铁如泥。
涡旋空气压缩机的加工中心加工精度为0.001mm,X/Y定位精度为:±0.001mm;X/YZ重复定位精度:±0.0010mm。其精度如此高的原因在于:保证涡旋盘的尺寸精度才能保证可靠性和性能要求;另一原因在于铣刀循环重复切削,加工面不会出现接刀痕迹,才能保证涡旋面的精度,表面完整光滑。
国外加工中心企业把加工中心卖给自己的用户,一般会把客户需要的部分产品图纸、线型、程序及配套刀具打包出售给客户。这样,加工中心企业多卖了钱,购买加工中心的客户也得到了部分需要的技术,尽快形成生产力,占领市场,达到双赢或两全其美的目的。
作者一直呼吁:高精度加工中心被认为是加工涡旋盘的关键设备。上世纪有人在汉中专门研制了涡旋加工工艺,后来在加工过程中,出现切屑搞伤涡旋盘底面的现象。当然,用压缩空气强化吸出或吹出切屑并非不可能。
但是,作者还是认为,涡旋盘的加工中心用卧轴加工中心会更巧妙,切屑容易用压缩空气吹出,不至于因为加工过程中产生的切屑而划伤涡旋面,而影响加工精度,这样就可以大幅度保护重要的涡旋盘底面,降低废品率,提高加工效率。