CN1031358C - 流体压缩机 - Google Patents

Abstract

一种流体压缩机，它包括一个气缸，柱状旋转体，第一和第二螺旋形凹槽，第一和第二凹入槽口和装在第一和第二螺旋凹槽中能在所述柱状旋转体的径向滑动的第一和第二螺旋叶片。第一、第二构件从气缸延伸至第一和第二凹入槽口内，当气缸和柱状旋转体转动时与相应的螺旋形叶片端头连接。所述第一和第二凹入槽口壁部的这种安排防止了相邻第一和第二凹槽之间的干扰，并且在工作腔室内压缩的致冷气体也不会泄漏或回到吸入口去。

Description

流体压缩机

本发明涉及一种流体压缩机，更加具体地说是一种螺旋叶片式压缩机，例如，用于压缩制冷循环中的致冷气体的压缩机。

螺旋叶片式压缩机是封闭压缩机中的一种，这种类型的压缩机公开在转让给本受让人的美国专利4,871,304(中国专利申请90103374.X)中。该压缩机有一个由电动机驱动并设置在一个封闭的壳体内的压缩部分。压缩部分配置有一个随着电动机内的转子一起旋转的气缸。一个其中心轴线偏离于气缸轴线的杆件可转动地安装在气缸内。一条螺旋形凹槽沿着轴向方向形成在杆件的外圆周面上，螺旋凹槽之间的槽距从活塞的一端至另一端逐渐地变窄。一条具有适当弹性的叶片装入在螺旋形凹槽内。

气缸和杆件之间的空间由叶片将其分隔成若干个工作腔室。这些工作腔室的容积从气缸的吸气侧至排气侧逐渐地减少。当气缸与活塞由电动机相互同步地旋转时，致冷循环中的致冷气体通过气缸的吸气侧吸入到工作腔室内。因此，吸入的气体连续地供入到位于气缸排气侧的工作腔室内，同时在这些工作腔室内被压缩，然后通过气缸的排气端被排入到封闭壳体内。

然而，在上述的压缩机内，位于气缸排气侧的工作腔室内的致冷气体的压力要比位于气缸吸气侧的工作腔室内致冷气体的压力高许多，从而增加了杆件与轴承之间的摩擦。因此，需要一个大的驱动力使气缸和杆件旋转。

美国专利第5,090,874号中公开的压缩机是对上述压缩机的一种改进。在杆件的外圆周面上形成有第一和第二螺旋形凹槽。第一凹槽从杆件的中央延伸至其一端，而第二凹槽从杆件的中央延伸至其另一端。第一和第二叶片分别装入在第一和第二螺旋形凹槽内。吸入到气缸内的致冷气体被导入至活塞的中央部分，然后分别送至右面和左面部分的工作腔室内。致冷气体以两个互相相反的方向被传送和压缩。因此，从两端至气缸中央作用在活塞上的推力相互被抵消。

本发明的目的在于提供一种紧凑的流体压缩机，它具有分别装入到在旋转体上形成的第一和第二凹槽内的第一和第二叶片，可以防止螺旋形凹槽的起始端的相互干扰。

为了达到此目的，本发明提供一种流体压缩机，它包括：

一个具有第一和第二排气端的气缸；

一个位于所述气缸内沿所述气缸的轴向延伸并与其不同轴线的柱状旋转体，该旋转体旋转时，旋转体的一部分接触在所述气缸的内圆周面上，所述旋转体在其外圆周面上具有第一和第二螺旋形凹槽，所述第一螺旋形凹槽有一个基本上位于所述旋转体中部的第一起始端，并从所述第一起始端延伸至所述气缸的所述第一排气端，而所述第二螺旋形凹槽有一个沿着所述旋转体的圆周方向与所述第一起始端相隔开180°的第二起始端，并从所述第二起始端伸至所述气缸的所述第二排气端，所述第一和第二螺旋形凹槽相互以反方向绕转，其槽距分别从所述第一和第二起始端至所述气缸的第一和第二排气端逐渐地变窄；

分别装入到所述第一和第二螺旋形凹槽中能沿着所述旋转体的径向滑动的第一和第二螺旋形叶片，其外圆周边与所述气缸的所述内圆周面相接触，并将所述气缸的所述内圆周面与所述旋转体的外圆周边之间的空间分成若干个工作腔室；

固定在所述气缸上的连接装置，用于连接所述第一和第二螺旋形叶片的起始端部分；

将工作流体导入靠近所述第一和第二螺旋形凹槽的所述第一和第二起始端的区域内的引导装置；

使所述气缸与旋转体互相同步转动的驱动装置，以便将通过所述引导装置输入到所述区域内的工作流体通过所述工作腔室供入到所述气缸的所述第一和第二排气端，并将工作流体从所述第一和第二排气端排出；

