半封闭活塞式制冷压缩机是介于开启式和全封闭式之间的一种制冷压缩机,其电动机外壳与压缩机机体(气缸体—曲柄箱)铸为一体,内腔相互连通,电动机与压缩机共用一根主轴直接连接,无需安装任何轴封装置,这是它最核心的结构特征。正因为取消了轴封,制冷剂和润滑油的泄漏风险大幅降低,气密性明显优于开启式压缩机,但又不像全封闭式那样完全焊死不可拆卸,因此具备一定的可维修性。
在密封与结构方面,由于电动机和压缩机共用主轴,也省去了联轴器,整机轴向尺寸短、结构紧凑、重量较轻。机体多采用整体铸造,电动机外壳往往是气缸体曲柄箱的延伸部分,减少了连接面积,保证了压缩机与电动机之间的同心度。主轴可以是曲拐轴或偏心轴的结构形式,横卧在一对滑动或滚动主轴承上,一端悬臂支承电动机转子,转子同时起飞轮匀速作用。气缸和阀板等部件暴露在外,可拆卸维修,这是它区别于全封闭式的重要优势。
在电动机冷却方面,半封闭压缩机有一个非常突出的优点:可以利用从蒸发器回来的低温低压制冷剂蒸气直接冷却电动机绕组。这不仅大大改善了电动机的冷却条件,还能提高电动机的过载能力,使电动机效率显著提升。相比之下,开启式压缩机的电动机冷却效果较差,全封闭式虽然也能实现类似冷却,但散热路径不如半封闭直接。根据功率不同,内置电动机的冷却方式有空气冷却、水冷和低压制冷剂冷却三种,其中功率大于1.5kW的压缩机普遍采用制冷剂蒸气冷却。
在润滑系统方面,小功率(通常5kW以下)的半封闭压缩机多采用飞溅润滑方式,结构简单可靠;功率较大的机型则采用内置油泵强制压力供油,保证高速运转时(通常1440~2900r/min)各摩擦面润滑充分。需要特别注意的是,半封闭式压缩机的油泵必须能正反转工作,因为从外观无法判断转向,安装时不能接错。内置油泵、油过滤器、油压调节阀等构成完整的润滑油路,高低压差方式供油,部分先进设计还配有特殊起动给油装置,确保启动瞬间各润滑点不缺油。
在容量调节方面,较大功率的半封闭压缩机通常设有气缸卸载机构,常见方式包括顶开吸气阀片、排气旁通、关闭吸气口等,通过液压或气压操纵实现25%~100%的冷量无级调节,便于启动和适应负荷变化。部分机型还在排气腔与吸气腔之间装有安全旁通阀,当吸排气压差过高时自动开启,防止压缩机因压力失衡而损坏。
在噪声与振动方面,由于取消了轴封和联轴器,整机振动源减少,加之壳体对机械噪音有一定隔绝作用,运行噪声比开启式低约10~15dB(A)。曲轴经过动平衡检测,配合双层机体结构和内置油分离器,振动和噪声控制效果较好,运行平稳性优于开启式。
在效率与适用范围方面,半封闭活塞式压缩机的绝热效率较高,大中型机组可达0.70~0.85,单位耗电量较少。它能适应较广阔的压力范围和制冷量要求,对材料要求不高,多用普通钢铁材料,加工容易,造价相对低廉,技术成熟,使用经验丰富。制冷量一般覆盖3kW~100kW(也有资料称可达600kW),气缸数2~12个不等,大多采用四极电动机驱动,转速1440~2900r/min。广泛使用R22、R404A、R407C、R134a等制冷剂,但因电动机绕组直接与制冷剂和润滑油接触,需使用耐腐蚀的特殊漆包线,且一般不适用于氨制冷剂。
在维护性方面,半封闭压缩机的气缸盖、阀板、活塞、连杆等部件通用性强,便于拆卸更换,这是它相比全封闭式的实用优势。但相比开启式,它仍不具备对轴承等内部运动件的直接维护能力,属于"部分可维修"。
总体而言,半封闭活塞式制冷压缩机兼具开启式可维修、全封闭式高密封的双重优点,在商业冷库、冷柜、冷干机、制冰机、空调热泵等中等制冷量场合占据主导地位,是目前冷库及冷冻冷藏市场最主流的压缩机类型。