CN100387842C - 旋转式压缩机 - Google Patents

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Abstract

公开的是具有两种压缩能力的旋转式压缩机。该旋转式压缩机包括：驱动轴(13)，该驱动轴可以顺时针和逆时针转动，并具有预定尺寸的偏心部分(13a)；气缸(21)，该气缸形成预定的内部容积；辊子(22)，该辊子可转动地安装在偏心部分(13a)的外圆周上，从而与气缸(21)的内圆周接触，沿着内圆周进行滚动运动，并沿着内圆周形成流体腔(29)，以吸入和压缩流体；叶片(23)，该叶片弹性地安装在气缸(21)中，以连续接触辊子(22)；上下轴承(24，25)，该轴承分别安装在气缸(21)的上部和下部中，用于可转动地支承驱动轴(13)和气密地密封内部容积；与流体腔(29)连通的排放口(26)；吸入口(27)，该吸入口与流体腔(29)连通并以预定角度彼此间隔开；及阀装置(110，120)，该阀装置用于根据驱动轴(13)的转动方向有选择地打开任意一个吸入口(27)，其中彼此具有不同容积的压缩空间根据驱动轴(13)的转动方向形成在流体腔(29)中，从而形成两种不同的压缩能力。

Description

旋转式压缩机
技术领域
本发明涉及旋转式压缩机，尤其涉及用于改变旋转式压缩机的压缩能力的机构。
背景技术
总体上，压缩机是通过如电机、涡轮之类的发电机向其供给电力，并对如空气、制冷剂之类的工作流体进行压缩工作，以提高工作流体压力的机构。这种压缩机在从如空调器、电冰箱等之类的家用电器到工厂的各种应用中广泛使用。
压缩机根据其压缩方法分成两类：容积式压缩机和动力压缩机(涡轮压缩机)。容积式压缩机在工业领域广泛应用，并构造成通过减小其容积来增大压力。容积式压缩机可以进一步分成往复式压缩机和旋转式压缩机。
往复式压缩机构造成，使用在气缸中线性往复移动的活塞压缩工作流体。往复式压缩机具有以简单结构提供较高压缩效率的优点。然而，往复式压缩机因活塞的惯性而在增大其转速方面具有限制，并具有因惯性力而产生相当大的振动的缺点。旋转式压缩机构造成使用沿着气缸的内圆周偏心转动的辊子压缩工作流体，并且与往复式压缩机相比，具有以低速获得较高压缩效率的优点，从而减小了噪音和振动。
最近，已经发展出具有至少两种压缩能力的压缩机。通过使用部分修改的压缩机构，这些压缩机具有根据转动方向(即，顺时针方向和逆时针方向)而彼此不同的压缩能力。由于根据这些压缩机所需要的载荷可以不同地调整压缩能力，这些压缩机广泛地用于增大需要工作流体压缩的几种设备的工作效率，尤其是如使用制冷循环的冰箱之类的家用电器。
然而，常规旋转型压缩机具有与气缸连通的单独的吸入部分和排出部分。辊子从吸入口沿着气缸的内圆周转动到排出部分，从而工作流体受到压缩。因此，当辊子在相反方向(即，从排出部分到吸入部分)上滚动时，工作流体未受到压缩。换句话说，如果旋转方向改变的话，则常规旋转式压缩机无法具有不同的压缩能力。因此，存在发展具有可变压缩能力及前述优点的旋转式压缩机的需要。
发明内容
因此，本发明涉及旋转式压缩机，它基本避免了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种旋转式压缩机，其中可能对驱动轴的顺时针和逆时针转动都实现压缩冲程。
本发明的另一个目的是提供一种旋转式压缩机，其压缩能力可以改变。
本发明的其它优点、目的和特征将在下面的描述中阐述一部分，在经过下面的实践之后，其另一部分对于本领域技术人员将是非常清楚的，或者可以从本发明的实践中认识到。本发明的这些目的和其他优点可以通过说明书和权利要求及所附附图中指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其他优点并根据本发明的目的，如此处引用和广泛描述的那样，旋转式压缩机包括：驱动轴，该驱动轴可以顺时针和逆时针转动，并具有预定尺寸的偏心部分；气缸，该气缸形成预定的内部容积；辊子，该辊子可转动地安装在偏心部分的外圆周上，从而接触气缸的内圆周，沿着内圆周进行滚动运动，并沿着内圆周形成吸入并压缩流体的流体腔；叶片，该叶片弹性地安装在气缸中，以连续地与辊子接触；上下轴承，该轴承分别安装在气缸的上部和下部中，用于可转动地支承驱动轴并气密地密封内部容积；与流体腔连通的排放口；吸入口，该吸入口与流体腔连通并彼此间隔预定角度；及阀装置，该阀装置用于根据驱动轴的转动方向有选择地打开任意一个吸入口，其中具有彼此不同容积的压缩空间根据驱动轴的转动方向形成在流体腔中，从而形成两种不同的压缩能力，并且所述排放口包括相对于叶片彼此面对定位的第一排放口和第二排放口。
应当理解的是，本发明前面的概述和下面的详细描述都是示意性和解释性的，并准备提供如本发明权利要求那样的进一步解释。
附图简要描述
附图说明了本发明的实施例并与说明书一起起到解释发明原理的作用，该附图包括提供对本发明的进一步理解，并合并和构成了本申请的一部分。在附图中：
附图1是本发明所述旋转式压缩机的部分纵向剖视图；
附图2是本发明所述旋转式压缩机的压缩单元的分解透视图；
