CN103671112B - 一种叶片式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能叶片式压缩机，它包括一壳体、转子、叶片、密封条、配气锥和垫块，转子位于中心，壳体位于外部，配气锥位于转子两端空心圆台面内，叶片安放在壳体对角的空心圆环内，同时也位于转子的槽内，并与转子成一个角度，叶片的一个平面与配油锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子贴合，圆台面一侧则与叶片的圆台面E1贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由壳体、叶片、转子和密封条形成的空缺。本发明所有密封处均为面密封；排量大，压力高，效率高；比功率大；结构紧凑，加工相对容易；成本较低；不易磨损，寿命长。

Description

一种叶片式压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机，尤其涉及一种高性能叶片式压缩机。

背景技术

现有的叶片式压缩机结构均为一转子偏心置于气缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时转子高速旋转，叶片在离心力的作用下甩出，与气缸体形成密封腔，旋转时容积变化产生压力。叶片数量为两片或多片。这种形式压缩机暨真空泵由于叶片气缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出压力较低，加上旋转时叶片与转子及气缸体间产生很大摩擦，致使压缩机暨真空泵整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必排量较小，虽然有双叶片式压缩机，但由于只有两片叶片，排量脉动较大，排量也欠大。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能实现大排量，排量脉动又小，全部密封处又均为面密封，且不易磨损的高性能叶片式压缩机。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：高性能叶片式压缩机，包括一壳体、转子、叶片、密封条、配气锥和垫块，转子位于中心，壳体位于外部，配气锥位于转子两端空心圆台面内，叶片安放在壳体对角的空心圆环内，同时也位于转子的槽内，并与转子成一个角度，叶片的一个平面与配油锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子贴合，圆台面一侧则与叶片的圆台面E1贴合，垫块位于壳体对角的的空心圆环内，正好填满由壳体、叶片、转子和密封条形成的空缺。

在上述的高性能叶片式压缩机中，所述叶片为四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片叶片由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成；其中，C1是中心为球心O1、半径与壳体的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，D1是球心为O1半径与转子球台C2半径相同的球面，E1和J1是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1，M1R1和N1S1则是其侧面母线；两个平面A1和B1平行；两平行平面A1和B1的距离为叶片的厚度，叶片厚度与壳体的空心圆环宽度相等；

所述密封条共有相同的八条，其中一条E1侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1，P1R1和N1S1则是其侧面母线，K1侧是平面，过球心O1的轴线与该平面平行，其垂直距离为转子正交的十字板板厚的一半，G1是球心为O1半径与转子中心球台C2半径相等的球面，F1是球心为O1半径等于转子线段O2M2的球面，H1和I1两个面是平行的平面，其半长OP1与壳体柱面F4半径相等，R1和S1是两斜度与面D4对于B4的斜度相等的斜面，密封条的宽度与叶片厚度相等；叶片和密封条均为轴对称；

所述转子当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，A2和B2是平行的圆平面，C2和D2是球心为O2的球面，I2和J2是相互垂直的两平面，一个叶片和两条密封条垂直安放在I2和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是中心轴过O2半径与壳体柱面F4半径相同的柱面，G2和H2是两相同的空心圆台部分侧面，其中一个空心圆台上下两底分别是圆平面B2和以直线K2L2为直径的圆面，K2M2的直线段长度为转子的宽度，整个转子不仅关于球台中心O2对称，也是轴对称；

所述配气锥是一圆台，共有相同的两个，其中一个圆台上下两底A3和B3的半径分别和转子空心圆台侧面G2和H2上下两底的半径相等，高度也与转子空心圆台侧面G2和H2的高度相等，一侧面是被一平面相截的平面C3，该平面可以与配气锥圆台侧面的母线平行，也可以不与配气锥圆台侧面的母线平行，平面C3最宽处的宽度不大于转子正交的十字板板厚，平面C3和相应的壳体圆环平行平面C4和D4相贴合；

