第一節製冷係統的組成與工作
為了達到連續製冷的目的,必須使製冷劑由液態變成氣態,蒸發氣化吸熱,然後再冷凝放熱,由氣態變成液態。這一周而複始的循環工作過程是靠製冷係統來完成的。壓縮式電冰箱的製冷係統由壓縮機、冷凝器、幹燥過濾器、毛細管、蒸發器等部件,以及不同內徑的導管連接組成,形成一個封閉係統。
壓縮機把低壓低溫的製冷劑氣體吸入,經壓縮後使體積變小,壓力升高,溫度升高,變成高壓過熱蒸氣,從描氣管排入冷凝器。在冷凝器中,由於高壓高溫製冷劑蒸氣的溫度高於冷卻介質(環境空氣)的溫度,故它將熱量傳遞給環境空氣,而本身得到冷凝變成製冷劑液體,又經幹燥過濾器流入毛細管進行減壓節流,再進入蒸發器中得到氣化,吸收周圍和空間貯藏物品的熱量,使冰箱內部降溫,達到製冷目的。吸收熱量後的製冷劑氣體再被壓縮機吸入,重複上述循環過程。
第二節壓縮機
一、壓縮機的作周
壓縮機的作用是吸收來自蒸發器的低壓低溫蒸氣,並將其壓縮成高壓高溫蒸氣,在係統中建立起力茲,迫使製冷劑在係統中循環流動。故壓縮機是製冷係統的動力,它好比電冰箱的心髒,它的性能好壞直接影響製冷係統的工作,它是一種消耗外部能量將機械能轉變成製冷劑蒸氣壓力能的機械。
二、壓縮機的類型
1、壓縮機的類型有多種,按增壓基本原理可分為速度型和容積型兩大類:
速度型壓縮機是依靠高速旋轉的工作葉輪對氣體作功,使其流速和壓力增高,而後再通過擴壓器件降低氣體流速,使動能變為壓力能,進一步增大氣體壓力,從而完成氣體的壓縮和輸送過程。按氣體流動方向又可將速度型壓縮機分成為離心式和軸流式。
2、容積型壓縮機是使氣體直接受壓縮,容積縮小、壓力提高的機械。這類壓縮機具有裝盛氣體的氣缸及壓縮氣體的活塞。依靠活塞在氣缸中運動所構成的可變工作容積去壓縮和輸送氣體;按照活塞運動的不同方式又可將容積型壓縮機分作)往複活塞式壓縮機和回轉活塞式壓縮機。前者是活塞在氣缸內作往複運動,簡稱為活塞k壓縮機>後者是活塞在氣缸內作回轉運動,簡稱為回轉式壓縮機。根據不同具體結構,又可將回轉式進一步分成為滑片式、滾動轉子式、螺杆式、禍旋式等類型。
製冷係統內的製冷劑是不容許泄漏的,從防止泄漏所采取的密封結構來看,又可將壓縮機分成為開啟式和封閉式,而後者又可進一步分成為全封閉式和半封閉式兩種。開啟式壓縮機的電動機與壓縮機分置於兩殼體內,壓縮機曲軸功率輸入端伸出殼體外,通.過傳動裝置與電動機相連接,故在曲軸伸出部位裝有防止泄漏的軸封裝置。山於軸封裝置不可能完全密封,故開啟式壓縮機難免出現泄漏。開啟式壓縮機有許多型式,在小型冷設備上,目前國內還生產和應用著開啟式壓縮機。而全封閉壓縮機是將所配用的電動機與壓縮機焊裝在一個殼體內,且壓縮機和電動機共用一根軸,曲軸不伸出殼體,故從結構上解決了開啟式壓縮機的軸封泄漏問題,有較好的密封性。此外,全封閉壓縮機還具有結構緊湊、重量輕、噪音低、振動小、不易發生故障、使用壽命長等優點,又因電動機浸在低溫製冷劑氣體中,使之改善了電動機的冷卻條件,減少了電動機耗電量,提高了效率,但因此要求電動機的絕緣材料要耐製冷劑的腐蝕,又由於電動機用壓縮機吸入的低溫氣體冷卻,所以消耗一部分冷量。由於全封閉壓縮機不易拆卸,修理不便,故對壓縮機零組件的加工和裝配質量要求較高,應具有更長的使用壽命和更高的可靠性。半-閉式壓縮機與全封閉式的主要區別是采用法蘭連接,以密封墊進行密封,需要時可以拆卸目前國產家用電冰箱大多采用全封閉往複活塞式壓縮機,現重點介紹如下。
三、全封閉往複活塞式壓縮機