附图3是本发明所述旋转式压缩机的压缩单元的剖视图；
附图4是本发明所述旋转式压缩机的气缸的剖视图；
附图5A和5B是本发明所述旋转式压缩机的下轴承的平面图；
附图6是本发明所述旋转式压缩机的阀装置的平面图；
附图7A至7C是该阀装置的示意性变型的平面图；
附图8A和8B是控制装置的平面图；
附图8C是附图8B的部分剖视图；
附图9A和9B是平面图，说明了该阀装置的旋转限制装置的示意性变型；
附图10A和10B是平面图，说明了该阀装置的控制装置的示意性变型；
附图11A和11B是平面图，说明了该阀装置的控制装置的示意性变型；
附图12是本发明所述旋转式压缩机的压缩单元的分解透视图，该压缩单元包括吸入压力通气口(suction plenum)；
附图13是附图12中所示压缩单元的剖视图；
附图14A至14C是剖视图，说明了当辊子逆时针方向旋转时，该旋转式压缩机的工作；及
附图15A至15C是剖视图，说明了当辊子顺时针旋转时，本发明所述旋转式压缩机的工作。
实现本发明的最佳模式
现在将详细参照本发明的优选实施例，其例子在附图中进行了说明。在整个附图中只要可能的地方，都将使用相同的附图标记表示相同或类似部件。
附图1是部分纵向剖视图，说明了本发明所述旋转式压缩机的结构。附图2是分解透视图，说明了本发明所述旋转式压缩机的压缩单元。
如附图1中所示，本发明的旋转式压缩机包括外壳1，定位在外壳1中的发电机10，和压缩单元20。参照附图1，发电机10定位在旋转式压缩机的上部上，压缩单元20定位在旋转式压缩机的下部上。然而，如果需要的话，可以改变它们的位置。上盖3和下盖5分别安装在外壳1的上部和下部上，以限定封闭的内部空间。用于吸入工作流体的吸入管7安装在外壳1的侧面上，并连接到用于从制冷剂中分离润滑油的缓冲罐(accumulator)8上。用于排放压缩流体的排放管9安装在上盖3的中心上。预定量的润滑油“0”填充到下盖5中，从而对摩擦移动的构件进行润滑和冷却。此处，驱动轴13的末端浸入在润滑油中。
发电机10包括固定在外壳1中的定子11，可旋转地支承在定子11中的转子12，和强制插入到转子12中的驱动轴13。该转子12在电磁力的作用下旋转，驱动轴13将转子的旋转力传递给压缩单元20。为了向定子20供给外部电源，在上盖3中安装有接头4。
压缩单元20包括固定到外壳1上的气缸21，定位在气缸21中的辊子22，和分别安装在气缸21的上部和下部上的上、下轴承24、25。该压缩单元20还包括安装在下轴承25和气缸21之间的阀装置100。将参照附图2、3和4详细描述压缩单元20。
气缸21具有预定的内部容积，和足以承受流体压力的强度。气缸21将形成在驱动轴13上的偏心部分13a容纳在内部容积中。该偏心部分13a是一种偏心凸轮，并具有与其转动中心间隔预定距离的中心。气缸21具有凹槽21b，该凹槽从其内圆周延伸预定深度。将在下面描述的叶片23安装在该凹槽21b中。该凹槽足够长，能够完全容纳叶片23。
辊子22为圆形构件，它具有小于气缸21的内径的外径。如附图4中所示，辊子22接触气缸21的内圆周，并可转动地与偏心部分13a联接。因此，辊子22在气缸21的内圆周上进行滚动运动，而在驱动轴13转动时，在偏心部分13a的外圆周上旋转。辊子22由于偏心部分13a而与转动中心“0”间隔预定距离转动，同时进行滚动运动。由于辊子22的外圆周总是因偏心部分13a而接触内圆周，所以辊子22的外圆周和气缸的内圆周在内部容积中形成分单独的流体腔29。该流体腔29用于吸入流体，并将流体在旋转式压缩机中压缩。
如上所述，叶片23安装在气缸21的凹槽21b中。弹性构件23a安装在凹槽21b中，以弹性支承该叶片23。叶片23连续接触辊子22。换句话说，弹性构件23a使其一端固定到气缸21上，另一端与叶片23联接，并将叶片23推到辊子22的侧面上。因此，叶片将流体腔29分成两个单独的空间29a和29b，如附图4中所示。当驱动轴13旋转或辊子22转动时，空间29a和29b的容积互补地改变。换句话说，如果辊子22顺时针旋转，则空间29a变小，而另一空间29b变大。然而，空间29a和29b的总体容积恒定，并与预设的流体腔29的容积大致相同。空间29a和29b中的其中一个起到吸入腔的作用，用于吸入流体，另一个起到压缩腔的作用，用于在驱动轴13在一个方向(顺时针或逆时针)上旋转时相对地压缩流体。因此，如上所述，空间29a和29b的压缩腔变小，以压缩先前吸入的流体，吸入腔膨胀，以根据辊子22的转动相对地吸入新的流体。如果辊子22的转动方向相反，则空间29a和29b的功能互换。换句话说，如果辊子22逆时针转动，则辊子22的右空间29b变为压缩腔，但是如果辊子22顺时针转动，则辊子22的左空间29a变为排放单元。
