CN101994693A

CN101994693A - 一种高容积比涡旋压缩机

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Publication number: CN101994693A
Application number: CN 201010540775
Authority: CN
Inventors: 王立存; 张贤明; 牟瑛; 陈彬; 陈国强; 李萍
Original assignee: Chongqing Technology and Business University
Current assignee: Chongqing Technology and Business University
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明是一种高容积比涡旋压缩机，属于环保流体机械设备设计理论技术领域。本发明主要包括：动涡盘、静涡盘、十字环、偏心轴。把涡旋型线参数相同、相位差π、基圆中心相距r的动涡盘与静涡盘组装后，可以形成数对封闭的九级月牙形容积腔，其中动、静涡盘涡旋型线是基于泛函通用涡旋型线，当动涡盘中心(基圆中心)绕静涡盘中心(基圆中心)作半径为r的圆周轨道运动时，这些封闭的容积腔数对应地扩大或缩小，由此实现气体的吸入、压缩利排气的目的。低压气体从动涡盘静涡盘的周边缝隙进入吸气腔，经压缩后由静涡盘中心处的排气孔口排出。本发明具有结构简单、体积小、高容积利用率及压缩比、运动平稳、噪音低、不需要润滑油及相关的润滑元件等特点。本发明可广泛应用于汽车空调及冰箱制冷系统。

Description

一种高容积比涡旋压缩机

技术领域：

本发明具体涉及一种高容积比涡旋压缩机，属于环保机械设备设计理论技术领域。

背景技术：

涡旋压缩机是一种用于压缩和制冷的精密机械，它具有结构简单紧凑、高效节能、微震低噪音以及可靠性高等一系列的优点，使得涡旋压缩机在制冷和空调领域的应用有着飞速的发展。如今，涡旋压缩机已被广泛用于中小规模的空调及制冷单元中。但现有技术主要为美、日所垄断，因此，开展拥有我国自主知识产权的涡旋压缩机势在必行。

涡旋压缩机主要由动涡盘、静涡盘、十字环、偏心轴等关键部件构成。工作特点是“公转平动、型线相互共轭、啮合点连续生成”，而涡旋压缩机涡旋型线设计理论是决定涡旋压缩机性能的根本因素，一直是各国学者研究的热点所在，目前，主要集中在单一涡旋型线设计理论的研究。已经研究出的型线主要有圆渐开线、正偶多边形渐开线、线段渐开线、半圆渐开线、代数螺线(Algebraic Spiral)、变径基圆渐开线、包络型线、PMP涡旋型线。而对于涡旋型线的优化研究也集中于单一的特定型线参数优化，确定基圆半径、起始角、涡线圈数、涡线壁厚、涡线节距、涡盘半径等设计参数。传统的涡旋压缩机虽有部件少、噪音低、低振动、高效率等优越性，缺点在于其压缩比、体积利用率远达不到现实要求。

发明内容：

本发明的目的在于克服由传统型线为基础的涡旋压缩机的不足之处，提供一种基于泛函通用涡旋型线的涡旋压缩机，通过三维建模软件对涡旋压缩机关键部件进行建模，具有高压缩效率以及高体积利用率特点。

结构简单运行平稳，低噪音，高压缩效率以及高体积利用率等特点。

本发明是采用下述技术方案实现的：

基于泛函通用涡旋型线级数表达式：

(式中s-型线弧函数，c_k为涡旋型线泛函方程系，k＝1，2，…，n.，为切向角)

(

对于通用涡旋型线集成型线的优化型线，根据通用涡旋型线控制方程理论得动、静涡盘内外壁型线方程的笛卡尔坐标表征为：

(注：其中t为壁厚，它是关于φ的函数，θ为公转角度，X_f，i和Y_f，i为静涡盘内壁型线方程坐标，Xf，o和Yf，o为静涡盘外壁型线方程坐标，X_o，o和Y_o，o为动涡盘外壁型线方程坐标，X_o，i和Y_o，i为动涡盘内壁型线方程坐标)

当a＝3，渐开角α＝π/6时，R_s＝3

；R_g＝3；R_or＝2.5*π；t＝π

则此特殊涡旋型线动、静涡盘内外壁型线方程的笛卡尔坐标表征为：

再利用MATLAB软件编程，通过程序woxuandian得到关于切向角参数

的相应点列，

MATLAB程序如下：

function [x1，y1，x2，y2，x11，y11，x22，y22，xa，ya，xb，yb]＝woxuandian(s，w，a，n)

