CN101900117A

CN101900117A - 一种内啮合转子压缩机

Info

Publication number: CN101900117A
Application number: CN 201010232779
Authority: CN
Inventors: 冯诗愚; 高秀峰; 王赞社; 李云; 顾兆林; 郁永章
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2010-12-01

Abstract

本发明公开了一种内啮合转子压缩机，包括上端板、下端板、内转子、外转子、缸体以及主轴，所述缸体设置于上端板和下端板之间，所述缸体内部偏心地开设一外转子孔，所述外转子置于外转子孔内，所述外转子与外转子孔之间间隙设置，所述缸体上开设有支撑柱通孔，且该支撑柱通孔与外转子孔连通，同时支撑柱通孔内安装有支撑柱，且支撑柱与外转子之间线接触连接。因此，本发明不仅仍然可保证气缸中内外转子正确啮合，从而完成气体的吸气-压缩-排气过程，同时外转子和缸体之间通过支撑柱相隔，支撑柱的位置恰好通过支撑力作用线方向，因此支撑力可大大降低，且支撑柱与外转子外圆柱面为滚动摩擦，摩擦系数大大降低，可靠性大幅度增加。

Description

一种内啮合转子压缩机

技术领域

本发明属于旋转容积式压缩机领域，涉及一种压缩机机体，特别涉及一种内啮合转子压缩机。

背景技术

一般而言，压缩机是一种对气体进行压缩的机械，按照其形态不同可分为容积式和速度式两大类，而容积式又可分为往复式和旋转式，例如前者有往复活塞压缩机、自由活塞压缩机，而后者有滚动转子压缩机、涡旋压缩机和滑片式压缩机等。由于旋转式容积压缩机结构简单、制造成本低、运行可靠性好，因此在很多领域已经取代了往复容积式压缩机。

旋转式容积压缩机用于全封闭制冷系统时，一般包括压缩机机体、壳体、电机和连接结构等部件，而其核心部件是机体，因为气体的压缩主要依靠机体完成，压缩机的功耗和可靠性也是由机体所保证，因此一个机体的好坏基本决定了压缩机性能的优劣。

申请号为00226465.X的专利“高强度、全平衡转子式压缩机”和申请号为01224544.5的专利“齿轮式转子压缩机”公开了一种用于气体输运和增压的内啮合转子压缩机，其主要由内外两个转子组成，内转子和主轴连接在一起，外转子放置在一个和其同心的缸体中，两转子分别绕各自的中心点转动，不存在不平衡惯性质量，因此运转平稳，可以耐受高的压力和压力差。

常规的内啮合转子压缩机机体的剖面如图1所示，其特点在于外转子4′直接放置在常规缸体10′内，与内转子2′构成了可压缩气体的多个容积，当压缩机工作时，由于各工作容积压力的差别，会产生径向气体力，通过外转子4′传递到常规缸体10′上，同理，常规缸体10′也会对外转子4′产生反作用力，即常规缸体10′对外转子4′的支撑力，文献“内啮合摆线转子压缩机缸体支撑力位置研究”(冯诗愚，朱冬生，高秀峰，郁永章，西安交通大学学报，2007.11)对支撑力进行了计算，计算结果显示，支撑力的大小和方向不仅与所压缩介质的压力有关，同时还与各部件的间隙有关，即使间隙选择合理，这个支撑力在每个运行周期中的角度和大小均发生很大的变化。从图1结构可见，外转子4′外圆柱面和常规缸体2′上的外转子孔10a′内圆柱面之间存在速度差，类似于一种滑动轴承的工作方式，虽然通过进油孔10b′引入润滑油填充两者之间的间隙，理论上希望两者不发生直接的金属滑动摩擦，同时通过出油孔10c′将升温后的润滑油排出，带走热量，但是，两者与润滑油之间存在滑动摩擦，特别是随着外转子5′直径的增加或者主轴的转速提升，加之较大的支撑力变化，容易使润滑油膜被破坏，导致外转子4′和缸体产生直接的金属滑动摩擦，从而使压缩机摩擦功耗上升，甚至导致内外转子工作失效甚至损坏，从而使整个压缩机报废。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种更加可靠的内啮合转子压缩机机体组件，防止外转子和缸体之间有害的直接金属接触。

为了实现以上的技术目的，本发明采用以下的技术方案：

一种内啮合转子压缩机，包括上端板、下端板、内转子、外转子、缸体以及主轴，所述缸体设置于上端板和下端板之间，且上端板、缸体以及下端板通过紧固连接件连接成一体，所述缸体内部偏心地开设一外转子孔，所述外转子置于外转子孔内，同时所述外转子与内转子内啮合连接，主轴穿过内转子同心开设的主轴孔放置，且主轴通过轴承支撑在下端板和上端板上，所述外转子与外转子孔之间间隙设置，所述缸体上开设有支撑柱通孔，且该支撑柱通孔与外转子孔连通，同时支撑柱通孔内安装有支撑柱，所述支撑柱的两端通过轴承分别支撑在上端板和下端板上，且支撑柱与外转子之间线接触连接。

