CN102046980B - 具有不对称端口的螺杆压缩机 - Google Patents

具有不对称端口的螺杆压缩机 Download PDF

Info

Publication number
CN102046980B
CN102046980B CN200980120115.1A CN200980120115A CN102046980B CN 102046980 B CN102046980 B CN 102046980B CN 200980120115 A CN200980120115 A CN 200980120115A CN 102046980 B CN102046980 B CN 102046980B
Authority
CN
China
Prior art keywords
communicated
port
rotor
compression
inhalation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980120115.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102046980A (zh
Inventor
A·利夫森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carrier Corp filed Critical Carrier Corp
Publication of CN102046980A publication Critical patent/CN102046980A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102046980B publication Critical patent/CN102046980B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • 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
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F04C18/165—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type having more than two rotary pistons with parallel axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0021—Systems for the equilibration of forces acting on the pump
    • F04C29/0035—Equalization of pressure pulses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/10—Geometry of the inlet or outlet

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

一种多转子螺杆压缩机包括壳体、恒星转子、以及第一和第二行星转子。第一行星转子与恒星转子互相啮合以限定第一压缩对。第二行星转子与恒星转子互相啮合以限定第二压缩对。第一和第二压缩对被可旋转地安装在壳体中。壳体包括第一端口和第二端口，第一端口的一部分与第一压缩对连通，第二端口的一部分与第二压缩对连通。第一和第二端口的与第一和第二压缩对连通的部分具有不同的几何结构，以便使流过端口的工作流体中的脉动偏移。

