CN1014256B - 流体压缩机 - Google Patents

Abstract

一种流体压缩机，包括安装固定在定子上的壳体，被配置在此壳体内部，和定子一道构成驱动部分的转子，被配置在壳体内，依靠转子有可能转动的汽缸，沿此汽缸轴向偏心地延伸配置，使其一部分和汽缸内周表面相接触的圆柱形的回转体，能自由滑进滑出地嵌入在此回转体外周上设置的螺旋状槽内，把回转体和汽缸间的空间划分成多个工作室的螺旋状叶片。

Description

本发明涉及流体压缩机，尤其涉及压缩制冷循环的制冷介质气体的流体压缩机。

各种诸如往复式和回转式的传统压缩机已为该技术领域的人熟知。这些传统压缩机，其驱动装置的结构，例如把回转力向压缩部件传递的曲轴的结构以及压缩部分的结构复杂，压缩机采用的零部件数量多。此外，为了改善传统压缩机效率，还必需在其排放侧安置逆止阀。然而，由于在此逆止阀的进出口两侧的压力差大，因而经常有气体从阀门漏泄，从而使压缩效率降低。而为了解决这个问题，有必要维持高的结构零件的尺寸精度和安装精度，这又会使制造成本提高。

美国专利文献U.S.P.No.2，401，189公开了一种螺旋泵，在该泵具有一柱状回转部件，它被安装在一套筒中，在此回转部件的表面上构成一螺旋形槽，一螺旋形叶片滑动安装在此螺旋槽内，通过使此回转部件回转，使被封闭在该回转部件外表面和该套筒的内表面之间的由该相邻两圈叶片限定的流体从该套筒的一端向另一端传送。

此螺旋泵能输送流体，但对流体不具有压缩作用。同时为了使被传送中的流体受到密封，必需使叶片的外表面和套筒的内表面经常保持接触。然而在回转部件回转中，因叶片自身在槽中的变形而不能使其在槽中顺利滑动。由于这些原因，很难保持叶片外表面和套筒内表面的滑动接触，也就是很难使流体得到满意的密封。因此这种螺旋泵的结构不能进行压缩运行。

本发明就是注意到以上这些问题而提出，其目的在于提供一种 构造简单压缩效率高，同时使部件制造和装配容易的流体压缩机。

为了达到上述目的，本发明流体压缩机具备：略呈圆筒形的壳体;具有吸入端和排出端，配置在上述壳体内并能自由回转的汽缸;沿汽缸的轴方向，且偏心地设置在此汽缸内，在使其一部分和上述汽缸内周表面相接触状态下能相对上述汽缸自由回转的圆柱形回转体，在此回转体的外周表面上形成螺旋状延伸槽，且使此槽的导程或节距从上述汽缸的吸入端向着排出端慢慢变小;螺旋形叶片，它要能沿上述槽的深度方向自由滑动地嵌入上述槽内的同时，其外表面和上述汽缸内周表面紧贴住，把上述汽缸内周表面和回转体的外周表面间形成的空间划分成多个工作室;驱动机构，包含固定装设在上述壳体外周围的定子和设置在上述壳体内且固定在上述汽缸上的转子，它使上述汽缸和回转体作相对回转，从而使流入上述工作室的流体从汽缸的上述吸入端朝向汽缸的排出端依次输送。

对附图的简单说明。

图1至图6D是表示有关本发明第一实施例的流体压缩机，图1为表示上述压缩机总体剖面图，图2为回转体的轴侧图，图3为叶片的轴侧图，图4为沿图1Ⅳ-Ⅳ线的剖面图，图5A～图5D是分别表示制冷介质气体压缩过程的剖面图，图6A～图6D是分别表示在上述压缩过程中汽缸和回转体相对位置的剖面图，图7为表示有关本发明第二实施例流体压缩机剖图图。

以下参照附图对本发明实施例作详细说明。

图1是表示把本发明用于将冷冻循环的制冷介质气体进行压缩的压缩机的实施例。

压缩机具备圆筒形壳体10，和设置在此壳体内的压缩部分12，以及作为驱动此压缩部分的驱动机构的电动机部分14。电动机部分14含有固定设置在壳体10的外周表面上的环状定子16和设置在壳体内的定子内侧的环状转子18。将转子18同轴设置在壳体10 内，使转子外周表面和壳体内周表面间保持一定间隙而面对面设置。此外，这样由于在定子16和转子18间存在壳体10的壁和间隙，也就是电动机间隙，因此，作为电动机部分希望采用直流电动机。

压缩部分12具有设置在壳体10内的汽缸20，且使转子18同轴地固定设置在此汽缸的外周表面上。用分别固定设置在壳体10两端的轴承21，22使汽缸20的两端受到支承并可自由回转的同时，使此两端闭塞而气密。尤其是使汽缸20的右端部，也就是吸入端部能自由回转地嵌合在轴承21的周表面部21a上，使汽缸左端部，即排出端部能自由回转地嵌合在轴承22的周表面部22a上。因此，使汽缸20和固定在其上的转子18通过轴承21，22被同轴支承在定子16和壳体10上。此外，将端板19a，19b分别固定在壳体10的两端上，使壳体的两端用这些端板和轴承来塞住并得到气密。