进一步地，所述支撑柱与缸体两者轴心的连线与内啮合转子压缩机径向气体力平均方向相同。

进一步地，所述支撑柱为阶梯轴，包括支撑段、上轴承安装段和下轴承安装段，所述支撑段的外径大于上轴承安装段/下轴承安装段的外径，且支撑段与外转子之间线接触连接，另外，所述支撑柱的柱体内偏心地开设润滑油道。

进一步地，所述支撑柱包括支撑轮以及与支撑轮配合连接的支承轴，且所述支撑轮与外转子之间面接触连接。

进一步地，所述支撑柱的两端通过滚动轴承或者滑动轴承支撑在上端板和下端板上。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

采用本发明所述的内啮合转子压缩机结构，不仅仍然可保证气缸中内外转子正确啮合，从而完成气体的吸气-压缩-排气过程，同时外转子和缸体之间通过支撑柱相隔，支撑柱的位置恰好通过支撑力作用线方向，因此支撑力可大大降低，且支撑柱与外转子外圆柱面为滚动摩擦，摩擦系数大大降低，不会产生图1所示结构那样失效的现象，因此可靠性大幅度增加。

附图说明

图1是常规内啮合转子压缩机机体剖视图；

其中：2′为内转子；4′为外转子；10′为缸体；10a′为外转子孔；10b′为进油孔；10c′为出油孔；

图2是本发明的主剖视图；

图3是本发明的I-I向剖视图；

图4是本发明的分解示意图；

其中，1为上端板；1a为支撑柱上轴承孔；1b为排气孔；2为内转子；2a为主轴孔；3为支撑柱；3a为上轴承安装段；3b为下轴承安装段；3c为支撑柱油孔；3d为支撑段；3e为吸油段；4为外转子；5为缸体；5a为支撑柱通孔；5b为外转子孔；5c为上油沟；5d为缸体油孔；5e为下油沟；6为下端板；6a为支撑柱下轴承孔；6b为主轴承孔；6c为吸气孔；6d为回油通孔；8为油盘；9为主轴；9a为驱动段；9b为副轴承面；9c为主轴承面；9d为主轴油孔；30为支撑柱上轴承；31为支撑柱下轴承。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明所涉及一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

如图2至4所示，本发明所述的内啮合转子压缩机，包括上端板1、下端板6、内转子2、外转子4、缸体5以及主轴9，所述缸体5设置于上端板1和下端板6之间，且上端板1、缸体5以及下端板6通过紧固连接件连接成一体，所述缸体5内部偏心地开设一外转子孔5b，所述外转子4置于外转子孔5b内，同时所述外转子4与内转子2内啮合连接，主轴9穿过内转子2同心开设的主轴孔2a放置，且主轴9通过轴承支撑在下端板6和上端板1上，所述外转子4与外转子孔5b之间间隙设置，所述缸体5上开设有支撑柱通孔5a，且该支撑柱通孔5a与外转子孔5b连通，同时支撑柱通孔5a内安装有支撑柱3，所述支撑柱3的两端通过轴承分别支撑在上端板1和下端板6上，且支撑柱3与外转子4之间线接触连接。所述支撑柱3与缸体5两者轴心的连线与内啮合转子压缩机径向气体力平均方向相同。图中所示的支撑柱3为阶梯轴，包括支撑段3d、上轴承安装段3a和下轴承安装段3b，所述支撑段3d的外径大于上轴承安装段3a/下轴承安装段3b的外径，且支撑段3d与外转子4之间线接触连接，另外，所述支撑柱3的柱体内偏心地开设润滑油道，当然，也可以将支撑柱3设置成包含有支撑轮以及与支撑轮配合连接的支承轴的柱形回转体，此时，支撑轮的外壁面与外转子4之间面接触，而支承轴的两端则通过轴承安装在上端板1和下端板6上。所述支撑柱3的两端通过滚动轴承或者滑动轴承支撑在上端板1和下端板6上。

具体地说，本发明主要由上端板1、内转子2、支撑柱3、外转子4、缸体5、下端板6和主轴9构成，缸体5上有一个支撑柱通孔5a，上端板1上有一个支撑柱上轴承孔1a并放置有支撑柱上轴承30，下端板6上有一个支撑柱下轴承孔6a并放置有支撑柱下轴承31，支撑柱上轴承30和支撑柱下轴承31均为滚针轴承，且采用润滑油润滑；所述支撑柱3被放置在上端板1和下端板6之间，支撑柱上轴承安装段3a插入支撑柱上轴承内孔中并与之配合，支撑柱的下轴承安装段3b插入支撑柱下轴承内孔中并与之配合，支撑柱的支撑段3d外壁面与外转子4外圆柱面接触；