Description

具有不对称端口的螺杆压缩机
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月30日提交的名称为“Screw Compressor WithAsymmetric Ports”的美国临时申请No.61/130,511的优先权。
技术领域
本发明涉及螺旋式螺杆压缩机。更特别地，本发明涉及具有三个或更多转子的多转子螺杆压缩机。
背景技术
多转子螺杆式压缩机通常用来压缩用于空调和制冷应用的各种工作流体。多转子压缩机通常包括包围并保护压缩机的内部组件(诸如转子)的壳体。在多转子压缩机中，所述转子通常包括带凸瓣的恒星转子，其与多个相邻带凸瓣的行星转子互相啮合并通常对驱动所述行星转子。互相啮合的恒星转子和每个相邻行星转子充当压缩对；绕着其轴线相对于所述壳体旋转以使工作流体从处于低压的吸入进口移动到处于较高压力的排出出口。工作流体的压缩通常在恒星和行星转子的凹槽和凸瓣(lobe)与外壳之间的空间中发生。这些空间通常称为压缩穴(pocket)。每个压缩穴在该穴随着转子旋转而向吸入端口的一部分打开时接收工作流体。每个压缩对还与至少一个排出端口的一部分连通。每个压缩穴内的工作流体随着转子旋转并且当转子与排出端口对准时被排出。
在流过排出端口之后，工作流体进入排出通道，该排出通道与管道系统互连以将工作流体传输到空调或制冷系统中的其它组件。期望的是，在刚好每个压缩穴向排出端口打开之前的时刻实现每个压缩穴中的工作流体的内部压力等于排出通道中的压力。如果此刻的内部压力不同于排出通道中的压力，则每当每个压缩穴打开时，发生工作流体通过排出端口的快速流动。工作流体的此快速流动允许内部压力和排出通道压力变得均衡。工作流体在此短的均衡时刻期间通过端口的 流速常常远远高于工作流体在被转子通过排出端口排出时的流速。流体流速的这种增加(以及相关联的压力脉动)引起可能妨碍位于系统附近的个人的噪声，并且可以引起各种其它系统组件中的压力脉动和振动，该压力脉动和振动可能损坏这些系统组件。压力脉动还可以降低压缩机的效率。常常难以将内部压力变为等于排出通道压力。这是因为压缩过程结束时的排出通道压力和内部压力之间的差异可以由于许多因素而变，这些因素包括：外部环境条件(包括温度和湿度)、冷凝器尺寸、以及在冷凝器处使用的冷却介质的冷却能力。
同样地，吸入流速的变化也可引起吸入端口上游的吸入通道中的吸入压力脉动和流体流起伏。这些脉动可以导致不期望的噪声和振动，并且还可以有害地影响系统工作效率。
通常，多螺杆压缩机设计包括与多个压缩对相对应并连通的多个吸入端口和排出端口。所述多个吸入端口中的每一个的几何结构(尺寸、形状和布置)是相同的。同样地，每个排出端口的几何结构通常也是相同的。伴随着在恒星传动多转子压缩机中的行星转子通常具有相同的尺寸和螺旋几何结构并且以相同的角速度旋转这一事实，端口的相同几何结构使工作流体从每个压缩穴同时向端口的一部分暴露或“打开”。同样地，每个压缩穴同时向吸入端口的一部分“打开”和“关闭”。此相同的端口设置(porting)是由于吸入端口关于压缩对的对称几何结构以及由公共恒星转子驱动的行星转子的相等角速度而引起的。
因此，在典型的多转子压缩机中，多个压缩穴的同时打开和关闭所具有的不期望的效果是增加了流向和来自通道的工作流体的流速，这是因为多个压缩穴的内部压力同时向通道打开且必须与通道中的压力均衡。因此，当多个压缩穴同时打开时(彼此同相)，通道中的压力脉动的峰值幅度增加。
发明内容
多转子螺杆压缩机包括壳体、恒星转子、以及第一和第二行星转子。第一行星转子与恒星转子互相啮合以限定第一压缩对。第二行星转子与恒星转子互相啮合以限定第二压缩对。第一和第二压缩对被可旋转地安装在壳体中。所述壳体包括第一端口和第二端口，所述第一 端口的一部分与所述第一压缩对连通，所述第二端口的一部分与所述第二压缩对连通。所述第一和第二端口的与所述第一和第二压缩对连通的部分具有不同的几何结构，以便使流过端口的工作流体中的脉动偏移(offsetting)。
附图说明
图1是多转子压缩机的顶部剖视图。
图2A是依照本发明的实施例的沿着图1的线2A-2A截取以示出吸入端口的视图。
图2B是示出本发明的另一实施例的从与图2A相同的位置截取的吸入端口的视图。
图3A是依照本发明的实施例的沿着图3A-3A截取以示出轴向排出端口的视图。
图3B是示出本发明的另一实施例的从与图3A相同的位置截取的轴向排出端口的视图。
图4A是依照本发明的一个实施例的第一径向排出端口的部分示意性概要图，壳体下面的转子以虚线示出。
图4B是依照来自图4A的实施例的第二径向排出端口的部分示意性概要图，壳体下面的转子以虚线示出。
具体实施方式
图1是依照本发明的压缩机10的顶部剖视图，包括转子壳体部12、电动机壳体部14、电动机16、驱动轴18、转子20、排出壳体部22、以及排出壳体盖24。如本领域所已知的，作为电动机传动设计的替代，可以由其它装置来驱动转子20，例如通过将其耦合到发动机。转子20包括恒星转子26、第一行星转子28以及第二行星转子30。电动机壳体部14限定吸入通道32。转子壳体部12限定第一吸入端口34和第二吸入端口36。排出壳体部22限定第一排出端口38和第二排出端口40。第二排出端口40被设置在转子20的相对径向侧(因此观看者从压缩机10的底部剖视图可见第二排出端口40)，因此用虚线示出。排出壳体盖24限定排出通道42。