1、活塞式壓縮機的工作過程。壓縮機的氣缸頂上裝有吸、排氣閥,吸氣閥控製氣缸與吸氣管的連通情況,排氣閥控製氣缸與排氣管的連通情況,依靠活塞在氣缸中的位置及吸、排氣閥的動作來控製壓縮機的工作過程,分下述四個過程:
(1)壓縮過程:當活塞處於最下端位置(稱為下止點或下死點)時,吸氣過程結束,氣缸內充滿了經蒸發器吸入的低壓低溫製冷劑氣體。當活塞自向上移動時,開始壓縮過程,吸氣閥關閉。隨著活塞上移,工作容積逐漸縮小,使氣缸中製冷劑氣體的壓力、溫度逐漸升高。當活塞移至位置時,氣缸內的氣體壓力升至略高於排氣管路中壓力,排氣閥打開排氣,壓縮過程結束。
(2)排氣過程:活塞自繼續向上運動,進入排氣過程,氣缸內的製冷劑氣體經過排氣閥不斷排出,直到活塞移至位置(稱為上止點或t死點)時,排氣過程結束。
(3)膨脹過程:當活塞移至位置時,由於結構及製造工藝等原因,會使活塞頂部與氣座之間存在一定間隙,該間隙所形成的容積稱為餘隙容積。排氣過程結束時,會因餘隙存在使氣缸餘隙容積內存有一定數量的高壓製冷劑氣體。當活塞開始向下移動時,排氣閥關閉,但吸氣管道內的低壓氣體並不能立即進入氣缸,而是殘留在氣缸內的高壓氣體首先膨脹,其壓力降低,直至氣缸內的氣體壓力下降到稍低於吸氣管道中的壓力時為止。
(4)吸氣過程:當活塞移至位置時,吸氣閥門自動打開,活塞繼續向下移動,低壓製冷劑氣體便不斷地由蒸發器經吸氣閥進入氣缸,直到活塞到達下止點位置時為止,這一過程稱為吸氣過程。
完成吸氣過程後,活塞在電機帶動下又從下止點向上止點運動,重新開始了壓縮過程,如此周而複始,循環不已。壓縮機經過壓縮、排氣、膨脹和吸氣四個過程>將蒸發器內的低壓氣體吸入,使其壓力升高後排入冷凝器,完成吸入、壓縮和輸送製冷劑氣體的作用。
2、全封閉活塞式壓縮機典型結構簡介。在家用電冰箱的壓縮機中,通常是通過曲柄滑管機構或曲柄連杆機構把電動機的旋轉運動轉變成活塞的往複運動,完成壓縮機的工作過程。現將曲柄滑管式及曲柄連杆式壓縮機分別介紹如下。
(1)曲柄管式壓縮機。曲柄滑管式壓縮機的結構組成。其中壓縮機部分主要由曲柄軸、滑管滑塊機構、氣缸、活塞、機座、氣閥等組成,其中電動機是釆用單相交流異步電機,其結構和普通電動機的結構大致相同,主要由轉子和定子組成。轉子賽裝在肋柄軸上,定子鐵芯用長螺栓固定在機座上。電動機的轉速是由電動機繞組的極數決定的,目前都采用體積小、重量輕的二極電機,其轉速為2850—2900轉/分。電動機裝在曲柄軸下部、電動機軸線呈垂直狀,壓縮機安裝在上部、壓縮機氣缸為臥式排列。並用三個吊簧將壓縮機、電動機懸掛在殼體內,以減少振動。內部排氣管采用彈性軟管,也起著減振降噪作用。由於壓縮機的運動件具有較高的運動速度,故必須進行潤滑。
在壓縮機的機殼下部空間貯有適量潤滑油,利用開有汕槽的曲柄軸在高速旋轉時產生的離心力把潤滑油推動,沿油槽孔道送到需要潤滑的地方,同時也對高溫的運動零件起冷卻作用。曲柄軸下端頭的放氣管用來排除混入潤滑油中的氣泡,以保證連續供油。壓縮機殼體由3-4毫米厚的鋼板衝壓成上下兩部分,然後焊接而成。從殼體外麵看有三根接管和接線柱,分別與製冷係統其它部件及電氣係統相連。較細的接管為排氣連接管,它與冷凝器相焊接。兩根較粗接管分別是吸氣連接管和加注管。吸氣與製冷係統的回氣管相焊接。加注管為加注潤滑油和製冷劑用,加注完畢即焊接封死。三個接線柱用於連接電氣係統。壓縮機是電冰箱上的主要噪聲源,因此,裝壓縮機的箱底板需有一定的剛度,底腳固定螺栓要用橡膠墊防振。與壓縮機連接的導管也必須有適當剛度,避免產生共振。由吸氣管引入來自蒸發器的低壓氣體,並充滿整個殼體內,在電機驅動下使曲柄軸轉動,通過滑管滑塊機構帶動活塞做往複運動,完成壓縮機各工作過程。