缸体5有外转子孔5b，其与缸体5轴线具有一定偏心距离，且直径略大于外转子4外圆柱面直径，外转子4同心放置在外转子孔5b中；所述内转子2中心开设有主轴孔2a，主轴9的驱动段9a插入主轴孔2a中，内转子2也被放置在缸体5中，且内转子2上的齿与外转子4的齿接触啮合；上端板1和下端板6均通过螺钉与缸体5连接；

支撑柱3内部开有偏心的支撑柱油孔3c，下端板6下部通过螺钉连接有油盘8，支撑柱3的吸油段3e伸出下轴承孔并进入油盘8内部；上端板1中心处开设了副轴承孔与主轴9上的副轴承面9b配合，下端板6开设了主轴承孔6b与主轴9的主轴承面9c配合，主轴9也开设了偏心的主轴油孔9d；缸体5上下有与外转子孔5b同心的上油沟5c和下油沟5e，它们的直径大于外转子孔5b直径，缸体5设置了缸体油孔5d，下端板6上设置了回油通孔6d。

本实施例的压缩机机体工作原理为：

内转子2和外转子4通过相互的啮合点与上端板1及下端板6构成多个相互独立的封闭空间，内转子2由插入主轴孔2a的主轴驱动，进而带动外转子4沿其本身的轴线转动，因此所述封闭空间的体积会周期性发生变化；当工作腔与下端板6上开设的吸气孔6c连通后，外界气体进入工作腔，直至工作腔与吸气孔6c脱离完成吸气，当工作腔与上端板1上开设的吸气孔6c连通后，工作腔内气体被排出，直至工作腔与排气孔1b脱离，随着主轴的转动，周期性地完成吸气-压缩-排气过程。当外转子4转动时，其带动支撑柱3转动，径向气体力从外转子4传递到支撑段3d上，再通过支撑柱上轴承30和支撑柱下轴承31传递到缸体5上；主轴转动时，主轴油孔9d从压缩机下部吸入润滑油，用于润滑主轴承面9c和副轴承面9b，部分润滑油被泵入油盘8，支撑柱的吸油段3e伸入油盘8的润滑油中，通过支撑柱油孔3c将润滑油送入支撑柱上轴承30和支撑柱下轴承31，润滑完毕的润滑油流经上油沟5c和下油沟5e在缸体油孔5d汇集，并通过回油通孔6d返回油盘8中；此外，轴承盖板可防止润滑油直接流出支撑柱上轴承30。

如上所述，本发明所述的内啮合转子压缩机机体在支撑力大小及方向变化幅度较大时，仍然能保证外转子4和缸体5不会发生直接的金属滑动摩擦，且所有运动副之间均为滚动摩擦，大大降低了摩擦功耗，可提高压缩机的性能系数。

上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求书内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。

Claims

1.一种内啮合转子压缩机，包括上端板、下端板、内转子、外转子、缸体以及主轴，所述缸体设置于上端板和下端板之间，且上端板、缸体以及下端板通过紧固连接件连接成一体，所述缸体内部偏心地开设一外转子孔，所述外转子置于外转子孔内，同时所述外转子与内转子内啮合连接，主轴穿过内转子同心开设的主轴孔放置，且主轴通过轴承支撑在下端板和上端板上，其特征在于，所述外转子与外转子孔之间间隙设置，所述缸体上开设有支撑柱通孔，且该支撑柱通孔与外转子孔连通，同时支撑柱通孔内安装有支撑柱，所述支撑柱的两端通过轴承分别支撑在上端板和下端板上，且支撑柱与外转子之间线接触连接。

2.根据权利要求1所述的内啮合转子压缩机，其特征在于，所述支撑柱与缸体两者轴心的连线与内啮合转子压缩机径向气体力平均方向相同。

3.根据权利要求1或2所述的内啮合转子压缩机，其特征在于，所述支撑柱为阶梯轴，包括支撑段、上轴承安装段和下轴承安装段，所述支撑段的外径大于上轴承安装段/下轴承安装段的外径，且支撑段与外转子之间线接触连接，另外，所述支撑柱的柱体内偏心地开设润滑油道。

4.根据权利要求1或2所述的内啮合转子压缩机，其特征在于，所述支撑柱包括支撑轮以及与支撑轮配合连接的支承轴，且所述支撑轮与外转子之间线接触连接。

5.根据权利要求1或2所述的内啮合转子压缩机，其特征在于，所述支撑柱的两端通过滚动轴承或者滑动轴承支撑在上端板和下端板上。