图1示出本发明的一个实施例，其中压缩机10壳体在各部中被 互连。为了便于压缩机10的内部组件的组装、修理或替换，可以将这些部分离。在其它实施例中，压缩机10由单个壳体组成。转子壳体部12包围转子20。电动机壳体部14包围经由驱动轴18来驱动转子20的电动机16。驱动轴18从电动机壳体部14延伸到转子壳体部12中以使转子20绕着由驱动轴18限定的轴线转动。转子20被可旋转地设置在转子壳体部12中。在图1中，驱动轴18与恒星转子26对准并使其转动。恒星转子26具有螺旋凹槽和凸瓣，其与第一行星转子28和第二行星转子30上的相应螺旋凹槽和凸瓣互相啮合。在此配置中，恒星转子26驱动行星转子28、30以使行星转子28、30沿着与恒星转子26相反的方向旋转。虽然在图1中描绘了两个行星转子，但可以由与多个行星转子互相啮合的单个或多个恒星转子来驱动多于两个的行星转子。
工作流体通过吸入通道32从电动机壳体部14被抽取到转子壳体部12中。工作流体从吸入通道32开始通过转子壳体部12中的吸入端口34和36到达转子壳体部12的包含转子20的那部分中。更具体而言，吸入端口34和36限定通过壳体12的连通路径(其另外径向和轴向地围绕许多转子20)，其允许工作流体从吸入通道32传递至转子20。吸入端口34和36中的每一个的一部分与转子20连通，跟转子20的轴向端部(在一些实施例中，径向部分)相邻。转子20压缩在其之间被抽取的工作流体，并与排出壳体部22中的第一排出端口38和第二排出端口40连通以通过排出壳体部22将工作流体排出到排出通道42。排出端口38和40中的每一个的一部分与转子20连通，跟转子20的径向部分和第二轴向端部相邻。工作流体通过排出壳体部22中的排出端口38和40被排出到排出壳体盖24中的排出通道42。排出通道42与管道(未示出)互连以将被压缩的工作流体输送到空调或制冷系统中的其它组件。
图2A和图2B是从相同角度看的压缩机10的剖面图，其示出在转子26、28和30的上游(由工作流体的流动路径限定)并紧邻其轴向端部的转子壳体部12的内部的不同实施例。恒星转子26和第一行星转子28协作以限定第一压缩对44，其中，在恒星转子26的一部分的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间限定第一多个压缩穴50。通过恒星转子26与第一行星转子28之间的任何相互啮合空间以及第一行星 转子28的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间的空间来限定第一压缩穴50。在图2A和图2B中，第一吸入端口34的与第一压缩对44连通的那部分对应于被用来指示第一压缩穴50的阴影区域，第一压缩穴50直接与第一吸入端口34连通。同样地，恒星转子26和第二行星转子30协作以限定第二压缩对46，其中，在恒星转子26的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间限定第二多个压缩穴52。通过恒星转子26与第二行星转子30之间的任何相互啮合空间以及第一行星转子的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间的空间来限定压缩穴52。在图2A和图2B中，第二吸入端口36的与第二压缩对46连通的那部分对应于也被用来指示第二压缩穴52的阴影区域，第二压缩穴52直接与第二吸入端口36连通。
仍参照图2A和图2B，转子壳体部12被配置为通过其与电动机壳体部14相邻的壁来限定第一吸入端口34和第二吸入端口36。图2A和图2B示出端口34和36的轴向截面。根据压缩机10的实施方式，壳体12可以被配置为限定各种形状、体积容量和尺寸的吸入端口34和36。因此，吸入端口34和36是由壳体12限定的孔口，其允许工作流体通过该孔口从吸入通道32(图1)朝着转子26、28和30传送。
第一吸入端口34的一部分被设置为与转子26和28的进口端部连通。由于图2A和图2B是压缩机10的剖面图，所以第一和第二多个压缩穴50和52被示为围绕第一和第二压缩对44和46的虚线界定区域和阴影区域。由于由转子26、28和30的凹槽和凸瓣与壳体12之间的区域来限定压缩穴50和52，所以压缩穴50和52随着壳体12内的转子26、28和30的旋转而成角度地旋转。然而，不是所有的压缩穴50和52都在同一时刻与吸入端口34和36的部分(在图2A和图2B中指示为阴影区域)连通。这是因为限定吸入端口34和36的壳体12相对于转子26、28和30径向地(且在一些实施例中轴向地)延伸，以与压缩穴50、52中的几个的轴向端部(如果吸入端口34和36沿着转子26、28和30轴向地延伸，则为径向部分)连通。第一吸入端口34的一部分在阴影区域中与第一压缩穴50直接流体连通。在阴影区域中，第一压缩穴50成角度地旋转至与第一吸入端口34对准并连通。第一压缩穴50相对于壳体12的角旋转允许第一压缩穴50 被暴露于第一吸入端口34并向第一吸入端口34“打开”持续有限时间段。同样地，第二吸入端口36的一部分在阴影区域中与第二压缩对46连通，该阴影区域也勾画出第二多个压缩穴52的一部分。在阴影区域中，第二多个压缩穴52成角度地旋转至与第二吸入端口36对准并连通。第二多个压缩穴52相对于壳体12的角旋转允许第二压缩穴52被暴露于第二吸入端口36并向第二吸入端口36“打开”持续有限时间段。
因此，壳体12的几何结构的影响是“妨碍”穴50和52与吸入端口34和36的一部分在它们关于壳体12的角旋转的一部分直接连通。随着每个穴50和52成角度地旋转至与吸入端口34和36的部分连通，每个穴50、52在阴影区域中向吸入端口34和36“打开”。同样地，随着每个穴50和52成角度地旋转至不在阴影区域中与吸入端口34和36的部分连通，则每个穴50、52对吸入端口34和36“关闭”。在每个穴50和52向吸入端口34和36关闭之后，(并且在转子26、28和30的旋转期间的某个点处)，转子26、28和30及壳体12被配置为减小穴50和52的体积，因此将穴50和52内的工作流体压缩至较高压力。工作流体在压缩穴50、52中从吸入端口34、36流到排出端口38、40(图1)。