如附图2中所示，上轴承24和下轴承25分别安装在气缸21的上部和下部上，并用套管和形成在套管内部的通孔24b和25b可转动地支承驱动轴12。更为特别的是，上轴承24、下轴承25和气缸21包括彼此分别对应形成的数个联接孔24a、25a和21a。通过使用如螺栓和螺母之类的联接构件，气缸21、上轴承24和下轴承25彼此联接，以密封气缸，尤其是流体腔29的内部容积。排放口26a和26b形成在第一轴承24上。该排放口26a和26b与流体腔29连通，从而可以排放压缩的流体。排放口26a和26b能够直接与流体腔29连通，或者能够通过形成在气缸21中的预设流体通道21d及第一轴承24与流体腔29连通。排放阀26c和26d安装在第一轴承24上，从而打开和关闭排放口26a和26b。只有当腔29的压力大于或等于预设压力时，排放阀26c和26d才有选择地打开排放口26a和26b。为了实现这一目的，希望排放阀26c和26d为板簧，其一端固定在排放口26a和26b附近，另一端可以自由变形。尽管在附图中并未示出，但是用于限制板簧的可变形量的保持器可以安装在排放阀26c和26d的上部上，从而可以稳定地操作该排放阀。另外，消声器(未示出)可以安装在第一轴承24的上部上，以减小排放压缩的流体时所产生的噪音。
与流体腔29连通的吸入口27a、27b和27c形成在下轴承25上。吸入口27a、27b和27c将已压缩的流体导向到流体腔29。吸入口27a、27b和27c连接到吸入管7上，从而压缩机外部的流体能够流入腔29中。更为特别的是，吸入管7分支成数个辅助管7a，并分别连接到吸入口27上。如果需要的话，排放口26a和26b可以形成在下轴承25上，并且吸入口27a、27b和27c可以形成在上轴承24上。
吸入口27和排放口26成为决定旋转式压缩机的压缩能力的重要因素，并将参照附图4和5进行描述。在没有阀装置100以示出吸入口27的情况下，附图4说明了与下轴承25联接的气缸。
首先，本发明的压缩机包括至少两个排放口26a和26b。如附图中所示，即使辊子22在任意方向上转动，排放口也应该存在于吸入口和定位在转动通道中的叶片23之间，以排放压缩的流体。因此，对于每个转动方向都需要一个排放口。这使得本发明的压缩机与辊子22的转动方向(即，驱动轴13的转动方向)无关地排放流体。期间，如上所述，随着辊子22接近叶片23，空间29a和29b的压缩腔变小，以压缩流体。因此，排放口26a和26b最好在叶片23附近彼此面对形成，以排放最大流量的压缩流体。换句话说，如附图中所示，排放口26a和26b分别定位在叶片23的两侧上。如果可能的话，排放口26a和26b最好定位在叶片23附近。
准确定位吸入口27，从而流体能够在排放口26a和26b与辊子22之间压缩。实际上，流体从吸入口压缩到定位在辊子22的转动通道中的排放口。换句话说，吸入口相对于对应排放口的相对位置决定了压缩能力，因此通过根据转动方向使用不同的吸入口27，就能获得两种压缩能力。因此，本发明的压缩机具有分别与两个排放口26a和26b相对应的第一吸入口27a和第二吸入口27b，并且对于两种不同的压缩能力，吸入口相对于中心0彼此分开预定角度。
优选的是，第一吸入口27a定位在叶片23附近。因此，辊子22在一个方向(附图中的逆时针)的转动中将流体从第一吸入口27a压缩到穿过叶片23定位的第二排放口26b。通过使用总压缩腔29，辊子22将流体压缩到第一吸入口27a，因此压缩机在逆时针转动中具有最大的压缩能力。换句话说，与压缩腔29的总容积相同的流体受到压缩。第一吸入口27a实际上与叶片23顺时针或逆时针分开10度的角度θ1，如附图4和5A中所示。本发明的附图说明了逆时针分开角度θ1的第一吸入口27a。以该分开角度θ1，总流体压缩腔29可以在不干扰叶片23的情况下用于压缩流体。
第二吸入口27b相对于中心与第一吸入口27a分开预定角度。辊子20在逆时针方向的转动中将流体从第二吸入口27b压缩到第一排放口26a。由于第二吸入口27b与叶片23顺时针分开相当的角度，所以辊子22通过使用压缩腔29的一部分对流体进行压缩，因此压缩机具有比逆时针转动运动更小的压缩能力。换句话说，与压缩腔29的部分容积相同的流体受到压缩。第二吸入口27b最好与叶片23顺时针或逆时针分开范围在90度至180度的角度θ2。第二吸入口27b最好面向第一吸入口27a定位，从而可以合适地形成压缩能力之间的差别，并且可以避免每个转动方向上的干扰。
如附图5A中所示，吸入口27a和27b基本上为圆形，其直径最好为6至15毫米。为了增大流体的吸入量，吸入口27a和27b也可以设置成包括三角形在内的几种形状。而且，如附图5B中所示，吸入口27a和27b可以是具有预定曲率的矩形形状。在这种情况下，在操作中可以使得与相邻其他部件，尤其是辊子22之间的干扰最小化。
同时，为了在每个转动方向上获得期望的压缩能力，在任一转动方向上都存在的吸入口应当是单个的。如果在辊子22的转动通道中具有两个吸入口，则在两个吸入口之间不会进行压缩。换句话说，如果第一吸入口27a是打开的，则第二吸入口27b应当是关闭的，反之亦然。因此，为了根据辊子22的转动方向只有选择地打开吸入口27a和27b中的其中一个，在本发明的压缩机中安装有阀装置100。
如附图2、3和6中所示，阀装置100包括第一阀110和第二阀120，它们安装在气缸21和下轴承25之间，从而允许它与吸入口相邻。如果吸入口27a、27b和27c形成在上轴承24上，则第一阀110和第二阀120安装在气缸21和上轴承24之间。
