CN101608695A

CN101608695A - 旋转阀

Info

Publication number: CN101608695A
Application number: CNA2009100894041A
Authority: CN
Inventors: 李海冰; 姜琳
Original assignee: Shenzhen Chinese Academy Of Sciences Lihan Thermoacoustic Technology Engineering Research Center Co
Current assignee: In the letter of Keli (Shenzhen) Cryogenic Technology Co.
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: CN101608695B

Abstract

本发明公开了一种旋转阀，包括转子，转子内的空腔与设置在转子端部的脉冲端气口连通，作为高压或低压气体的输出通道；转子表面设置有与空腔连通的转子进气孔，转子间隙设置在转子外壳内；转子外壳上设置有低压通气孔和高压通气孔，转子转动时，转子进气孔交替与低压通气孔和高压通气孔连通；转子外壳固设在旋转阀外壳上，旋转阀外壳上设置有与低压通气孔连通的低压气体缓冲槽，以及与高压通气孔连通的高压气体缓冲槽，高压气体缓冲槽连通有高压气体进气口，低压气体缓冲槽连通有低压气体通孔。本发明实施例旋转阀的结构和加工工艺简单，组装便利，可有效提高旋转阀运行的稳定性和可靠性。

Description

旋转阀

技术领域

本发明涉及制冷机制造技术，特别是涉及一种无接触式的旋转阀。

背景技术

在回热式制冷机系统中，旋转阀用于产生具有一定频率的高压和低压气流，以满足制冷机中所需的波动压力。最早用于制冷机系统的旋转阀为接触式旋转阀，又称作平面旋转阀。该种旋转阀的转子端面和定子间紧密接触，以满足密封的需要，但是，这种结构的旋转阀存在电机功率、体积和质量较大等技术问题。并且，由于定子和转子有着很强的机械接触，易产生磨损，而产生的磨损颗粒又会降低旋转阀的寿命，磨损颗粒进入制冷机后，还会降低制冷机的性能。

现有技术一提出了一种无接触式旋转阀。图1A为现有技术一中无接触式旋转阀的结构示意图；图1B为图1A中A-A向的剖视图。具体地，如图1A和图1B所示，该旋转阀包括定子100、转子200、密封盖300以及驱动转子旋转的电动机400，其中，定子100和转子200之间具有较小的间隙，在旋转阀运行中，该较小的间隙间气体外露可近似为0，因此，可起到密封的作用，实现旋转阀的无接触式工作。为保持平衡，该旋转阀的定子上采用双管道对称布置方式开设有二个高压进气口500和二个低压进气口600，转子200内设置有气体流道700。由于定子和转子不接触，功率较小的电动机就可以驱动该旋转阀，同时该旋转阀体积小、质量轻、使用寿命较长，但是，现有技术一中的无接触式旋转阀的结构在高压和低压切换时阻力较大，旋转阀运行的稳定性较差，且旋转阀采用双管道对称方式设置二个高压进气口和二个低压进气口，进气口管道数量多，结构复杂，而且需要提高高压和低压的切换频率时，需要增加进气口的数量。

现有技术二也提出了一种无接触式旋转阀。图2为现有技术二中无接触式旋转阀中转子和定子立体结构示意图。如图2所示，该旋转阀中的转子200上开设高压气体缓冲腔201和低压气体缓冲腔202，且在定子100上对称设置有气槽101，同时，在转子的高、低压气体缓冲腔上还设置有缺口203。该种结构的旋转阀可有效降低旋转阀运行中高压和低压间的切换阻力，降低了高压进气口和低压进气口的管道数量，通过设置在高、低压气体缓冲腔的缺口可有效提高高低压气体的切换频率。但是，现有技术二中的转子和定子的结构复杂，加工工艺要求较高，其加工精度难以保证，且旋转阀运行的稳定性仍旧较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转阀，通过对旋转阀的结构进行改进，在提高旋转阀运行稳定性同时，可有效简化旋转阀的结构，简化旋转阀的加工工艺。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋转阀，包括转子，所述转子内的空腔与设置在所述转子端部的脉冲端气口连通，作为高压或低压气体的输出通道；所述转子表面设置有与所述空腔连通的转子进气孔，所述转子间隙设置在转子外壳内；所述转子外壳上设置有低压通气孔和高压通气孔，所述转子转动时，所述转子进气孔交替与所述低压通气孔和高压通气孔连通；所述转子外壳固设在旋转阀外壳上，所述旋转阀外壳上设置有与所述低压通气孔连通的低压气体缓冲槽，以及与所述高压通气孔连通的高压气体缓冲槽，所述高压气体缓冲槽连通有高压气体进气口，所述低压气体缓冲槽连通有低压气体通孔。