图2A示出转子壳体部12的截面。在图2A中，吸入端口34和36的与压缩对44和46的轴向端部连通的那部分具有关于彼此不对称的几何结构。此不对称几何结构是由于第一吸入端口34的与压缩对44连通的那部分关于第二吸入端口36的与压缩对46连通的那部分的不同尺寸和形状而引起的。更具体而言，壳体12被配置为使得第一吸入端口34的与第一压缩对44的轴向端部连通的那部分(在图2A和图2B中指示为阴影区域50)大于第二吸入端口36的与第二压缩对46的轴向端部连通的那部分(在图2A和图2B中被指示为阴影区域52)。由于在图2A中，吸入端口34和36的与压缩对44和46连通的那部分的尺寸和形状的差异，在第一多个压缩穴50(其随着恒星转子26和第一行星转子28关于壳体12成角度地旋转)对后沿49下面的第一吸入端口34“关闭”之前，第二多个压缩穴52(其随着恒星转子26使第二行星转子30旋转而关于壳体12成角度地旋转)对后沿48下面的第二吸入端口36“关闭”。两个吸入端口34和36的 与压缩对44和46连通的部分之间的尺寸或/或形状的差异可以是三维的，也可以是二维的。
在另一实施例中，通过在保持同样的端口34和36尺寸和/或形状的同时使转子26、28和30关于壳体12的布置或对准改变来产生吸入端口34和36的与压缩对44和46连通的部分之间的几何结构的不对称。使转子26、28和30关于壳体12的布置或对准改变产生了不对称的几何结构，因为吸入端口34和36开始与转子26、28和30连通的位置(轴向的和/或径向的)将会对于每个吸入端口34和36而言是不同的。因此，为了产生吸入端口34和36与转子26、28和30之间的布置性不对称几何结构，可以使第一和第二行星转子28、30和恒星转子26关于壳体12对准，使得第一吸入端口34被布置为与第二吸入端口36相比径向地距离恒星转子26的旋转轴线(X和Y轴的交叉点)更远。此布置将第一行星转子28的较小轴向部分布置为与第一吸入端口34连通(与第二行星转子30的跟第二吸入端口36连通的轴向部分面对面)。如果吸入端口34和36还关于转子26、28和30轴向地延伸，则还可以通过使第一和第二行星转子28、30和恒星转子26关于壳体12对准使得第一吸入端口34被布置为与第二吸入端口36相比轴向地更加远离恒星转子26的质心，来产生不对称的几何结构。还可以在保持吸入端口36、38的总尺寸的同时相对于第二吸入端口36的与第二压缩对44连通的那部分的形状改变第一吸入端口34的与第一压缩对44连通的那部分的形状来产生几何结构的不对称。
吸入端口34和36的与压缩对44和46连通的部分之间的不对称几何结构影响每个压缩穴50、52(其随着转子26、28和30成角度地旋转而关于壳体12成角度地旋转)在没有对壳体12开始与吸入端口34和36的阴影部分连通的轴向(和/或径向)“妨碍”的情况下旋转的时间。在图2A中，例如，每个压缩穴52通过关于壳体12成角度地旋转而对第二吸入端口36“关闭”，使得在每个压缩穴50在后沿49(由恒星转子26和第一行星转子28的旋转方向限定)后面通过且被壳体12“妨碍”(并因此不与吸入端口34的一部分进行直接连通)之前，压缩穴52在后沿48(由恒星转子26和第二行星转子30的旋转方向限定)后面通过并被壳体12“妨碍”(并因此不与吸入端口36的一部分进行直接连通)。由于行星转子28和30两者以相等的角 速度旋转，所以压缩穴52向第二吸入端口36的部分(由阴影区域52指示)“打开”，持续比压缩穴50向第一吸入端口34的部分(由阴影区域50指示)“打开”更短的时间段。第二吸入端口36的与第二压缩对46连通的较小尺寸还导致恒星转子26周围的第一压缩穴50在第二压缩穴52(通常位于在直径上在第一压缩穴50直径上对面的位置)(通过关于壳体12成角度地旋转使得其被邻近于恒星转子26的壳体12的后沿49妨碍而)“关闭”之前的时间点“关闭”(因为恒星转子26关于壳体12成角度地旋转使得其被邻近于恒星转子26的壳体12的后沿48妨碍)。
图2B示出从与图2A相同的角度看的本发明的另一实施例。类似于图2A，吸入端口34和36的与压缩对44和46连通的部分具有关于彼此不对称的几何结构。此不对称几何结构是由于第一吸入端口34的与第一压缩对44连通的那部分相对于第二吸入端口36的与第二压缩对46连通的那部分的不同尺寸和形状而引起的。更具体而言，壳体12被配置为使得第二吸入端口36的与第二压缩对46的轴向端部连通的部分(在图2A和图2B中指示为阴影区域52)大于第一吸入端口34的与第一压缩对44的轴向端部连通的部分(在图2A和图2B中被指示为阴影区域50)。
由于第一吸入端口34的与第一压缩对44连通的部分具有比第二吸入端口36的与第二压缩对46连通的部分小的尺寸，所以每个压缩穴50在相应压缩穴52通过关于转子壳体12成角度地旋转以在后沿54后面通过来对第二吸入端口36“关闭”之前的时间点通过关于转子壳体12成角度地旋转以在后沿53后面通过而对第一吸入端口34“关闭”。 
吸入端口34和36的与压缩对44和46连通的部分之间的不对称几何结构使得与每个吸入端口34和36相关联的压力脉动的时机偏移。具体而言，在图2A和图2B中，吸入端口34和36的不同尺寸和形状允许每个压缩穴50和52随着压缩对44和46旋转而在不同的时间段“打开”和/或“关闭”。使压缩穴50和52的打开和/或关闭偏移导致压力脉动的峰值幅度减小，并导致吸入通道32中的工作流体流速更均匀，这减小了压缩机10的声音和振动。
图3A和图3B是从相同角度看的压缩机10的剖面图，其示出在 设置于转子壳体部12中的转子26、28和30下游(由工作流体的流动方向限定)的排出壳体部22的内部的不同实施例。在图3A和图3B中，排出壳体部22限定图1的第一排出端口38的第一轴向排出端口38A部，并且排出壳体部22限定图1的第二排出端口40的第二轴向排出端口40A部。