所述壳体是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子的宽度K2M2相等，A4和B4是两个半径相等的平行的圆平面，F4是柱面，其中心轴过O4，半径与转子左右外侧E2和F2柱面的半径相等，壳体柱面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片厚度相等，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的圆环平面，E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上，其外径与叶片柱面C1的外径相等，且大于壳体球面F4的外径，圆环平行的C4和D4两平面与一配气锥侧面的平面C3及另一配气锥侧面的相应平面贴合，整个壳体关于球台中心O4对称；

垫块是一段圆环，共有相同的四条，其中一条外侧A5是半径与壳体对角圆环E4外径相等的柱面，内侧B5是半径等于转子线段O2M2的球面，其上下厚度与转子正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C5和D5是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1，M1P1则是其侧面母线，垫块形状为轴对称。

本发明具有的优点是：

1）所有密封处均为面密封；

2）排量大，压力高，效率高；

3）比功率大；

4）结构紧凑，加工相对容易；

5)成本较低；

6）不易磨损，寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的叶片和密封条形状示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的S向和T向示意图；

图4是本发明的转子形状示意图；

图5是图4的W-W剖面示意图；

图6是本发明的配气锥形状示意图；

图7是图6的P向示意图

图8是本发明的壳体的俯视图；

图9是本发明的壳体的主视图；

图10是图9的M-M剖面示意图；

图11是本发明的整体结构示意图；

图12是图11的K向示意图；

图13是图11的N-N剖面示意图；

图14是本发明的运行原理示意图；

图15是图11的U-U剖面示意图；

图16是本发明的工作过程原理示意图；

图17是图14的V-V剖面示意图；

图18是本发明的工作过程原理示意图。

图中：1.壳体，2.转子，3.叶片，4.密封条，5.配气锥，6.垫块。

具体实施方式

本发明的结构如图14所示，转子2位于中心，壳体1位于外部，配气锥5位于转子2两端空心圆台面内，叶片3安放在壳体1对角的空心圆环（导向槽）内，同时也位于转子2的槽内，并与转子2成一个角度，叶片3的一个平面与配油锥5的圆台侧面相贴合，密封条4位于转子2和叶片3之间，其平面一侧与转子2贴合，圆台面一侧则与叶片3的圆台面E1贴合，垫块6位于壳体1对角的的空心圆环内，正好填满由壳体1、叶片3、转子2和密封条4形成的空缺。

图1和图3所示为本发明的叶片3和密封条4的形状。叶片3为四分之一圆形或近似四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片叶片3由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成；其中，C1是中心为球心O1、半径与壳体1的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，D1是球心为O1半径与图5转子2球台C2半径相同的球面，E1和J1是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1，M1R1和N1S1则是其侧面母线；两个平面A1和B1平行；两平行平面A1和B1的距离为叶片3的厚度，叶片3厚度与图9壳体1的空心圆环宽度相等。

密封条4共有相同的八条，其中一条E1侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1，P1R1和N1S1则是其侧面母线，K1侧是平面，过球心O1的轴线（如图1所示）与该平面平行，其垂直距离为图5转子2正交的十字板板厚的一半，G1是球心为O1半径与图5转子2中心球台C2半径相等的球面，F1是球心为O1半径等于图4转子2线段O2M2的球面，H1和I1两个面是平行的平面，其半长OP1与图9壳体1柱面F4半径相等，(R1和S1是两斜度与图9中面D4对于B4的斜度相等的斜面，密封条4的宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片3厚度相等；叶片3和密封条4均为轴对称。

图4和图5所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，A2和B2是平行的圆平面，C2和D2是球心为O2的球面，I2和J2是相互垂直的两平面，将图1的整个图形，即一个叶片3和两条密封条4垂直安放在I2和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是中心轴过O2半径与壳体1柱面F4半径相同的柱面，G2和H2是两相同的空心圆台部分侧面，其中一个空心圆台上下两底分别是圆平面B2和以直线K2L2为直径的圆面，K2M2的直线段长度为转子2的宽度，整个转子2不仅关于球台中心O2对称，也是轴对称。