其中，所述转子进气孔为沿径向开设在所述转子表面的通孔。所述低压通气孔为沿径向开设在所述转子外壳表面的通孔，和/或所述高压通气孔为沿径向开设在所述转子外壳表面的通孔。所述高压气体缓冲槽和/或低压气体缓冲槽为设置在所述旋转阀外壳内表面的环形槽。所述低压气体通孔包括设置在所述旋转阀外壳端部的多个通孔。所述高压气体进气口设置在所述旋转阀外壳的侧面，与高压气体供应装置连接。所述转子与脉冲端气口相对的另一端连接有用于带动所述转子转动的电机。

本发明提供了一种无接触式的旋转阀，通过对旋转阀的结构进行改进，将高压气体缓冲槽和低压气体缓冲槽设置在旋转阀外壳上，高压气体或低压气体可通过转子外壳上的通气孔进入转子的内腔中，旋转阀的结构简单，组装便利，同时，旋转阀各部件的加工工艺简单，可有效保证旋转阀的加工精度，提高旋转阀运行的稳定性和可靠性。

附图说明

图1A为现有技术一中无接触式旋转阀的结构示意图；

图1B为图1A中A-A向的剖视图；

图2为现有技术二中无接触式旋转阀中转子和定子立体结构示意图；

图3为本发明旋转阀实施例的结构示意图；

图4A为本发明实施例中转子的结构示意图；

图4B为本发明实施例中转子的剖面示意图；

图5A为本发明实施例中转子外壳的结构示意图；

图5B为本发明实施例中转子外壳的剖面示意图；

图6A为本发明实施例中旋转阀外壳的结构示意图；

图6B为本发明实施例中旋转阀外壳的剖面示意图；

图7A为本发明旋转阀产生高压气体时的剖面示意图；

图7B为旋转阀产生高压气体时转子和转子外壳的剖面示意图；

图8A为本发明旋转阀产生低压气体时的剖面示意图；

图8B为本发明旋转阀产生低压气体时转子和转子外壳的剖面示意图；

图9为本发明旋转阀实际应用的立体结构示意图；

图10为本发明旋转阀实际应用的剖视图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图3为本发明旋转阀实施例的结构示意图；图4A为本发明实施例中转子的结构示意图；图4B为本发明实施例中转子的剖面示意图；图5A为本发明实施例中转子外壳的结构示意图；图5B为本发明实施例中转子外壳的剖面示意图；图6A为本发明实施例中旋转阀外壳的结构示意图；图6B为本发明实施例中旋转阀外壳的剖面示意图。具体地，本实施例旋转阀包括：转子1、转子外壳2、旋转阀外壳3，其中，转子1内部的空腔11与设置在转子下端端部的脉冲端气口12连通，作为高压或低压气体的输出通道；转子1表面设置有与空腔11连通的转子进气孔13，转子1间隙设置在转子外壳2内；转子外壳2上设置有低压通气孔21和高压通气孔22，转子1转动时，转子进气孔13交替与低压通气孔21和高压通气孔22连通；转子外壳2固设在旋转阀外壳3上，旋转阀外壳3上设置有与低压通气孔21连通的低压气体缓冲槽31，以及与高压通气孔22连通的高压气体缓冲槽32，高压气体缓冲槽32连通有高压气体进气口33，低压气体缓冲槽31连通有低压气体通孔34。本实施例技术方案中，旋转阀工作过程中，通过转子1的转动，可在脉冲端气口12处产生高低压脉冲气体。