其特征在于：

所述旋转体在其外圆周面上还具有第一和第二凹入的槽口，每个凹入的槽口分别紧接所述第一和第二起始端，所述每个第一和第二凹入的槽口具有基本上垂直于所述旋转体轴线的壁部；

其中所述壁部和所述第一螺旋形凹槽的所述第一起始端之间的距离满足下列公式：

                    a＋b－c/2＞d

式中a指所述第二起始端的位置与从该位置推进180°转过所述第二螺旋形凹槽的半圈处之间的距离；

b指所述第一起始端与在旋转体圆周方向隔开180°的所述第二起始端之间的偏差；

c指所述第二螺旋形凹槽的宽度；

d指所述第一凹入的槽口的所述壁部与所述第一起始端之间的距离。

作为本说明书一部分的附图结合在本文中说明本发明的一个目前认为是较佳的实施例，并且连同上面的一般描述及下面的对较佳实施例的详细描述用以说明本发明的原理。

图1是本发明压缩机的剖视图。

图2是压缩机旋转体的侧视图。

图3是旋转体的局部放大侧视图。

本发明的一个实施例将参照附图说明如下。

图1显示本发明螺旋叶片式压缩机的一个实施例，该压缩机100用于压缩制冷循环中的致冷剂。

压缩机100包括一个封闭壳体10，一个配置在壳体10内的电动机部分12和压缩部分14。电动机部分12包括一个固定在壳体10的内表面上的环形定子16和一个位于定子16之内的环形转子18。

压缩部分14有气缸20，而转子18同轴固定在气缸20的外圆周上。气缸20的两端被气密地封闭并由固定在壳体10内表面上的轴承22a，22b可转动地支承。更为具体地说，气缸20的右端或第一排气端可转动地装在轴承22a上，而它的左端或第二排气端可转动地装在轴承22b上。因此，气缸20和固定在其上的转子18由轴承22a和22b所支承，与定子16同轴。

一个柱状旋转体24(其直径小于气缸20的直径)配置在气缸20内并延伸在轴承20a和20b之间。旋转体24的中心轴线A偏离气缸20的中心轴线B一段距离e。旋转体外圆周面的一部分与气缸20的内圆周面相接触。旋转体24两端的小直径部分26a，26b可转动地由轴承22a，22b所支承。

气缸20和旋转体24由一个作为转动传送装置的十字联轴节50相互连接在一起。当电动机部分12被激发使气缸20与转子18一起转动时，气缸20的旋转力就由十字联轴节50传送给旋转体24。其结果是旋转体24在气缸20内旋转而其外圆周面的一部分与气缸20的内圆周面相接触。如图2所示，一条第一凹槽30a形成在旋转体24的外圆周面上，从旋转体24的中部延伸至其右端，而一条第二凹槽30b则形成在旋转体24的左端。第一凹槽30a的槽距以一定的比率从旋转体24的中部至其右端或至气缸20的第二排气端逐渐地变窄。第一凹槽30a具有与第二凹槽30b相同的圈数，但是第一凹槽30a具有与第二凹槽相反的绕向。第一和第二凹槽30a、30b的起始端32a、32b位于靠近旋转体24的中部。起始端32a、32b在旋转体24的圆周方向上相互隔开180℃。此外，起始端32a还在旋转体24的轴向(B)上与起始端32b相隔开。起始端32(a)、32(b)中的每一个接近从另一个起始端推进180°凹槽的半圈处，但是它的位置不会与凹槽相交。每条凹槽的宽度和深度在整个长度上都是统一的，凹槽的侧面垂直于旋转体24的纵向轴线。

旋转体24内有一条吸入通道28，从小直径部位26b延伸至旋转体24的中部。吸入通道28的左端与制冷循环的吸气管36相连通。吸入通道28的右端与第一和第二吸入口38a、38b相连通。如图1所示，第一和第二吸入口38a和38b位于形成在旋转体24的外圆周面上的凹入口40a，40b中。第一和第二凹入口40a、40b分别与第一和第二螺旋形凹槽30a，30b相连通。第一凹入口40a的中心被认作第一螺旋形凹槽30a的起始端32a。同样情况，第二凹入口40b的中心被认作第二螺旋形凹槽30b的第二起始端32b。吸入口38a、38b的位置并不只限于在凹入口内，它们可以形成在旋转体24圆周面的另外区域内。

第一和第二螺旋形叶片42a，42b分别装入在凹槽30a，30b之内。叶片42a、42b由弹性物料构成，可以利用其弹性装入到相应的凹槽30a、30b内。每条叶片42a或42b的厚度基本上等于相应凹槽30的宽度。每一条叶片42a，42b可以沿着相应的凹槽30在旋转体24的径向移动。每条叶片42a和42b的外圆周边与气缸20的内圆周面紧密地接触。