如附图3中所示，第一阀110为盘形构件，它安装使得比驱动轴13更加准确地与偏心部分13a接触。因此，如果驱动轴13转动(也就是，辊子22转动)，则第一阀110在相同方向上转动。优选的是，第一阀110具有大于气缸21的内径的直径。如附图3中所示，气缸21支承第一阀110的一部分(即外圆周)，从而第一阀110能够稳定地转动。优选的是，第一阀110的厚度为0.5至5毫米。
参照附图2和6，第一阀110包括在特定转动方向上分别与第一吸入口27a和第二吸入口27b连通的第一开口111和第二开口112，和驱动轴13插入到其中的通孔110a。更加详细的是，当辊子22在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上转动时，第一开口111通过第一阀110的转动与第一吸入口27a连通，第一阀110的本体将第二吸入口27b关闭。当辊子22在顺时针方向和逆时针方向中的另一方向上转动时，第二开口112与第二吸入口27b连通。此时，第一阀110的本体将第一吸入口27a关闭。这些第一开口111和第二开口112可以是圆形的或多边形的。除了开口111和112为圆形的之外，还希望开口111和112具有6至15毫米的直径。因此，开口111和112可以是具有预定曲率的矩形，如附图7A中所示，或者可以是如附图7B中所示的切除部分。结果，开口放大，使得流体顺利吸入。如果这些开口111和112与第一阀110的中心相邻形成，则辊子22和偏心部分13a之间干扰的可能性变大。另外，由于开口111和112与辊子22和偏心部分13a之间的空间连通，所以还具有流体沿着驱动轴13泄漏的可能性。出于这种原因，如附图7C中所示，开口111和112最好定位在第一阀的外圆周附近。期间，通过调节第一阀110的转动角度，第一开口111可以在每个转动方向上打开第一吸入口27a和第二吸入口27b中的每一个。换句话说，当驱动轴13在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上转动时，第一开口111与第一吸入口27a连通，同时关闭第二吸入口27b。当驱动轴13在顺时针方向和逆时针方向中的另一方向上转动时，第一开口111与第二吸入口27b连通，同时关闭第一吸入口27a。由于第一阀110的结构简单得多，所以期望使用这种单个开口111控制吸入口。
参照附图2、3和6，第二阀120固定在气缸21和下轴承25之间，从而导引第一阀110的转动运动。第二阀120为具有定位部分(siteportion)121的环形构件，该定位部分可转动地容纳第一阀110。第二阀120还包括联接孔120a，它通过该联接孔利用联接构件与气缸21和上下轴承24、25联接。优选的是，为了防止流体泄漏和稳定的支承，第二阀120具有与第一阀110相同的厚度。另外，由于第一阀110受到气缸21的部分支承，所以为了形成使第二阀120顺利转动的间隙，第一阀110可以具有比第二阀120略小的厚度。
同时，参照附图4，在顺时针转动的情况下，当辊子22从叶片23转动到第二吸入口27b时，叶片23和辊子22之间不会发生流体的吸入或排出。因此，区域V变为真空状态。该真空区域V造成了驱动轴13的能量损失，并产生噪音。因此，为了克服真空区域V中的问题，在下轴承25处设置第三吸入口27c。该第三吸入口27c形成在第二吸入口27b和叶片23之间，向辊子22和叶片23之间的空间供给流体，从而在辊子22通过第二吸入口27b之前不会形成真空状态。优选的是，第三吸入口27c形成在叶片23附近，从而快速消除真空状态。然而，由于第三吸入口27c在与第一吸入口27a不同的转动方向上工作，所以第三吸入口27c定位成面对第一吸入口27a。在实际中，第三吸入口27c与叶片23顺时针或逆时针间隔大约10度的角度(θ3)。另外，如附图5A和5B中所示，第三吸入口27c可以是圆形或弯曲的矩形。
由于这种第三吸入口27c与第二吸入口27b一起工作，所以当辊子22在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上旋转时，吸入口27b和27c应当同时打开。因此，第一阀110还包括第三开口，该第三开口构造成在第二吸入口27b打开时同时与第三吸入口27c连通。根据本发明，第三开口113可以独立形成，它在附图6A中用虚线表示。然而，由于第一吸入口27a和第三吸入口27c彼此相邻，所以期望根据第一开口111的转动方向通过增大第一阀110的转动角度打开第一吸入口27a和第三吸入口27c。
第一阀110可以根据辊子22的转动方向打开吸入口27a、27b和27c，但是为了获得期望的压缩能力，应当准确地打开相应的吸入口。通过控制第一阀的转动角度可以实现吸入口的准确打开。于是，阀装置100最好还包括用于控制第一阀110的转动角度的装置，这将参照附图8至11详细进行描述。为了清楚地解释该控制装置，附图8至11说明了与下轴承25连接的阀装置。