实际应用中，转子1可通过轴承滑设在转子外壳2内，并使转子1与转子外壳2之间具有一定的间隙，该间隙的大小可设定在合适值，以使转子在转动过程中，通过高压通气孔22进入转子1内的空腔11的高压气体，以及低压通气孔21进入转子1内的空腔11的低压气体，所产生的气体泄露损失较小为准，一般间隙的大小可设置为二十微米左右。

实际应用中，本实施例中的旋转阀外壳3的下端可固设有第一端盖，起到密封作用，同时，将旋转阀外壳3下端的脉冲端气口12通过第一端盖上的出气口输出高低压脉冲，且该第一端盖的出气口可与制冷机等设备连接，用于为制冷机等提供高低压脉冲气体。同时，本实施例中的旋转阀外壳3上端设置有第二端盖，用来密封旋转阀，防止气体泄露。

实际应用中，如图4A和4B所示，转子进气孔13为沿径向开设在所述转子1表面的通孔，即，转子进气孔13由对称设置在所述转子1表面的两个通孔组成。如图5A和5B所示，低压通气孔21为沿径向开设在所述转子外壳2表面的通孔，和/或所述高压通气孔22为沿径向开设在所述转子外壳2表面的通孔。实际应用中，低压通气孔21或高压通气孔22的通孔的数量可根据转子进气孔13的数量对应设置相同数量的通孔，以使得低压气体或高压气体可有效地进入转子1的空腔11内。

实际应用中，如图6A和6B所示，高压气体缓冲槽32和/或低压气体缓冲槽31均可为设置在所述旋转阀外壳3内表面的环形槽。环形槽的设置，使得转子外壳2上的低压通气孔21和/或高压通气孔22会一直与低压气体和/或高压气体连通，可有效保证低压气体和高压气体进入转子1的内腔的连续性，同时，也可有效保证转子转动过程中的稳定性。

实际应用中，如图6B所示，高压气体进气口33可设置在旋转阀外壳3的侧面，与高压气体供应装置连接，通过该高压气体进气口33连续不断的为旋转阀送入高压气体；所述低压气体通孔34可包括设置在所述旋转阀外壳3端部的多个通孔，分别与低压气体缓冲槽31连通。

实际应用中，旋转阀的转子上与脉冲端气口相对的另一端连接有用于带动所述转子转动的电机，通过电机带动转子转动，使得转子在转动过程中，在转子的脉冲端气口处产生高低压脉冲气体。

为对本发明有更好的了解，下面对本发明实施例旋转阀的工作原理进行说明。图7A为本发明旋转阀产生高压气体时的剖面示意图；图7B为旋转阀产生高压气体时转子和转子外壳的剖面示意图；图8A为本发明旋转阀产生低压气体时的剖面示意图；图8B为本发明旋转阀产生低压气体时转子和转子外壳的剖面示意图。在旋转阀工作时，高压气体供气装置通过高压气体进气口33不断地向高压气体缓冲槽32内压入高压气体，且转子1在电机的带动下按一定的转速旋转，在此过程中，转子1下端的脉冲端气口12交替地输出高压气体和低压气体，从而在脉冲端气口12处产生高压脉冲气体，具体地，如图7A和7B所示，当转子1上的转子进气孔13转到与转子外壳2上的高压通气孔22相对，即转子进气孔13与高压通气孔22连通时，高压气体缓冲槽32内的高压气体就会在高压的作用下进入转子1的内腔中，而此时，由于转子进气孔13与低压通气孔21没有连通，因此，转子1内腔中充满高压气体，转子1下端端部的脉冲端气口12输出高压气体；如图8A和8B所示，当转子1上的转子进气孔13转到与转子外壳2上的低压通气孔21相对，即转子进气孔13与低压通气孔21连通时，转子进气孔13与高压通气孔22不连通，无高压气体进入转子1的内腔，转子1内腔中的气体通过转子进气孔13、低压通气孔21、低压气体缓冲槽31和低压气体通孔34与外界的低压气体连通，转子1内腔内充满低压气体，转子1下端端部的脉冲端气口12输出的气体为低压气体，可以看出，转子1在不停的转动过程中，转子1上的转子进气孔13会交替地与转子外壳2上的高压通气孔22和低压通气孔21连通，从而在转子1的内腔内交替存在高压气体和低压气体，并通过转子1下端端部的脉冲端气口12交替产生高压气体和低压气体，输出高低压脉冲气体。