从气缸(20)中部延伸至其第一排气侧并介于气缸20的内圆周面和旋转体24的外圆周边之间所限定的空间被第一叶片42a分隔成若干个基本上是月牙形的工作腔室44a，这些腔室从旋转体24和气缸20的内圆周面之间的接触部位沿着叶片42a一直延伸到下一个接触部分。这些工作腔室44a的容积从气缸20的中部朝着其第一排气侧逐渐变小。

同样情况，从气缸(20)的中部延伸到其第二排气侧并介于气缸20的内圆周面和旋转体24的外圆周边之间所限定的空间被第二叶片42b分隔成若干个基本上是月牙形的工作腔室44b，这些腔室从旋转体24和气缸20的圆周面之间的接触部位沿着叶片42b一直延伸到下一个接触部分。这些工作室44b的容积从气缸20的中部朝着其第二排气侧逐渐变小。

朝着第一和第二凹入口40a、40b延伸的第一和第二构件46a、46b分别设置在气缸20上。从气缸20延伸的第一构件46a与第一螺旋形叶片42a的第一起始端相连接。同样情况，从气缸20延伸的第二构件46b与第二螺旋形叶片42b的第二起始端相连接。每个构件46a、46b用于停止螺旋形叶片42a、42b的第一和第二端部由旋转体24的旋转引起的运动。排气孔45a、45b分别形成在轴承22a、22b上并通向壳体10。

如图3所示，第一凹入口40a的壁部分54基本上垂直于旋转体24的轴线。壁部分54的位置被选择使其不与第二凹槽30b相交。如果壁部分54与第二凹槽30a相交，在工作腔室44b内压缩的致冷气体就会泄漏或回到吸入口，其原因是因为安装叶片的螺旋形凹槽与凹入口之间的密封情况并不完善，而在工作腔室内建立的高压易使气体泄漏。邻近第二凹槽30b的壁部分54与第一凹槽30a的第一起始端32a之间的距离符合下列公式：

                    a＋b－c/2＞d

其中：a指第二起始端32b的位置与从该位置推进180°转过第二凹槽30b的半圈处之间的距离；

b指第一起始端32a与在旋转体24的圆周方向隔开180°第二起始端32b之间的偏差；

c指第二凹槽30b的宽度；

d指第一凹入口40a的壁部54与第一起始端32a之间的距离。

下面是以这种方式制成的压缩机100的操作过程的说明。

当电动机部分12开动后，转子18与气缸20一起转动。气缸20的旋转力通过十字联轴节50传送给旋转体24，使旋转体24与气缸20同步转动。因此，旋转体24转动时，它的外圆周边部分地与气缸20的内圆周面相接触。第一和第二叶片42a、42b也与旋转体24一起转动。叶片42a、42b转动时，使它们的外圆周边与气缸20的内圆周面相接触。因此，当它们接近旋转体24的外圆周边和气缸20的内圆周面之间的接触部位时，它们就被推入到相应的凹槽30a，30b中，并且当它们从接触部位离开时就从凹槽30a，30b中露出来。当压缩部分14操作时，致冷气体被吸入到气缸20内，经过吸气管36，通道28和第一和第二吸入口38a和38b。气体被封闭在第一叶片42a的第一和第二圈之间所限定的工作腔室44a内和第二叶片42b的第一和第二圈之间所限定的工作腔室44b内。当旋转体24转动时，工作腔室44a内的气体就被连续地供入到下一个工作腔室44a内，同时被限制在叶片42a的相邻两圈之间。同样情况，工作腔室44b内的气体被连续地供入到下一个工作腔室44b内，同时被限制在叶片42b的相邻两圈之间。工作腔室44a的容积从气缸20的中部至其第一排气端逐渐地减少，而工作腔室44b的容积从气缸20的中部至第二排气端逐渐地减少。因此，封闭在工作腔室44a内的气体当它被送至气缸20的第一排气端时逐渐地被压缩，而封闭在工作腔室44b内的气体当它被送至气缸20的第二排气端时逐渐地被压缩。就这样，致冷气体被压缩和排入到壳体10内。

如上所述，旋转体24上第一和第二螺旋形凹槽30a，30b的起始端32a和32b在旋转体24的圆周方向上相互隔开180度。在工作腔室44a，44b内压缩的气体是交替地被压缩和交替地被排出。

在上述结构的压缩机100中，吸入气缸20中部的致冷气体当以两个相反的方向(即至气缸20的第一和第二排出气端)供入时被压缩。当气体被压缩时，从气缸20的第一排气端至其中部以及从气缸20的第二排气端至其中部的推力作用在旋转体24上，由于它们大至相等被相互抵消。这样可以防止旋转体24被推动将其端面顶在轴承22a，22b上。