把具有直径比汽缸内径小的圆柱形回转杆件24沿汽缸的轴方向配置在汽缸20内。将杆件24配置成使其中心轴线A相对汽缸20的中心轴线B仅具有偏心距离e的同时，使其外周表面的一部分和汽缸的内周表面相接触。并且分别使回转体24的右端部和其左端部能自由回转地插入在轴承21，22上形成的轴承孔21b，22b内。由于使这些轴承孔21b，22b位于相互同轴位置上的同时，还形成使其相对于汽缸20的中心轴线仅具有偏心距离e。因此，用轴承21，22使杆件24能自由回转地支承在相对汽缸20的规定位置上。

此外，如图1所示，在杆件24的右端部的外周面上形成结合槽26，在此结合槽内插入从汽缸20的内周表面上伸出的驱动销28，该驱动销可沿汽缸径向自由进退。因此，当接通电动机部分12的电源，使汽缸20和转子18成为一体地被回转驱动时，汽缸的回转力通过销28而传递给杆件24。其结果，使回转体24在其一部分与汽缸和20的内表面相接触状态下在汽缸内进行回转。

如图1和图2所示，在回转杆件24的外周表面上形成沿杆件两端延伸的螺旋状槽30。并且，由图2可知，且使槽30的节距从汽缸20的右端朝向左端，也就是从汽缸的吸入侧朝向排出侧慢慢变小。使由图3所示的螺旋形叶片32嵌合在槽30内。并且，使叶片32的厚度和槽30的宽度大体一致，能使叶片的各部沿杆件24的径向相对槽30自由进退。此外，使叶片32的外周表面在紧贴汽缸20的内周表面的状态下沿汽缸的内周表面滑动。此叶片32是用特氟隆（商品名）等弹性材料制成，通过利用其弹性将其旋入安装在槽30内。

并且，用叶片32把汽缸20的内周表面和回转体24的外周表面间的空间分隔成多个工作室34。各工作室34由相邻两圈叶片来规定，且如图4所示那样，形成从回转体24和汽缸20的内周表面的接触部到下一接触部止沿叶片延伸约呈新月形状。从而使工作室34的容积随着从汽缸20的吸入侧向排出侧行进而慢慢变小。

如图1所示，在轴承21上形成沿汽缸20的轴向延伸贯穿的吸入孔36。使此吸入孔36的一端向着汽缸20的吸入侧内开口，使其另一端和冷冻循环的吸入管38相连接。在轴承22上形成沿汽缸20的轴向延伸的排出孔40。使此排出孔40的一端向着汽缸20的排出侧内开口，使其另一端向着在轴承22内形成的室37内开口。使此室37和与壳体10的端板19b相连接的冷冻循环的排出管42相连接。

在图1中，44是表示放置在轴承21的轴承孔21b内的滚珠，使此滚珠和杆件24的右端相接触，起到推力轴承的作用。

接下来，对由以上构成的压缩机的动作进行说明。

首先，接通电动机部分12的电源，使转子18回转，和此转子连成一体的汽缸20也回转。同时，使回转杆件24在其一部分和汽缸20的内周表面相接触状态下受到回转驱动。这样，杆件24和汽 缸20的相对回转运动是由销28和结合槽26形成的限制机构来确保的。并且使叶片32也和杆件24一起回转。

由于让叶片32在使其外周表面和汽缸20的内周表面相接触状态下进行回转，因此，使叶片32的各部分随着靠近回转体24的外周表面和汽缸20的内周表面的接触部而被推向槽30内，并随着从接触部离开而向着从槽离开方向移动。另一方面，当压缩部件14动作时，经吸入管38和吸入孔36使制冷介质气体被吸入汽缸20内。此气体首先被封闭在位于吸入端的工作室34内。而且如图5A～5D以及图6A～6D所示，随着回转体24的回转，使上述气体在被封闭在相邻两圈叶片间内的状态下被依次向排出侧的工作室输送，而且由于工作室34的容积随着从汽缸20的吸入侧向排出侧行进而慢慢变小，因此使制冷介质气体在向着排出侧被输送期间逐步受到压缩。受到压缩的制冷介质气体从轴承22上所形成的排出孔40向室37内排出，进而通过排出管42回到制冷循环系统中去。

若根据以上那样构成的压缩机，由于使在回转体24上形成的槽30按照使其节距从汽缸20的吸入侧朝向排出侧慢慢变小那样形成。也就是使由叶片32分隔的工作室34的容积向着排出侧慢慢变小那样形成。因而能使制冷介质气体在从汽缸20的吸入侧向排出侧被输送期间受到压缩。此外，由于制冷介质气体是在被封闭在工作室34内的状态下被输送且受到压缩，因此，即使在压缩机排出侧不设置逆止阀的情况下，也能进行气体的高效率压缩。