[x11 y11 x22 y22 xa ya xb yb]＝dan(s，w，a)；

……

plot(x1，y1)

plot(x2，y2)

hold off

通过PRO/ENGINEER中的PART模块生成相应的静、动涡旋型线和涡旋盘，其中根据静、动涡旋盘啮合原理静、动涡旋型线相位差为180°，得到静、动涡旋型线，再分别画出十字环、偏心轴、压缩机壳体等，各图见附图说明。

本发明采用上述技术方案后，主要有以下有益效果：

1.本涡旋压缩机的动、静涡旋型线是基于通用涡旋型线集成型线的优化型线，通过三维建模软件对涡旋压缩机关键部件进行建模，具有高压缩效率以及高体积利用率特点。

2.本涡旋压缩机不需要润滑油及相关的润滑元件。

3.本涡旋压缩机结构简单，运行平稳，噪音低，摩擦力较小，低碳高效。

附图说明：

下面结合附图利实施例对本发明进一步说明

图1曲线方程沿其切向和法向的分解

图2为本发明的静涡盘涡旋型线

图3为本发明的动涡盘涡旋型线

图4为本发明的动、静涡盘涡旋型线啮合图

图5为本发明的涡旋压缩机静涡盘

图6为本发明的涡旋压缩机动涡盘

图7为本发明的涡旋压缩机壳体

图8为本发明的涡旋压缩机十字环

图9为本发明的涡旋压缩机偏心轴承

图10为本发明的涡旋压缩机装配图

图11为本发明的涡旋压缩机运动仿真图

图中：R_s--切向向量；R_g--法向向量；R_or--公转半径；A动涡盘，B偏心轴，C十字环，D吸气孔，E排气孔口，F静涡盘。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。

实施例1

如说明书附图1所示，本涡旋压缩机，主要包括：动涡盘(A)、静涡盘(F)、十字环(C)、偏心轴(B)。其特征在于：动涡盘(A)，静涡盘(F)结构如说明书附图所示，工作原理相同于现有其它型线的压缩机原理：把涡旋型线参数相同、相位差π、基圆中心相距r(r的取值与渐开线节距及壁厚相关)的动涡盘(A)与静涡盘(F)组装后，可以形成数对封闭的月牙形容积腔，当动涡盘(A)中心(指基圆中心)绕静涡盘(B)中心(指基圆中心)作半径为r的圆周轨道运动时，这些封闭的容积腔相对应地扩大或缩小，由此实现气体的吸入、压缩和排气的目的。低压气体从动涡盘(A)静涡盘(F)的周边缝隙进入吸气腔，经压缩后由静涡盘(F)中心处的排气孔口(E)排出。涡旋卷体相互啮合形成数对连续个动态压缩腔。

一种高效涡旋压缩机，其特征是，本涡旋压缩机的动、静涡旋型线是基于通用涡旋型线集成型线的优化型线，具有高压缩效率以及高体积利用率特点。其依据是：

行程容积

内容积比

(注：V_h为行程容积；ε_v为内容积比；

为初始吸所切向角；θ_d为排气时主轴转角；v_d为压缩终了容积) 。

Claims

1.一种高容积比涡旋压缩机，主要包括：动涡盘(A)、静涡盘(F)、十字环(C)、偏心轴(B)，其特征在于：把涡旋型线参数相同、相位差π、基圆中心相距r的动涡盘(A)与静涡盘(F)组装后，可以形成数对封闭的月牙形容积压缩腔，低压气体从动涡盘(A)静涡盘(F)的周边缝隙进入吸气腔，经压缩后由静涡盘(F)中心处的排气孔口(E)排出。

2.根据权利要求1所述的一种高容积比涡旋压缩机，其特征在于：动、静涡旋盘的涡旋型线是基于泛函通用涡旋型线的涡旋盘。

3.根据权利要求1所述的一种高容积比涡旋压缩机，其特征在于：容积比大于现有由其它型线构成的涡旋压缩机容积比，其依据是：

行程容积

内容积比

(注：V_h为行程容积；ε_v为内容积比；为初始吸所切向角；θ_d为排气时主轴转角；v_d为压缩终了容积) 。