轴向排出端口38A和40A是壳体22中的孔口，其允许工作流体从中通过，从压缩对44和46连通到排出通道42(图1)。更具体而言，第一轴向排出端口38A提供用于高压工作流体离开第一压缩穴58的出口。第二轴向排出端口40A提供用于高压工作流体离开第二压缩穴52的出口。排出壳体部22延伸至紧邻转子26、28和30的轴向端部并邻接转子壳体部12。壳体22关于压缩对44和46的截面形状、尺寸和布置确定了轴向排出端口38A和40A的与压缩对44和46连通的部分的几何结构。
由于图3A和图3B是转子26、28和30的端视图，所以第一多个压缩穴50和第二多个压缩穴52被示为虚线界定区域且被示为转子26、28和30周围的阴影区域。如前文所讨论的，恒星转子26和第一行星转子28协作以限定第一压缩对44，第一多个压缩穴50通过恒星转子26和第一行星转子28之间的任何互相啮合空间而被限定在恒星转子26的一部分的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间，并被限定在第一行星转子28的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间。在图3A和图3B中，第一轴向排出端口38A的与第一压缩对44连通的部分所对应的阴影区域还用来指示第一压缩穴50的与第一轴向排出端口38A直接连通的部分。在该阴影区域中，第一压缩穴50成角度地旋转至与第一轴向排出端口38A对准。第一压缩穴50相对于壳体12的角旋转允许第一压缩穴50被暴露于第一轴向排出端口38A且向第一轴线排出端口38A“打开”持续有限时间段。
同样地，恒星转子26和第二行星转子30协作以限定第二压缩对46，第二多个压缩穴52通过恒星转子26和第二行星转子30之间的任何互相啮合空间而被限定在恒星转子26的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间，并被限定在第一行星转子的凹槽和凸瓣与壳体12的内壁之间。第二轴向排出端口40A的与第二压缩对46连通的部分所对应的阴影区域用来指示第二压缩穴52的与第二轴向排出端口40A直接 连通的部分。在该阴影区域中，第二多个压缩穴52成角度地旋转至与第二轴向排出端口40A对准。第二压缩穴52相对于壳体12的角旋转允许第二压缩穴52被暴露于第二轴向排出端口40A并向第二轴向排出端口40A“打开”持续有限时间段。
图3A示出排出壳体部22的剖面图。在图3A中，轴向排出端口38A和40A的与压缩对44和46连通的部分具有关于彼此不对称的几何结构。此不对称几何结构是由于与压缩对44和46连通的轴向排出端口38A和40A的不同尺寸和形状而引起的。在图3A中，第一轴向排出端口38A的与第一压缩对44的轴向部分连通的那部分小于第二轴向排出端口40A的与第二压缩对46的轴向部分连通的那部分。
类似于吸入端口34和36，(图2A和图2B)可以通过在保持相同的轴向排出端口38A和40A尺寸和形状的同时使转子26、28、和30关于壳体22的布置或对准改变来产生轴向排出端口38A和40A之间的几何结构的不对称。使转子26、28和30关于壳体22的布置或对准改变产生了不对称几何结构，因为轴向排出端口38A和40A开始与转子26、28和30连通的轴向位置将会是不同的。还可以通过在保持与压缩对44和46连通的轴向排出端口38A和40A的总尺寸的同时相对于第二轴向排出端口40A的形状改变第一轴向排出端口38A的形状来产生几何结构的不对称。
轴向排出端口38A和40A的与压缩对44和46连通的部分之间的不对称几何结构影响压缩穴50和52中的每一个(其随着转子26、28和30的旋转关于转子壳体12和排出壳体22成角度地旋转)在没有对排出壳体22开始与轴向排出端口38A和40A的部分连通的轴向“妨碍”的情况下进行旋转的时机。例如，图3A中，由于第二轴向排出端口40A在尺寸上大于第一轴向排出端口38A，所以每个压缩穴52在相应压缩穴50向第一轴向排出端口38A“打开”(通过成角度地旋转超过壳体22的前沿60)之前的时间点向第二轴向排出端口40A“打开”(通过成角度地旋转超过壳体22的前沿61)。因此，在每个相应压缩穴50开始离开(clear)壳体22的前沿60并开始与第一轴向排出端口38A的一部分直接连通之前，每个压缩穴52开始离开壳体22的前沿61并开始与第二轴向排出端口40A的一部分直接连通。压缩穴52保持向第二轴向排出端口40A“打开”持续比压缩穴 50保持向第一轴向排出端口38A“打开”更长的时间段。
图3B示出从与图3A相同的角度看的本发明的另一实施例。类似于图3A，轴向排出端口38A和40A的与压缩对44和46连通的部分具有关于彼此不对称的几何结构。该不对称几何结构是与压缩对44和46连通的轴向排出端口38A和40A的不同尺寸和形状的结果。更具体而言，壳体22被配置为使得第一轴向排出端口38A的与第一压缩对44的轴向部分连通的那部分大于第二轴向排出端口40A的与第二压缩对46连通的那部分。在图3B中，端口38A和40A的不对称允许每个第一压缩穴50在每个相应第二压缩穴52向第二轴向排出端口40A的阴影部分“打开”之前的时间点向第一轴向排出端口38A的一部分“打开”。
轴向排出端口38A和40A的与压缩对44和46连通的部分之间的不对称几何结构使得与每个轴向排出端口38A和40A相关联的压力脉动的时机偏移。具体而言，在图3A和图3B中，吸入端口34和36的不同尺寸和形状允许每个压缩穴50和52随着压缩对44和46旋转而在不同的时间段“打开”和/或“关闭”。使压缩穴50和52的打开和/或关闭偏移导致压力脉动的峰值幅度减小，并导致排出通道42中的工作流体流速更均匀，这减小了声音和振动。