由于能省去逆止阀，故可谋求简化压缩机的构造和减少其备品数目。此外，还由于是用压缩部分14的汽缸20将电动机部分12的转子18支承住，因此没有必要设置为支承转子的专用回转轴和轴承等，从而有可能进一步简化压缩机的构造和进一步削减部件数。

汽缸20和回转杆件24是在相互朝同一方向进行回转的状态下相互接触。因此，这些构件间产生的摩擦小，使能分别顺利回转，其 结果是产生的振动和噪音均小。

压缩机的输送容量要由叶片32的最初的节距，也就是位于汽缸20的吸入侧的工作室34的容量来决定。根据本实施例，是使叶片32的节距从汽缸20的吸入侧向着排出侧慢慢变小。因此把本实施例和具有相同圈数，且具有沿回转杆件全长为等节距的叶片的场合相比，若采用本实施例，由于能将叶片最初的节距取得大，其结果，能使压缩机的输送容量大。换言之，能获得高效率的压缩机。

此外，采用本实施例，是把用来支承汽缸20的两端部的轴承21\，22嵌合在圆筒状壳体10的两端部内。因此，只要将轴承21，22安装在壳体10上就能使两个轴承的中心线重合或同心。因此，即使使壳体10内周表面的加工精度例如和原来的一样，也能使两轴承21，22具有较好的同心精度。

电动机部分16的定子14是被设置在壳体10的外侧。因此，只需要将壳体10作成能容纳转子18的汽缸20的大小就可以。因此，和具有能容纳整个电动机部分12和压缩机部分14的密闭壳体的压缩机相比，能使压缩机总体小型化的同时，还能构成所谓封闭型的压缩机。

此外，由于是将轴承21，22分别设置在电动机部分12和压缩机部分14的两端，故在压缩机驱动中轴承上所受的作用力相互抵消。因此使轴承21，22上承受的负荷小，从而可使用小型轴承，其结果是能进一步促成压缩机的小型化。

本发明也不仅限于上述实施例，在本发明范围内可以有种种变形。

例如，如图7所示，也可以用挤压加工，形成壳体10，并使壳体的一端形成半球状封闭。但是，在此场合，为了容易使轴承21，22同心，将壳体10内的轴承21，22间的部分制成圆筒形状。

此外，本发明流体压缩机也不限于制冷介质气体的压缩，也适 用于对其它流体的压缩。

Claims (6)

1、一种流体压缩机，包括密闭圆筒形壳体10，通过支承机构设置在上述壳体内，具有吸入端和排出端的汽缸20，沿汽缸20轴向且相对汽缸20轴向偏心设置在汽缸20内，其外周表面上具有从汽缸吸入端向排出端延伸的螺旋形槽30的圆柱形回转体24，使沿上述槽30的深度方向自由滑动地嵌合在上述槽30内，具有和上述汽缸内周表面密切接触的外周表面，把上述汽缸20的内周表面和回转体24的外周表面间的空间划分成多个工作室的螺旋形叶片32，使上述汽缸20和回转体24进行相对回转，把从上述汽缸20的吸入端流入工作室的流体依次向汽缸20的排出端工作室传送的驱动装置，其特征在于使上述槽30的节距从汽缸20的吸入端向其排出端逐渐变小的同时，将上述驱动装置的转子18固定在汽缸20的外周表面上，将定子16固定在壳体10的外周表面上。

2、根据权利要求1所述的流体压缩机，其特征在于上述支承机构包括嵌装在上述壳体的一端上，使上述汽缸的吸入端能自由回转地受到支承的第一轴承21，和嵌装在上述壳体的另一端上，使上述汽缸的排出端能自由回转地受到支承的第二轴承22，并用上述第一和第二轴承将上述汽缸支承成和上述壳体同轴，而且和壳体内周表面隔开规定间隔。

3、根据权利要求1或2所述的流体压缩机，其特征在于将上述转子18制造成环状，将其固定设置在上述汽缸外周表面上，使与汽缸同轴的同时，且和壳体内周表面隔开规定距离。

4、根据权利要求1或2所述的流体压缩机，其特征在于将上述回转体24的一端能自由回转地支承在上述第一轴承21上，将其另一端能自由回转地支承在上述第二轴承22上。

5、根据权利要求4所述的流体压缩机，其特征在于上述第一、第二轴承分别具备能使上述汽缸的对应端部自由回转地嵌合的外周部，和能使上述回转体的对应端部自由回转地插入的轴承孔（21b，22b）。

6、根据权利要求2所述的流体压缩机，其特征在于上述第一轴承21上具有能从上述壳体10的外方将流体引入上述汽缸20的吸入端内的吸入孔36，上述第二轴承上具有把在上述汽缸20内进行压缩的流体向上述壳体10的外方排出的排出孔40。

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