图6和图7所示为本发明的配气锥5的形状。配气锥5是一圆台，共有相同的两个，其中一个圆台上下两底A3和B3的半径分别和转子2空心圆台侧面G2和H2上下两底的半径相等，高度也与转子2空心圆台侧面G2和H2的高度相等，一侧面是被一平面相截的平面C3，该平面可以与配气锥5圆台侧面的母线平行，也可以不与配气锥5圆台侧面的母线平行，平面C3最宽处的宽度不大于转子2正交的十字板板厚，平面C3的空间位置以如下而定：保证装配好后平面C3和相应的壳体1圆环平行平面C4和D4相贴合，点D3至E3的圆台面为进气面，点D3至E3的圆台面为135度，点F3至G3的圆台面为排气面，F3至G3的圆台面小于135度，其角度大小视排气压力而定。

图8、图9和图10所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子2的宽度K2M2相等，A4和B4是两个半径相等的平行的圆平面，F4是柱面，其中心轴过O4，半径与转子2左右外侧E2和F2柱面的半径相等，壳体1柱面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片3厚度相等，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的圆环平面，E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体1的对角线上，其外径与叶片3柱面C1的外径相等，且大于壳体1球面F4的外径，圆环平行的C4和D4两平面的空间位置以如下而定：保证装配好后C4和D4两平面与一配气锥5侧面的平面C3及另一配气锥5侧面的相应平面贴合。整个壳体1关于球台中心O4对称。

图13中6所示为本发明的垫块6的形状。垫块6是一段圆环，共有相同的四条，其中一条外侧A5是半径与壳体1对角圆环E4外径相等的柱面，内侧B5是半径等于图4转子2线段O2M2的球面，其上下厚度与转子2正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C5和D5是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1（如图1所示），M1P1则是其侧面母线，垫块6形状为轴对称。

本发明的运行工作原理如下：

如图16所示，在压缩机的一端，转子2、叶片3、密封条4、配气锥5和壳体1将气腔分割成五个各自独立的密封腔Q1、Q2、Q3、Q4和Q5。当转子2自图15位置顺时针旋转时，腔Q2开始吸气，Q3和Q4为吸气腔，Q5和Q1为压缩腔。

当转到图16位置时，吸气腔Q4达到最大。这时，吸气腔Q2，Q3及Q4和压缩腔Q5和Q1仍保持隔离。转子2顺时针继续旋转，腔Q4开始压缩，吸气腔Q2和Q3不断扩大，压缩腔Q5和Q1不断缩小。

当转到图17位置时，腔Q1气体排尽。当转子2继续旋转时，新的吸气腔开始吸气，吸气腔Q2和Q3仍在不断扩大，腔Q4和Q5仍在不断压缩。当转子2继续旋转至排气位置时，压缩腔Q5开始排气。

当转子2转到图18位置时，吸气腔Q3达到最大，继而排气。当转子2继续转到图15位置时，腔Q5气体排尽。当转子2再转到图16位置时，吸气腔Q2达到最大。如此周而复始。在压缩机的另一端，情况也和这一端完全相同。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种叶片式压缩机，其特征在于，包括一壳体（1）、转子（2）、叶片（3）、密封条（4）、配气锥（5）和垫块（6），转子（2）位于壳体（1）中心，壳体（1）位于外部，配气锥（5）位于转子（2）两端空心圆台面内，叶片（3）安放在壳体（1）对角的空心圆环内，同时也位于转子（2）的槽内，并与转子（2）成一个角度，叶片（3）的一个平面与配气锥（5）的圆台侧面相贴合，密封条（4）位于转子（2）和叶片（3）之间，其平面一侧与转子（2）贴合，圆台面一侧则与叶片（3）的圆台面E1贴合，垫块（6）位于壳体（1）对角的空心圆环内，正好填满由壳体（1）、叶片（3）、转子（2）和密封条（4）形成的空缺；

