CN101235818A - 同步旋转流体压缩装置 - Google Patents

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鞠昌明
贲爱民
吴永红
张贤高
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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Abstract

同步旋转流体压缩装置是一种既没有不平衡的惯性力，也不需要进气阀，能够减少流动阻力的损失，机器运转平稳，而且能够减少摩擦磨损，提高效率的同步旋转流体压缩装置，该装置包括外转子(7)和设置在外转子内并与驱动轴(1)联接的内转子(9)，外转子(7)的两端分别通过两个外转子轴承(4)安装在前偏心座(2)和后偏心座(6)上，内转子(9)分别通过两个内转子轴承(5)安装在前偏心座(2)和后偏心座(6)上，前偏心座(2)和后偏心座(6)分别固定在壳体(3)的两端，内转子的外壁与外转子的内壁始终相切，在内转子与外转子之间形成一个工作腔(10)；内转子的凸台(91)插在旋塞(8)的插槽内，旋塞(8)安装在外转子上。

Description

同步旋转流体压缩装置
技术领域
本发明涉及一种同步旋转流体机械(包括压缩机和泵)，属于流体机械制造的技术领域。
背景技术
目前广泛使用的流体机械包括：往复式压缩机、往复式水泵、往复式油泵、滚动转子压缩机、滑片压缩机、涡旋压缩机以及叶片泵等。
往复式压缩机及往复式水泵和往复式油泵由于难以平衡的惯性力，振动大，转速低，体积大。另外其运动的活塞与静止的缸套之间存在着较大的相对运动速度，摩擦磨损严重。滚动转子压缩机和滑片压缩机以及叶片泵的缸套均是静止的，在运动过程中它与转子的外表面啮合点以很大的相对速度移动，转子与滑板之间也存在着很大的相对速度，滑片压缩机及叶片泵的滑片在离心力的作用下也与静止的缸套相摩擦，由于相对速度大，所以摩擦摩损十分严重，产生较大的磨损和能量损失，因此使用寿命短、效率低。对于涡旋压缩机由于静盘与动盘之间存在着较大的相对速度，且工艺复杂，加工精度要求高。上述类型的压缩机及泵有一个共同的问题，就是摩擦磨损严重、能量损失大、泄漏大、效率低；或者是加工工艺复杂、精度要求高、导致成本高。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种既没有不平衡的惯性力，也不需要进气阀，能够减少流动阻力的损失，机器运转平稳，而且能够减少摩擦磨损，提高效率的同步旋转流体压缩装置。
技术方案：本发明的同步旋转流体压缩装置包括外转子和设置在外转子内并与驱动轴联接的内转子，外转子的两端分别通过两个外转子轴承安装在前偏心座和后偏心座上，内转子分别通过两个内转子轴承安装在前偏心座和后偏心座上，前偏心座和后偏心座分别固定在壳体的两端，内转子的外壁与外转子的内壁始终相切，在内转子与外转子之间形成一个工作腔；内转子的凸台插在旋塞的插槽内，旋塞安装在外转子上，内转子上的凸台可以在旋塞的插槽中限幅移动，旋塞可以在外转子的旋塞孔中限幅旋转。将流体进入工作腔的进气口设在内转子上，将流体排出工作腔的排气口设在外转子上，并且在排气口上还设有排气单向阀。外转子与内转子轴心的偏心距为外转子内圆半径与内转子外圆半径之差。驱动轴的旋转中心与壳体的内孔中心同心。内转子的两端设置密封装置，增强系统的密封性能。在后偏心座上设置安全保护装置，增强系统的安全性能。
工作时，将流体进入工作腔的进气口(或进液口)开在内转子上，将流体排出工作腔的排气口(或排液口)开在外转子上，使流体顺着离心力的方向流动，尤其在高速运行时流动阻力更小，并且在外转子上还设有排气(或排液)单向阀。
有益效果：由于本发明的外转子与内转子是同步旋转运动，外转子和内转子完全绕各自的轴线转动，他们之间的相对速度极低，既没有不平衡的惯性力，也不需要进气阀，减少了流动阻力损失，由于本发明采用的内转子上不需要开设安装滑板用的深长槽，因此内转子端面密封很容易解决，同时改进了系统的散热性能。又由于本发明重视了流体离心力对同步旋转流体机械的影响，将流体的进口开在内转子上，将流体的出口开在外转子上，使流体顺着离心力的方向流动，尤其在高速运行时流动阻力更小，真正实现了摩擦磨损少，机械效率高。另外该同步旋转流体机械加工简单，易于形成大批量生产。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的整体结构示意图。
以上的图中有：驱动轴1、前偏心座2、壳体3、排气孔31、外转子轴承4、内转子轴承5、后偏心座6、进气孔61、外转子7、旋塞孔71、排气口72、排气单向阀73、旋塞8、内转子9、凸台91、进气口92、工作腔10。
具体实施方式
下面以压缩机为例结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明包括外转子7和设置在外转子内并与驱动轴1联接的内转子9，外转子7分别通过外转子轴承4安装在前偏心座2和后偏心座6上，内转子9分别通过内转子轴承5安装在前偏心座2和后偏心座6上，前偏心座2和后偏心座6分别固定在壳体3的两端，内转子9的外壁和外转子7的内壁始终相切，内转子9的凸台插在旋塞8的插槽内，旋塞8安装在外转子7上，内转子9上的凸台可以在旋塞8的插槽中限幅移动，旋塞8可以在外转子7的旋塞孔71中限幅旋转。在外转子7上开有排气口72，其位置靠近内转子9凸台91且在与内转子9旋转方向一致的一侧，在内转子9上开有进气口92，其位置靠近内转子9凸台91且在与内转子9旋转方向相反的一侧，进气口92始终通过内转子9内腔与后偏心座6上的进气孔61相连通，在排气口72处可设置排气单向阀73，排气孔31设置在壳体3上，也可设置在后偏心座6上，驱动轴1的旋转中心与壳体3的内孔中心同心。
采用的技术方案是：包括壳体以及与壳体连为一体的偏心座，在壳体和偏心座构成的内腔里，设置有外转子，外转子上装有带插槽的旋塞，在外转子内设置有与驱动轴相连的内转子，内转子上的凸台可以在外转子上的旋塞中限幅移动，旋塞可以在外转子的孔中限幅旋转。其特点是外转子和内转子分别通过轴承安装在偏心座上，并且内转子的外壁和外转子的内壁始终相切，偏心座的偏心距为外转子内圆半径与内转子外圆半径之差。
工作时，当驱动轴1带动内转子9转动时，内转子9则通过其上的凸台91和设置在外转子7上的旋塞8带动外转子7转动，由于外转子7的内壁始终与内转子9的外壁相切，因此，内转子9的外壁和外转子7的内壁就构成了一个月牙形的工作腔10，而内转子9上的凸台在运转过程中又把月牙形的工作腔10分隔成进气腔和排气腔两部分，顺着内转子9凸台91运动方向一侧的为排气腔，逆着内转子9凸台91运动方向的一侧为进气腔。
当内转子9上的凸台越过内转子9的外壁和外转子7的内壁的切线后，进气腔的容积逐渐增大，外部气体通过后偏心座6上进气孔61进入内转子9的内腔，再经过进气口92进入进气腔；与此同时，排气腔的容积则逐渐变小，气体被压缩，当其压力达到或超过排气口外侧压力时，排气开始。
当内转子9上的凸台再次到达内转子9的外壁和外转子7的内壁的切线时，进气腔的容积增到最大，进气过程结束；与此同时，排气腔的容积减至最小，排气过程也结束，完成一个工作循环。接着又开始运行下一个工作循环。
由于进气过程与排气过程同步进行，其进气和排气的流速降低，因而流动损失也大大降低，流动损失约为往复式压缩机的一半，容积效率得到显著提高，又由于内转子9和外转子7同步旋转，外转子7内壁与内转子9外壁相对运动速度极低，几乎为零，内转子9凸台与旋塞8以及内转子9和外转子7端面的相对运动速度也很低，所以摩擦磨损很小，易损件也就很少，因此体积较往复式压缩机减少50-60％，重量约减轻60％左右，指示效率比活塞式提高30-40％。
由于两个旋转体分别绕各自的旋转中心转动，因此没有不平衡力，由于材料的不均匀造成的旋转惯性力不平衡，完全可以从结构上来解决。另外主要零部件的表面几何形状为圆柱面和平面，因此加工精度很容易保证，便于利用高效率的机床和组织流水线生产，也易于装配和检修。