如附图8A和8B中所示，该控制装置包括形成在第一阀处并具有预定深度的凹槽114，和形成在下轴承25上并插入到凹槽114中的止挡件114a。凹槽114和止挡件114a在附图5A、5B和6中进行了说明。凹槽114起到止挡件114a的轨迹的作用，并可以是直凹槽或弯曲凹槽。如果凹槽114在工作期间暴露到压缩腔29中，则它变为使得流体再次膨胀的死区(dead volume)。因此，期望使凹槽114与第一阀110的中心相邻，从而转动的辊子22可以将凹槽114的大部分盖住。优选的是，凹槽两端之间的角度(α)在第一阀110的中心为30度至120度。另外，如果止挡件114a从凹槽114突出，则它干扰辊子22。因此，期望止挡件114a的厚度T2等于阀110的厚度T1，如附图8C中所示。优选的是，止挡件114a的宽度L等于凹槽114的宽度，从而第一阀稳定地转动。
在使用该控制装置的情况下，当驱动轴13逆时针转动时，第一阀110与驱动轴的偏心部分13a一起逆时针转动。如附图8A中所示，止挡件114a闭锁到凹槽114的一端上，从而止挡第一阀110。此时，第一开口111准确地与第一吸入口27a连通，第二吸入口27b和第三吸入口27c关闭。结果，流体通过彼此连通的第一吸入口27a和第一开口111导入到气缸中。相反，如果驱动轴13顺时针转动，则第一阀110也顺时针转动。同时，第一开口111和第二开口112也顺时针转动，如附图8A中的虚线箭头所示。如附图8B中所示，如果止挡件114a锁闭到凹槽114的另一端上，则第一开口111和第二开口112与第三吸入口27c和第二吸入口27b一起打开。这样，第一阀110将第一吸入口27a关闭。因此，流体通过彼此连通的第二吸入口27b/第二开口112和第三吸入口27c/第一开口111导入。
如附图9A和9B中所示，该控制装置可以设置有突起115和凹槽123，该突起形成在第一阀110上并在第一阀的径向上突出，该凹槽形成在第二阀220上并可移动地容纳突起。此处，凹槽123形成在第二阀220上，从而不暴露到气缸21的内部容积中。因此，在气缸内部不会形成死区。另外，如附图10A和10B中所示，控制装置可以设置有突起124和凹槽116，该突起形成在第二阀120上并在第二阀120的径向上突出，该凹槽形成在第一阀110上并可移动地容纳突起124。
在使用这种控制装置的情况下，如附图9A和10A中所示，如果驱动轴13逆时针转动，则突起115和124闭锁到每个凹槽123和116的一端上。因此，第一开口111与第一吸入口27a连通，从而允许流体吸入，并且第二吸入口27b和第三吸入口27c关闭。相反，如附图9B和10B中所示，如果驱动轴13顺时针转动，则突起115和124闭锁到每个凹槽123和116的另一端上，并且第一开口111和第二开口112同时打开第三吸入口27c和第二吸入口27b，从而允许流体吸入。第一阀110将第一吸入口27a关闭。
另外，如附图11A和12B中所示，控制装置可以设置有突起125和切除部分117，该突起形成在第二阀120上并朝第二阀120的中心突出，该切除部分形成在第一阀110上并可移动地容纳突起125。在这种控制装置中，通过以合适的较大尺寸形成切除部分117，突起125和切除部分117之间的间隙能够打开第一吸入口27a和第二吸入口27b。因此，由于省略了上述控制装置的凹槽，所以该控制装置基本减小了容积。
更加详细的是，如附图11A中所示，如果驱动轴13逆时针转动，则突起125的一端与切除部分117的一端接触。因此，突起125的另一端与切除部分117之间的间隙打开第一吸入口27a。另外，如附图11B中所示，如果驱动轴13顺时针转动，则突起125锁闭到切除部分117上。此时，第二开口112打开第二吸入口27b，同时如上所述，突起125和切除部分117之间的间隙打开第三吸入口27c。在这种控制装置中，5在其两个末端之间最好具有大约10度的角度β1，切除部分117在其两个末端之间具有30度至120度的角度β2。
同时，如上参照附图2所述，吸入口27a、27b和27c分别连接到数根吸入管7a上，从而向安装在气缸21内部的流体腔29供给流体。然而，部件的数量因这些吸入管7a而增多，于是使得结构复杂。另外，由于工作期间吸入管7b的压缩状态单独地改变，所以流体可以不供给到气缸21。因此，如附图12和13中所示，期望包括吸入压力通气口200，用于初步存储将由压缩机吸入的流体。
吸入压力通气口200与所有吸入口27a、27b和27c直接连通，从而供给流体。因此，吸入压力通气口200安装在下轴承25的下部上吸入口27a、27b和27c的附近。尽管在附图中示出了吸入口27a、27b和27c形成在下轴承25上，但是如果需要的话，它们也可以形成在上轴承24上。在这种情况下，吸入压力通气口200安装在上轴承24上。吸入压力通气口200可以通过焊接直接固定到轴承25上。另外，联接构件可以用于将吸入压力通气口200与气缸21联接。为了润滑驱动轴13，下轴承25的套管25d应当浸泡到存储在外壳1的下部中的润滑剂中。因此，吸入压力通气口200包括用于套管的通孔200a。优选的是，吸入压力通气口200的容积为流体腔29容积的100％至400％，从而稳定地供给流体。吸入压力通气口200也与吸入管7连接，从而存储流体。更加详细的是，吸入压力通气口200可以通过预设的流体通道与吸入管7连接。在这种情况下，如附图12中所示，该流体通道穿透气缸21、阀装置100和下轴承25。换句话说，该流体通道包括气缸21的吸入孔21c、第二阀的吸入孔122和下轴承的吸入孔25c。