当旋转体24转动时，第一构件46a被接纳在第一凹入口40a内并与第一螺旋形叶片42a的端头连接，因此，它用于使第一叶片42a的端头保持在第一凹槽30a内。同样情况，当旋转体24转动时，第二构件46b被接纳在第二凹入口40b内并与第二螺旋形叶片42b的端头连接，因此，它用于使第二叶片42b的端头保持在第二凹槽30b内。由于靠近第二凹槽30b的第一凹入口40a的壁部54的位置被选定符合上述公式，所以，防止了相邻的第一和第二凹槽30a、30b之间的干扰。因此，在工作腔室44b内压缩的致冷气体就不会泄漏或回到第一吸入口侧38a。同样情况，在工作室44a内压缩的致冷气体也不会泄漏或回到第二吸入口侧38b。

如上述结构的压缩机，其工作腔室的容积从旋转体的中部至其端部逐渐减小，然而，本发明也可用于一种压缩机，其工作室的容积从旋转体的中部至其端部逐渐增大。在这种情况下，致冷气体连续地从旋转体的两端供入到其中部。

本发明的压缩机除了应用于制冷循环外，同样也可用于其它的装置中。

对熟悉本行业的技术人员而言，可以做出一些其它的变更。因此，只要不偏离由后面的权利要求书所限定的本发明总的概念的精神或范围，可以做出各种各样的变化。

Claims (3)

1.一种流体压缩机，它包括：

一个具有第一和第二排气端的气缸(20)；

一个位于所述气缸(20)内沿所述气缸(20)的轴向延伸并与其不同轴线的柱状旋转体(24)，该旋转体(24)旋转时，旋转体的一部分接触在所述气缸(20)的内圆周面上，所述旋转体(24)在其外圆周面上具有第一和第二螺旋形凹槽(30a，30b)，所述第一螺旋形凹槽(32a)有一个基本上位于所述旋转体(24)中部的第一起始端(32a)，并从所述第一起始端(32a)延伸至所述气缸(20)的所述第一排气端，而所述第二螺旋形凹槽(30b)有一个沿着所述旋转体(24)的圆周方向与所述第一起始端(32a)相隔开180°的第二起始端(32b)，并从所述第二起始端(32b)延伸至所述气缸(20)的所述第二排气端，所述第一和第二螺旋形凹槽(30a，30b)相互以反方向绕转，其槽距分别从所述第一和第二起始端(32a，32b)至所述气缸(20)的第一和第二排气端逐渐地变窄；

分别装入到所述第一和第二螺旋形凹槽(30a，30b)中能沿着所述旋转体(24)的径向滑动的第一和第二螺旋形叶片(42a，42b)，其外圆周边与所述气缸(20)的所述内圆周面相接触，并将所述气缸(20)的所述内圆周面与所述旋转体(24)的外圆周边之间的空间分成若干个工作腔室(44a，44b)；

固定在所述气缸(20)上的连接装置(46a，46b)，用于连接所述第一和第二螺旋形叶片(30a，30b)的起始端部分；

将工作流体导入靠近所述第一和第二螺旋形凹槽(30a，30b)的所述第一和第二起始端(32a，32b)的区域内的引导装置(36，28，38a，38b)；

使所述气缸(20)与旋转体(24)互相同步转动的驱动装置(16，18，50)，以便将通过所述引导装置输入到所述区域内的工作流体通过所述工作腔室(44a，44b)供入到所述气缸的所述第一和第二排气端，并将工作流体从所述第一和第二排气端排出；

其特征在于：

所述旋转体在其外圆周面上还具有第一和第二凹入的槽口(40a，40b)，每个凹入的槽口分别紧接所述第一和第二起始端(32a，32b)，所述每个第一和第二凹入的槽口具有基本上垂直于所述旋转体(24)轴线的壁部(54)；

其中所述壁部(54)和所述第一螺旋形凹槽(30a)的所述第一起始端(32a)之间的距离满足下列公式：

                        a＋b－c/2＞d

式中a指所述第二起始端(32b)的位置与从该位置推进180°转过所述第二螺旋形凹槽(30b)的半圈处之间的距离；

b指所述第一起始端(32a)与在旋转体(24)圆周方向隔开180°的所述第二起始端(32b)之间的偏差；

c指所述第二螺旋形凹槽(30b)的宽度；

d指所述第一凹入的槽口(40a)的所述壁部(54)与所述第一起始端(32a)之间的距离。

2.如权利要求1所述的流体压缩机，其特征在于所述的引导装置包括一个通向所述旋转体的外圆周并位于所述第一和第二螺旋形凹槽之间的吸入口，和一条形成在所述旋转体内、其一端与所述吸入口相连通的吸入通道。

3.如权利要求1所述的流体压缩机，其特征在于所述引导装置包括通向所述旋转体的外圆周并分别位于所述第一和第二凹入的槽口的第一和第二吸入口和一条其一端与所述第一和第二吸入口相连通的吸入通道。

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