Claims (6)

1、一种同步旋转流体压缩装置，其特征在于该装置包括外转子(7)和设置在外转子(7)内并与驱动轴(1)联接的内转子(9)，外转子(7)的两端分别通过两个外转子轴承(4)安装在前偏心座(2)和后偏心座(6)上，内转子(9)分别通过两个内转子轴承(5)安装在前偏心座(2)和后偏心座(6)上，前偏心座(2)和后偏心座(6)分别固定在壳体(3)的两端，内转子(9)的外壁与外转子(7)的内壁始终相切，在内转子(9)与外转子(7)之间形成一个工作腔(10)；内转子(9)的凸台(91)插在旋塞(8)的插槽内，旋塞(8)安装在外转子(7)上，内转子(9)上的凸台(91)可以在旋塞(8)的插槽中限幅移动，旋塞(8)可以在外转子(7)的旋塞孔(71)中限幅旋转。
2、根据权利要求1所述的同步旋转流体压缩装置，其特征在于将流体进入工作腔(10)的进气口(92)设在内转子(9)上，将流体排出工作腔的排气口(72)设在外转子(7)上，并且在排气口(72)上还设有排气单向阀(73)。
3、根据权利要求1所述的同步旋转流体压缩装置，其特征在于外转子(7)与内转子(9)轴心的偏心距为外转子内圆半径与内转子外圆半径之差。
4、根据权利要求1所述的同步旋转流体压缩装置，其特征在于驱动轴(1)的旋转中心与壳体(3)的内孔中心同心。
5、根据权利要求1所述的同步旋转流体压缩装置，其特征在于内转子(9)的两端设置密封装置，增强系统的密封性能。
6、根据权利要求1所述的同步旋转流体压缩装置，其特征在于在后偏心座(6)上设置安全保护装置，增强系统的安全性能。
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