这种吸入压力通气口200形成了一个间隙，预定数量的流体总是存储在该间隙中，从而吸入的流体的压缩变化得到缓冲，以将流体稳定地供给到吸入口27a、27b和27c。另外，吸入压力通气口200能够容纳从存储的流体析出的油，因而帮助或取代缓冲罐8。
下文中，将更加详细地描述本发明所述旋转式压缩机的操作。
附图14A至14C为剖视图，说明了当辊子逆时针转动时，旋转式压缩机的操作。
首先，在附图14A中，示出了当驱动轴13逆时针方向转动时，气缸内部相应元件的状态。首先，第一吸入口27a与第一开口111连通，其余的第二吸入口27b和第三吸入口27c关闭。由于已经参照附图8A、9A、10A和11A进行了描述，所以将省略对逆时针方向上吸入口的状态的描述。
在第一吸入口27a打开的状态下，由于驱动轴13的转动，辊子22逆时针转动，沿着气缸的内圆周进行滚动运动。随着辊子22继续转动，空间29b的尺寸减小，如附图14B中所示，并且已经吸入的流体受到压缩。在该冲程中，叶片23通过弹性构件23a弹性地上下移动，从而将流体腔29分隔成两个密封的空间29a和29b。同时，新的流体通过第一吸入口27连续地吸入到空间29a中，从而压缩到下个循环中。
当空间29b中的流体压力高于预定值时，附图2中所示的第二排放阀26d打开。因此，如附图14C中所示，流体通过第二排放口26b排出。随着辊子22继续转动，空间29b中的所有流体都通过第二排放口26b排出。在流体完全排出之后，第二排放阀26d利用自身的弹性关闭第二排放口26c。
于是，在单个循环结束之后，辊子22继续逆时针转动，并通过重复相同的循环排出流体。在逆时针循环中，辊子22通过从第一吸入口27a转动到第二排放口26b压缩流体。如前所述，由于第一吸入口27a和第二排放口27b定位在叶片23附近，彼此面对，所以在逆时针循环中使用流体腔29的总容积对流体进行压缩，从而获得最大压缩能力。
附图15A至15C是当辊子顺时针转动时，本发明所述旋转式压缩机的操作顺序的剖视图。
首先，在附图15A中，示出了当驱动轴13顺时针转动时，气缸内部的相应元件的状态。第一吸入口27a关闭，第二吸入口27b和第三吸入口27c分别与第二开口112和第一开口111连通。如果第一阀110还具有第三开口113的话(参照附图6)，则第三吸入口27c与第三开口113连通。由于已经参照附图8B、9B、10B和11B进行了描述，所以将省略对顺时针方向中吸入口的状态的详细描述。
在第二吸入口27b和第三吸入口27c打开的状态下，由于驱动轴13的顺时针转动，辊子22开始顺时针转动，沿着气缸的内圆周进行滚动运动。在这种初始阶段的转动中，直到辊子22到达第二吸入口27b之前所吸入的流体不但受到压缩，而且由辊子22通过第二吸入口27b强制排出气缸21外部，如附图15A中所示。因此，在辊子22通过第二吸入口27b至后，流体开始受到压缩，如附图15B中所示。同时，第二吸入口27b和叶片23之间的空间，即空间29b形成真空状态。然而，如前所述，随着辊子22开始转动，第三吸入口27c与第一开口111(或第三开口113)连通，并因此而打开，从而吸入流体。因此，吸入的流体消除了空间29b的真空状态，从而限制了噪音的产生和能量的损失。
随着辊子22继续转动，空间29a的尺寸减小，并且已经吸入的流体受到压缩。在该压缩冲程中，叶片23通过弹性构件23a弹性地上下移动，从而将流体腔29分隔成两个密封空间29a和29b。同样，新的流体通过第二吸入口27b和第三吸入口27c连续地吸入到空间29b中，从而在下一冲程中受到压缩。
当空间29a中的流体压力高于预定值时，附图2中所示的第一排放阀26c打开，因此流体通过第一排放口26a排放。在流体完全排放之后，第一排放阀26c利用自身的弹性关闭第一排放口26a。
于是，在单个冲程结束之后，辊子22继续顺时针转动，并通过重复同样的冲程排放流体。在逆时针冲程中，辊子22通过从第二吸入口27b转动到第一排放口26a压缩流体。因此，在逆时针冲程中使用总流体腔29的一部分对流体进行压缩，从而压缩能力小于顺时针方向中的压缩能力。
在前述冲程(即顺时针冲程和逆时针冲程)中，所排放的压缩流体通过外壳1中的转子12和定子11之间的空间及定子11和外壳1之间的空间向上移动。结果，所压缩的流体通过排放管9排出压缩机。
如上所述，本发明所述旋转式压缩机能够与驱动轴的转动方向无关地压缩流体，并具有根据驱动轴的转动方向而改变的压缩能力。而且，由于本发明的旋转式压缩机具有正确设置的吸入口和排放口，及用于根据转动方向有选择地打开吸入口的简单的阀装置，所以整个设计的制冷剂腔可以用于压缩流体。
本领域技术人员将非常清楚，本发明可以进行各种修改和改变。于是，倘若它们在所附权利要求及其等同物的范围之内的话，本发明将包括这些修改和改变。
工业实用性
如上构造的旋转式压缩机具有下述效果。