图4A是第一压缩对44的顶视图，其中转子壳体部12以虚线而不是交叉影线示出以更好地说明恒星转子26和第一行星转子28的互相啮合。图4A示出大体上沿着第一压缩对44的下游部分轴向地延伸的第一径向排出端口38R。第一径向排出端口38R还大体上从第一压缩对44径向地向外延伸，并且从压缩机10的顶部剖视图是可见的。
图4B是第二压缩对46的底视图，其中转子壳体部12以虚线而不是交叉影线示出以更好地说明恒星转子26和第二行星转子30的互相啮合。图4B示出大体上沿着第二压缩对46的下游部分轴向地延伸的第二径向排出端口40R。第二径向排出端口40R大体上从第二压缩对46径向地向外延伸。
可以改变径向排出端口38R和40R关于转子26、28和30的布置以产生不对称的壳体12几何结构，因此，端口38R和40R不必一定沿着如图所示的轴线I1和I2在压缩对44与46之间对准。然而，在一个实施例中，第一和第二行星转子28和30及恒星转子26关于壳体 12对准，使得壳体12的限定第一径向排出端口38R的那部分的前沿或后沿68和69被布置为比壳体12的限定第二径向排出端口40R的那部分的前沿或后沿70和71更加径向地远离恒星转子26的旋转轴线(并与之更远离地交叉)。同样地，第一和第二行星转子28和30及恒星转子26可以关于壳体12对准，使得壳体12的限定第一径向排出端口40R的那部分的前沿或后沿68和69被布置为比壳体12的限定第二径向排出端口40R的那部分的前沿或后沿70和71更加轴向地远离恒星转子26的质心(并与之更远离地交叉)。
在图4A和图4B中，径向排出端口38R和40R的与压缩对44和46的径向部分连通的部分之间的不对称几何结构是径向排出端口38R和40R的不同尺寸和形状的结果。在图4A中，转子壳体12被配置为使得第一径向排出端口38R的与第一压缩对44连通的部分小于第二径向排出端口40R的与第二压缩对46连通的部分。径向排出端口38R和40R的与压缩对44和46连通的部分之间的尺寸和形状差异允许第二压缩穴52(图3A和图3B)在相应的第一压缩穴50(图3A和图3B)向第一径向排出端口38R“打开”之前向第二径向排出端口40R“打开”。
类似于吸入端口34和36(图2A和图2B)及轴向排出端口38A和40A(图3A和图3B)，可以通过在保持相同的径向排出端口38R和40R尺寸和形状的同时使转子26、28和30关于壳体12的布置或对准改变来产生径向排出端口38R和40R的与压缩对44和46连通的部分之间的几何结构的不对称。使转子26、28和30关于壳体12的布置或对准改变产生不对称的几何结构，因为沿着每个压缩对44和46的径向排出端口38R和40R开始与转子26、28和30连通的轴向和/或径向位置将会是不同的。还可以通过在保持与压缩对44和46连通的端口38R和40R的总尺寸的同时相对于第二径向排出端口40R的形状改变第一径向排出端口38R的形状来产生几何结构的不对称。
通过产生径向排出端口38R和40R的与压缩对44和46连通的部分之间的不对称几何结构，可以使与每个端口38R和40R相关联的压力脉动的幅度相互偏移。径向排出端口38R和40R的不同尺寸和形状允许每个压缩穴50和52随着转子26、28和30相对于壳体12旋转而在不同的时间段向排出端口38R和40R打开和/或关闭。通过使压缩穴50和52的打开和关闭偏移，可减小转子26、28和30下游的压力脉动的峰值幅度。对排出端口的修改也导致排出通道42(图1)和管道中的更均匀的排出流速。径向排出端口38R和40R的不对称降低了所附接的管道及其它系统组件中的噪声和振动水平。
图2A-图4B所示的实施例仅仅是示例性实施例。在其它实施例中，不同几何结构的壳体构造可以导致端口的与压缩对44和46连通的部分之间不同的不对称。如果在压缩机中使用多于三个的转子，则壳体可以构造有多于两个的吸入端口和多于两个的排出端口。可以将该壳体构造为产生吸入和/或排出端口的与转子连通的部分之间的任何数目的不对称。
可以将壳体同时构造为使得吸入端口和排出端口两者具有关于压缩对44和46而言不对称的结构。此同时不对称的吸入和排出端口布置可以在不改变任一个行星转子28和30的螺旋形状、直径、旋转速度或凸瓣/凹槽尺寸的情况下保持两个行星转子28和30上的内置体积比(build-in volume ratio)(Vi)。如本领域所已知的，Vi被定义为在压缩穴刚刚关闭之后被俘获在压缩穴中的吸入体积与在排出端口刚刚打开之前的压缩穴的排出体积之比。例如，可以通过将壳体构造为在第一排出端口38和第二排出端口40(图1)的与压缩对44和46的排出部分连通的部分之间产生不对称结构，同时将壳体构造为在第一吸入端口34和第二吸入端口36(图1)的与压缩对44和46的吸入部分连通的部分之间产生不对称几何结构，来实现保持Vi的构造。本领域的技术人员将认识到壳体的另外的几何结构布置，其在保持Vi的同时关于压缩对44和46在轴向和/或径向排出端口以及轴向和/或径向吸入端口之间产生不对称。
虽然已参照(一个或多个)示例性实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应认识到在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种修改且可以用等同物来替换其元件。另外，在不脱离本发明的本质范围的情况下可以进行许多修改以使特定情况和材料适应本发明的教导。因此，本发明并不旨在限于所公开的(一个或多个)特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (16)