本实施例技术方案中，可通过改变带动转子转动的电机的转速来调节转子的转速，从而改变旋转阀输出的高低压脉冲气体的切换频率；同时，也可根据实际的需要，在转子外壳上交替设置高压通气孔和低压通气孔，提高转子进气孔与高低压通气孔连通的频率，同样可以提高高低压脉冲气体的切换频率。

可以看出，本发明实施例通过对旋转阀的结构进行改进，将高压气体缓冲槽和低压气体缓冲槽设置在旋转阀外壳上，高压气体或低压气体可通过转子外壳上的通气孔进入转子的内腔中，旋转阀的结构简单，组装便利，同时，旋转阀各部件的加工工艺简单，可有效保证旋转阀的加工精度，提高旋转阀运行的稳定性和可靠性。

图9为本发明旋转阀实际应用的立体结构示意图；图10为本发明旋转阀实际应用的剖视图。实际应用中，旋转阀10和电机20均固定在一传动箱30上，电机20的转轴201通过齿轮带动旋转阀10上的转子1转动，在旋转阀10的脉冲端气口12处产生高低压脉冲气体。具体地，当电机20接通电源后其上的转轴201即可带动与其连接的传动主动齿轮301转动，而传动主动齿轮301又可带动与其连接的过桥齿轮302转动，过桥齿轮302可带动与转子1连接的传动从动齿轮303转动，而传动从动齿轮303带动转子1一起转动，转子1在旋转过程中，高压气体会间隔的进入到转子1的内腔中，从而在脉冲端气口12处产生高低压气体脉冲，具体地，高低压气体脉冲的产生原理可参考上述对本发明实施例旋转阀的工作原理的说明。

实际应用中，带动旋转阀的转子转动的电机可以为各种电机，具体地可根据实际的需要选择合适的电机。其中，转子除通过上述齿轮与电机连接外，转子也可通过联轴器与电机连接，具体地连接方式可根据实际的需要而设定，只要可以稳定的带动旋转阀的转子转动即可。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1、一种旋转阀，其特征在于，包括转子，所述转子内的空腔与设置在所述转子端部的脉冲端气口连通，作为高压或低压气体的输出通道；所述转子表面设置有与所述空腔连通的转子进气孔，所述转子间隙设置在转子外壳内；所述转子外壳上设置有低压通气孔和高压通气孔，所述转子转动时，所述转子进气孔交替与所述低压通气孔和高压通气孔连通；所述转子外壳固设在旋转阀外壳上，所述旋转阀外壳上设置有与所述低压通气孔连通的低压气体缓冲槽，以及与所述高压通气孔连通的高压气体缓冲槽，所述高压气体缓冲槽连通有高压气体进气口，所述低压气体缓冲槽连通有低压气体通孔。

2、根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述转子进气孔为沿径向开设在所述转子表面的通孔。

3、根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述低压通气孔为沿径向开设在所述转子外壳表面的通孔，和/或所述高压通气孔为沿径向开设在所述转子外壳表面的通孔。

4、根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述高压气体缓冲槽和/或低压气体缓冲槽为设置在所述旋转阀外壳内表面的环形槽。

5、根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述低压气体通孔包括设置在所述旋转阀外壳端部的多个通孔。

6、根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述高压气体进气口设置在所述旋转阀外壳的侧面，与高压气体供应装置连接。

7、根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于，所述转子与脉冲端气口相对的另一端连接有用于带动所述转子转动的电机。