首先，根据现有技术，为了获得两种能力的压缩，组合集中装置。例如，为了获得两种压缩能力，将变换器和具有不同压缩能力的两个压缩机组合。在这种情况下，结构变得复杂，并且成本上升。然而，根据本发明，只是用一个压缩机就能获得两种能力的压缩。尤其是，通过将常规旋转式压缩机的部件改变成最小，本发明可以实现两种能力的压缩。
第二，具有单一压缩能力的常规压缩机无法提供适合于空调器或冰箱的各种工作条件下的压缩能力。在这种情况下，可能造成电力消耗的无谓浪费。然而，本发明能够提供适合于多种设备工作条件的压缩能力。
第三，根据本发明的旋转式压缩机，整体设计的流体腔用于提供两种压缩能力。这意味着，本发明的压缩机与具有相同气缸和同尺寸流体腔的常规旋转式压缩机具有至少相同的压缩能力。换句话说，在不修改如气缸尺寸之类的基础部件的设计的情况下，本发明的旋转式压缩机能够代替常规旋转式压缩机。因此，在不需要考虑压缩能力和生产的单位成本的情况下，可以将本发明的旋转式压缩机自由应用于所需要的系统。

Claims (47)

1.旋转式压缩机，包括：
驱动轴，该驱动轴可以顺时针和逆时针转动，并具有预定尺寸的偏心部分；
气缸，该气缸形成预定的内部容积；
辊子，该辊子可转动地安装在偏心部分的外圆周上，从而与气缸的内圆周接触，沿着内圆周进行滚动运动，并沿着内圆周形成流体腔，以吸入和压缩流体；
叶片，该叶片弹性地安装在气缸中，以连续接触辊子；
分别安装在气缸的上部和下部中的上下轴承，用于可转动地支承驱动轴并气密地密封内部容积；
与流体腔连通的若干排放口；
与流体腔连通并以预定角度彼此间隔开的若干吸入口；及
阀装置，该阀装置用于根据驱动轴的转动方向有选择地打开所述吸入口中的任一个，
其特征在于，根据驱动轴的转动方向在流体腔中形成彼此具有不同容积的压缩空间，从而形成两种不同的压缩能力，并且所述排放口包括相对于叶片彼此面对定位的第一排放口和第二排放口。
2.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，只有当驱动轴在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上转动时，辊子才使用整个流体腔对流体进行压缩。
3.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，当驱动轴在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上转动时，辊子使用流体腔的一部分对流体进行压缩。
4.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述吸入口包括：
定位在叶片附近的第一吸入口；及
以预定角度与第一吸入口间隔定位的第二吸入口。
5.如权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，吸入口为圆形的。
6.如权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，吸入口为矩形的。
7.如权利要求6所述的旋转式压缩机，其特征在于，吸入口具有预定曲率。
8.如权利要求5所述的旋转式压缩机，其特征在于，吸入口的直径在6毫米到15毫米范围内。
9.如权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一吸入口与叶片之间顺时针或逆时针间隔大约10度定位。
10.如权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，第二吸入口的位置与叶片成90度至180度的角度，以面对第一开口。
11.如权利要求4所述的旋转式压缩机，其特征在于，阀装置包括：
可转动地安装在气缸和轴承之间的第一阀；及
对第一阀的转动运动进行导向的第二阀。
12.如权利要求11所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀包括盘形构件，该盘形构件与驱动轴的偏心部分接触，并在驱动轴的转动方向上转动。
13.如权利要求12所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀具有大于气缸内径的直径。
14.如权利要求12所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀的厚度为0.5至5毫米。
15.如权利要求11所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀包括：
第一开口，当驱动轴在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上转动时，该第一开口与第二吸入口连通；及
第二开口，当驱动轴在顺时针方向和逆时针方向中的另一方向上转动时，该第二开口与第二吸入口连通。
16.如权利要求15所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一开口和第二开口为圆形的或多边形的。
17.如权利要求15所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一开口和第二开口为切除部分。
18.如权利要求15所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一开口和第二开口是分别具有预定曲率的矩形。
19.如权利要求16所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一开口和第二开口具有从6毫米到15毫米的直径。
20.如权利要求15所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一开口和第二开口定位在第一阀的外圆周附近。
21.如权利要求11所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀包括驱动轴插入其中的通孔。
22.如权利要求11所述的旋转式压缩机，其特征在于，第二阀固定在气缸和轴承之间，并包括用于容纳第一阀的定位部分。
23.如权利要求22所述的旋转式压缩机，其特征在于，第二阀具有与第一阀相同的厚度。
24.如权利要求15所述的旋转式压缩机，其特征在于，吸入口还包括定位在第二吸入口和叶片之间的第三吸入口。
25.如权利要求24所述的旋转式压缩机，其特征在于，第三吸入口与叶片顺时针或逆时针相隔大约10度定位。
26.如权利要求24所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀还包括第三开口，该第三开口用于在打开第二吸入口的同时打开第三吸入口。
27.如权利要求24所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀包括第一开口，该第一开口用于在打开第二吸入口的同时打开第三吸入口。
28.如权利要求11所述的旋转式压缩机，其特征在于，阀装置还包括用于控制第一阀转动角度，从而准确地打开相对应的吸入口的控制装置。
29.如权利要求28所述的旋转式压缩机，其特征在于，该控制装置包括：
形成在第一阀处并具有预定长度的弯曲凹槽；及
形成在轴承上并插入到该弯曲凹槽中的止挡件。
30.如权利要求290所述的旋转式压缩机，其特征在于，该弯曲凹槽定位在第一阀的中心附近。
31.如权利要求290所述的旋转式压缩机，其特征在于，该止挡件具有与第一阀相同的厚度。
32.如权利要求29所述的旋转式压缩机，其特征在于，该止挡件具有与弯曲凹槽相同的宽度。
33.如权利要求29所述的旋转式压缩机，其特征在于，该弯曲凹槽在其两末端之间具有30度至120度的角度。
34.如权利要求28所述的旋转式压缩机，其特征在于，该控制装置包括：
形成在第一阀上并在第一阀的径向上突出的突起；及
形成在第二阀上用于可移动地容纳该突起的凹槽。
35.如权利要求28所述的旋转式压缩机，其特征在于，该控制装置包括：
形成在第二阀上并在第二阀的径向上突出的突起；及
形成在第一阀上用于可移动地容纳该突起的凹槽。
36.如权利要求28所述的旋转式压缩机，其特征在于，该控制装置包括：
形成在第二阀上并朝第二阀的中心突出的突起；及
形成在第一阀上用于可移动地容纳该突起的切除部分。
37.如权利要求36所述的旋转式压缩机，其特征在于，该突起和切除部分之间形成一间隙，该间隙根据驱动轴的转动方向打开第一吸入口或第三吸入口。
38.如权利要求36所述的旋转式压缩机，其特征在于，该突起在其两个侧表面之间具有10度至90度的角度。
39.如权利要求36所述的旋转式压缩机，其特征在于，该切除部分在其两个末端之间具有30度至120度的角度。
40.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，还包括向气缸供给将进行压缩的流体的数个吸入管，这些吸入管单独连接到吸入口上。
41.如权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，还包括用于初步存储将要进行压缩的流体、以便对吸入的流体的压缩变化进行缓冲以稳定地将流体供应到吸入口的吸入压力通气口，该吸入压力通气口与这些吸入口连接。
42.如权利要求41所述的旋转式压缩机，其特征在于，该吸入压力通气口容纳包含在所存储的流体中的油。
43.如权利要求41所述的旋转式压缩机，其特征在于，该吸入压力通气口在吸入口附近安装在轴承的下部上。
44.如权利要求41所述的旋转式压缩机，其特征在于，该吸入压力通气口的容积为流体腔容积的100％至400％。
45.如权利要求41所述的旋转式压缩机，其特征在于，该吸入压力通气口通过预定流体通道与吸入管连接，该吸入管供给将进行压缩的流体。
46.如权利要求45所述的旋转式压缩机，其特征在于，该流体通道穿透气缸、阀装置和下轴承。
47.如权利要求11所述的旋转式压缩机，其特征在于，第一阀包括单个开口，当驱动轴在顺时针方向和逆时针方向中的任一方向上转动时，该开口与第一吸入口连通，当驱动轴在顺时针方向和逆时针方向中的另一方向上转动时，该开口与第二吸入口连通。
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