1.一种多转子压缩机，包括：
恒星转子；
第一行星转子，其与所述恒星转子互相啮合以限定第一压缩对；
第二行星转子，其与所述恒星转子互相啮合以限定第二压缩对；
壳体，所述第一和第二压缩对被可旋转地安装在所述壳体中，所述壳体包括与所述第一压缩对连通的第一端口以及与所述第二压缩对连通的第二端口，其中，所述第一和第二端口的与所述第一和第二压缩对连通的部分具有不同的几何结构，以便分别使流过所述第一和第二端口的工作流体中的脉动偏移；
其中，所述第一端口是与所述第一压缩对的排出部分连通的第一排出端口，并且所述第二端口是与所述第二压缩对的排出部分连通的第二排出端口，所述第一和第二排出端口的与所述第一和第二压缩对连通的部分具有不同的几何结构，使得流过所述第一排出端口的工作流体的排出流的开始关于所述第二排出端口而言存在偏移，第一排出端口的尺寸大于所述第二排出端口的尺寸。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述壳体还包括与所述第一压缩对的吸入部分连通的第一吸入端口，以及与所述第二压缩对的吸入部分连通的第二吸入端口。
3.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一和第二排出端口的与所述第一和第二压缩对连通的部分在以下方面是不同的：关于所述恒星转子的旋转轴线和/或质心而言所述第一排出端口的布置相对于所述第二排出端口的布置。
4.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一排出端口的与所述第一压缩对的轴向端部连通的部分的尺寸和/或形状不同于所述第二排出端口的与所述第二压缩对的轴向端部连通的部分的尺寸和/或形状。
5.如权利要求4所述的压缩机，其中，所述第一排出端口的与所述第一压缩对的径向部分连通的部分的尺寸和/或形状不同于所述第二排出端口的与所述第二压缩对的径向部分连通的部分的尺寸和/或形状。
6.如权利要求4所述的压缩机，其中，关于所述恒星转子的旋转轴线和/或质心而言，所述第一排出端口的与所述第一压缩对连通的部分的布置不同于所述第二排出端口的与所述第二压缩对连通的部分的布置。
7.如权利要求4所述的压缩机，还包括第一多个压缩穴和第二多个压缩穴，所述第一多个压缩穴在所述第一压缩对的凹槽和凸瓣与所述壳体之间的空间中沿着所述第一行星转子和所述恒星转子的一部分螺旋形地延伸，所述第二多个压缩穴在所述第二压缩对的凹槽和凸瓣与所述壳体之间的空间中沿着所述第二行星转子和所述恒星转子的一部分螺旋形地延伸，在与来自所述第二多个压缩穴的每个穴成角度地旋转至与所述第二排出端口连通和/或不连通不同的时间段，来自所述第一多个压缩穴的每个穴成角度地旋转至与所述第一排出端口连通和/或不连通。
8.如权利要求7所述的压缩机，其中，所述工作流体被沿着所述第一和第二多个穴螺旋形地驱动并通过所述第一和第二排出端口排出，由此，由于所述第一排出端口的与所述第一压缩对连通的部分关于所述第二排出端口的与所述第二压缩对连通的部分而言的不同几何结构，与流过所述第一排出端口的工作流体的流相关联的压力脉动关于所述第二排出端口而言存在偏移。
9.如权利要求4所述的压缩机，还包括所述壳体中的第一吸入端口和第二吸入端口，所述第一吸入端口的一部分与所述第一压缩对的吸入部分连通且所述第二吸入端口的一部分与所述第二压缩对的吸入部分连通，其中，所述第一吸入端口的与所述第一压缩对连通的部分的几何结构不同于所述第二吸入端口的与所述第二压缩对连通的部分的几何结构，由此，为所述行星转子提供基本上相等的内置体积比(Vi)。
10.如权利要求2所述的压缩机，所述第一和第二吸入端口的与所述第一和第二压缩对连通的部分具有不同的几何结构，使得流过所述第一吸入端口的工作流体的吸入流的开始关于所述第二吸入端口而言存在偏移。
11.如权利要求10所述的压缩机，其中，关于所述恒星转子的旋转轴线和/或质心而言，所述第一吸入端口的与所述第一压缩对连通的部分的布置不同于所述第二吸入端口的与所述第二压缩对连通的部分的布置。
12.如权利要求10所述的压缩机，其中，所述壳体被配置为使得所述第一吸入端口的与所述第一压缩对连通的部分的尺寸大于所述第二吸入端口的与所述第二压缩对连通的部分的尺寸。
13.如权利要求10所述的压缩机，其中，所述第一吸入端口的与所述第一压缩对的轴向端部连通的部分的尺寸和/或形状不同于所述第二吸入端口的与所述第二压缩对的轴向端部连通的部分的尺寸和/或形状。
14.如权利要求10所述的压缩机，其中，所述第一吸入端口的与所述第一压缩对的径向部分连通的部分的尺寸和/或形状不同于所述第二吸入端口的与所述第二压缩对的径向部分连通的部分的尺寸和/或形状。
15.如权利要求10所述的压缩机，还包括第一多个压缩穴和第二多个压缩穴，所述第一多个压缩穴在所述第一压缩对的凹槽和凸瓣与所述壳体之间的空间中沿着所述第一行星转子和所述恒星转子的一部分螺旋形地延伸，所述第二多个压缩穴在所述第二压缩对的凹槽和凸瓣与所述壳体之间的空间中沿着所述第二行星转子和所述恒星转子的一部分螺旋形地延伸，在与来自所述第二多个压缩穴的每个穴成角度地旋转至与所述第二吸入端口连通和/或不连通不同的时间段，来自所述第一多个压缩穴的每个穴成角度地旋转至与所述第一吸入端口连通和/或不连通。
16.如权利要求15所述的压缩机，其中，通过所述第一和第二吸入端口抽取所述工作流体并在所述第一和第二多个穴中接收所述工作流体，由此，由于所述第一吸入端口的与所述第一压缩对连通的部分关于所述第二吸入端口的与所述第二压缩对连通的部分而言的不同几何结构，与流过所述第一吸入端口的工作流体的流相关联的压力脉动关于所述第二吸入端口而言存在偏移。
CN200980120115.1A 2008-05-30 2009-05-26 具有不对称端口的螺杆压缩机 Expired - Fee Related CN102046980B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13051108P 2008-05-30 2008-05-30
US61/130511 2008-05-30
PCT/US2009/045178 WO2009148884A2 (en) 2008-05-30 2009-05-26 Screw compressor with asymmetric ports