所述叶片（3）为四分之一圆形，共有相同的四片，其中一片叶片（3）由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成；其中，C1是中心为球心O1、半径与壳体（1）的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，D1是球心为O1半径与转子（2）球台C2半径相同的球面，E1和J1是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1，M1R1和N1S1则是其侧面母线，R1是平面A1、球面D1和圆台面E1的交点，S1是平面A1、球面D1和圆台面J1的交点，M1是平面A1、柱面C1和圆台面E1的交点，N1是平面A1、柱面C1和圆台面J1的交点；两个平面A1和B1平行；两平行平面A1和B1的距离为叶片（3）的厚度，叶片（3）厚度与壳体（1）的空心圆环宽度相等；

所述密封条（4）共有相同的八条，其中一条E1侧是圆台面，其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1，P1R1和N1S1则是其侧面母线，P1是球面F1与圆台面E1的侧面母线M1R1的交点，Q1是球面F1与圆台面J1的侧面母线N1S1的交点；K1侧是平面，过球心O1的轴线与该平面平行，其垂直距离为转子（2）正交的十字板板厚的一半，G1是球心为O1半径与转子（2）中心球台C2半径相等的球面，F1是球心为O1半径等于转子（2）线段O2M2的球面，H1和I1两个面是平行的平面，其半长OP1与壳体（1）柱面F4半径相等，R1和S1是两斜度与面D4对于B4的斜度相等的斜面，密封条（4）的宽度与叶片（3）厚度相等；叶片（3）和密封条（4）均为轴对称；

所述转子（2）当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台，球台中间如同对称插入一正交的十字板，A2和B2是平行的圆平面，C2和D2是球心为O2的球面，I2和J2是相互垂直的两平面，一个叶片（3）和两条密封条（4）垂直安放在I2和J2之间的凹槽内，正好完全密合，E2和F2是中心轴过球心O2半径与壳体（1）柱面F4半径相同的柱面，G2和H2是两相同的空心圆台侧面，其中一个空心圆台上下两底分别是圆平面B2和以直线K2L2为直径的圆面，K2M2的直线段长度为转子（2）的宽度，K2为柱面E2的正投影与空心圆台侧面H2的正投影的交点，M2为柱面E2的正投影与空心圆台侧面G2的正投影的交点，L2为柱面F2的正投影与空心圆台侧面H2的正投影的交点；整个转子（2）不仅关于球心O2对称，也是轴对称；

所述配气锥（5）是一圆台，共有相同的两个，其中一个圆台上下两底A3和B3的半径分别和转子（2）空心圆台侧面G2和H2上下两底的半径相等，高度也与转子（2）空心圆台侧面G2和H2的高度相等，一侧面是被一平面相截的平面C3，该平面可以与配气锥（5）圆台侧面的母线平行，也可以不与配气锥（5）圆台侧面的母线平行，平面C3最宽处的宽度不大于转子（2）正交的十字板板厚，平面C3和相应的壳体（1）圆环平行平面C4和D4相贴合；

所述壳体（1）是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子（2）的宽度K2M2相等，A4和B4是两个半径相等的平行的圆平面，F4是柱面，其中心轴过球心O4，半径与转子（2）左右外侧E2和F2柱面的半径相等，壳体（1）柱面的对角是一空心圆环，圆环宽度与叶片（3）厚度相等，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的圆环平面，E4是中心轴通过球心O4的柱面，位于壳体（1）的对角线上，其外径与叶片（3）柱面C1的外径相等，且大于壳体（1）球面F4的外径，圆环平行的C4和D4两平面与一配气锥（5）侧面的平面C3及另一配气锥（5）侧面的相应平面贴合，整个壳体（1）关于球心O4对称；

所述球心O1、球心O2、球心O4均与壳体（1）中心重合；

所述垫块（6）是一段圆环，共有相同的四条，其外侧面A5是半径与壳体（1）对角圆环E4外侧面的半径相等的柱面，内侧面B5是半径等于转子（2）线段O2M2的球面，其上下厚度与转子（2）正交的十字板宽度K2M2相等，两腰部C5和D5是圆台面，该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1，M1P1则是其侧面母线，垫块（6）形状为轴对称。