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102046980A CN102046980A (zh) 2011-05-04
CN102046980B true CN102046980B (zh) 2015-10-07

Family

ID=41398781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980120115.1A Expired - Fee Related CN102046980B (zh) 2008-05-30 2009-05-26 具有不对称端口的螺杆压缩机

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8956135B2 (zh)
EP (1) EP2304243B1 (zh)
CN (1) CN102046980B (zh)
ES (1) ES2562922T3 (zh)
HK (1) HK1157427A1 (zh)
WO (1) WO2009148884A2 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10941770B2 (en) 2010-07-20 2021-03-09 Trane International Inc. Variable capacity screw compressor and method
JP5871578B2 (ja) * 2011-11-17 2016-03-01 三菱電機株式会社 スクリュー圧縮機
US9945379B2 (en) 2013-10-11 2018-04-17 Trane International Inc. Discharge port of a screw compressor
CN103994070A (zh) * 2014-05-22 2014-08-20 威海智德真空科技有限公司 螺杆真空泵及压缩机的转子星系布局结构
US11365735B2 (en) 2017-10-25 2022-06-21 Carrier Corporation Internal discharge gas passage for compressor
EP3861213B1 (en) 2018-10-02 2023-12-13 Carrier Corporation Multi-stage resonator for compressor
JP2022166884A (ja) * 2021-04-22 2022-11-04 株式会社日立産機システム スクリュー圧縮機

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2029742A (en) * 1935-04-23 1936-02-04 William C Sieverts Balanced gear pump or motor
US2481527A (en) * 1944-06-29 1949-09-13 Jarvis C Marble Rotary multiple helical rotor machine
DE2413691B2 (de) * 1974-03-21 1976-04-29 Druckoelpumpe
US4815954A (en) 1984-11-26 1989-03-28 Borg Warner Corporation Offset three-gear, two-system pump
JPS62206281A (ja) * 1986-03-06 1987-09-10 Tochigi Fuji Ind Co Ltd ギヤポンプ
WO1987005975A1 (fr) * 1986-04-01 1987-10-08 Jean Malfit Generateur-recepteur hydraulique a haute pression pour la transmission de puissance
JPS62251485A (ja) * 1986-04-25 1987-11-02 Tochigi Fuji Ind Co Ltd 三連ギヤポンプ
US4907954A (en) * 1987-11-20 1990-03-13 Tomasz Slupski Multiple lobed piston pump with angularly and axially displaced segments and throttle valve
JPH0742582B2 (ja) 1993-01-26 1995-05-10 クリーンサアフェイス技術株式会社 スパッター装置
US6217304B1 (en) * 1995-10-30 2001-04-17 David N. Shaw Multi-rotor helical-screw compressor
JPH11264383A (ja) 1998-03-19 1999-09-28 Hitachi Ltd 容積形流体機械
US6632145B2 (en) * 2000-02-14 2003-10-14 Arthur Vanmoor Fluid displacement pump with backpressure stop
JP3876128B2 (ja) * 2001-03-13 2007-01-31 三菱重工業株式会社 三連式オイルポンプを備えた潤滑装置及びその製造方法
US6422846B1 (en) * 2001-03-30 2002-07-23 Carrier Corporation Low pressure unloader mechanism
US6488480B1 (en) * 2001-05-11 2002-12-03 Carrier Corporation Housing for screw compressor
US6821098B2 (en) * 2003-02-11 2004-11-23 Carrier Corporation Screw compressor having compression pockets closed for unequal durations
US7178352B2 (en) * 2004-04-08 2007-02-20 Carrier Corporation Compressor

Also Published As

Publication number Publication date
HK1157427A1 (zh) 2012-06-29
WO2009148884A3 (en) 2010-02-25
EP2304243A4 (en) 2013-12-11
ES2562922T3 (es) 2016-03-09
WO2009148884A2 (en) 2009-12-10
US8956135B2 (en) 2015-02-17
CN102046980A (zh) 2011-05-04
EP2304243B1 (en) 2016-02-10
EP2304243A2 (en) 2011-04-06
US20110262290A1 (en) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102046980B (zh) 具有不对称端口的螺杆压缩机
KR101431183B1 (ko) 스크롤 압축기
US8936450B2 (en) Roots fluid machine with reduced gas leakage
WO2019093109A1 (ja) 液冷式スクリュ圧縮機
US20180017069A1 (en) Side-channel blower for an internal combustion engine
CN103842657B (zh) 爪式泵
KR101823503B1 (ko) 공기청정기의 축류형 송풍팬 및 이를 이용하는 공기청정기의 송풍장치
CN105909522A (zh) 叶片式压缩机
JP6195722B2 (ja) スクロール式流体機械
TWI239371B (en) Roots pump
JP6076343B2 (ja) ルーツポンプ
EP3587828A1 (en) Centrifugal compressor and turbo refrigerator
JP7189749B2 (ja) スクリュー圧縮機
US20140161655A1 (en) Pump
US2642003A (en) Blower intake port
US20240068475A1 (en) Screw Compressor
CN101680458A (zh) 涡轮分子泵
EP1624191A1 (en) Side channel blower
US11421692B2 (en) Water pump module
CN109312749B (zh) 旋转叶片式压缩机及其操作和制造方法
CN106662120A (zh) 离心式压缩机
JP5817605B2 (ja) スクロール型圧縮機
CN112292534A (zh) 离心压缩机
KR102490780B1 (ko) 다단 루츠 펌프
JP6368165B2 (ja) 真空ポンプ装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1157427

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1157427

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151007

Termination date: 20200526

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee