CN103782035A - 旋转叶片式压缩机 - Google Patents

Abstract

旋转叶片式压缩机包括：缸体，可绕旋转轴线旋转；叶片，可与缸体一起旋转；转子，可操作地连接至叶片，使得缸体的旋转引起转子的旋转；驱动轴，与缸体同轴，并且可绕旋转轴线旋转；前缸体盖，可通过驱动轴与缸体一起旋转，前缸体盖包括至少一个流体入口，流体入口绕驱动轴周向定位并且适于接纳可压缩流体，其中缸体的旋转将推动可压缩流体穿过流体入口并进入转子。

Description

旋转叶片式压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机，并且更具体地涉及具有更高效率的旋转叶片式压缩机。

背景技术

旋转叶片式压缩机具有转子、从转子延伸并插入转子中的相应径向通道的一个或多个叶片。转子被安装为在更大的壳体中偏置，所述壳体可以为圆形或具有更复杂的形状。在转子转动时，叶片沿保持与壳体的外壁相接触的槽滑动。因此，转子的旋转减少壳体内的可用容积，从而压缩壳体中的流体。

通常，当引入压缩机的流体量增加时，压缩机的容量也增大。因此，希望提供能够引起提高的质量流率的旋转叶片式压缩机。另外，希望减少通过压缩机吸入口和排放口的压力损失，因为这也将有助于提高整体压缩机效率。

发明内容

根据第一方面，旋转叶片式压缩机包括：缸体，可绕旋转轴线旋转；叶片，可与缸体一起旋转；转子，可操作地连接至叶片，使得缸体的旋转引起转子的旋转；驱动轴；以及前缸体盖，可通过驱动轴与缸体一起旋转，前缸体盖包括至少一个流体入口，流体入口绕驱动轴周向定位，并且适于接收可压缩流体。缸体的旋转迫使可压缩流体穿过流体入口并通过转子进入压缩室。

从上述公开和以下对各种实施方式的更详细描述，对本领域技术人员显而易见的是，本发明提供了压缩机技术的显著进步。就这一点而言，尤其显著的是本发明能够提供具有更高效率的旋转叶片式压缩机的潜能。各种实施方式的附加特征和优点将鉴于下文提供的详细描述更好地理解。

附图说明

图1是根据一个实施方式的旋转叶片式压缩机的等距视图。

图2为根据图1的实施方式的旋转叶片式压缩机的分解等距视图。

图3是示出通过压缩机的流体流的剖视图。

图4至图7示出图3中沿线4-4截取的剖视图（穿过叶片），示出在转子相对于缸体旋转的过程中转子相对于叶片的位置。

图8和图9是前缸体盖的单独立体图。

图10是前缸体盖的替代实施方式的单独立体图。

图11是转子的单独立体图，示出流体行进路径以及排放阀组件通道。

图12是排放阀组件的局部剖开的单独立体图，示出排放壳和排放板。

图13示出排放壳的仰视图，示出加强肋状件。

图14至图15排放阀组件的另一实施方式的视图。

图16是主壳体内部的侧视图，示出适于接收后板的一部分的油池。

图17和图18是后板的前视角单独立体图和后视角单独立体图。

应理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现说明本发明基本原理的各种特征的略简化的表示。如本文所公开的旋转叶片压缩机的具体设计特征（包括，例如转子的具体尺寸）将部分地由具体预期应用和使用环境确定。所示实施方式的某些特征已相对于其他特征进行放大或扭曲，以有助于提供清楚的理解。具体地，例如，为了清楚的说明，薄的特征可进行加厚。所有对方向和位置的标号，除非另有说明，指附图中所示的定向。

具体实施方式

对本领域技术人员，即对具有本技术领域的知识或经验的那些人员显而易见的是，本文所公开的旋转叶片式压缩机可能进行多种使用和设计变更。以下对各种替代特征和实施方式的详细的讨论将参照适用于汽车空调的旋转叶片式压缩机说明本发明的一般原则。在本公开的助益下，适用于其他应用的其他实施方式将对本领域技术人员显而易见。

现参照附图，图1示出旋转叶片式压缩机17的等距视图。驱动轴20连接至旋转驱动轴20的离合器组件（未示出）。壳体包括由一个或多个紧固件18连接至前壳体30的主壳体40。可压缩流体在前壳体的吸入口32处被引入压缩机17中。在流体被压缩后，流体在排放口41处离开。图2示出压缩机的实施方式的分解等距视图。流体吸入口32可覆盖有吸入过滤器31。驱动轴20可操作地连接至前缸体盖50，使得二者一起绕旋转轴线旋转。前盖30接纳驱动轴20，并且可设有允许相对旋转的驱动轴轴承34和限制流体流的密封元件（诸如径向轴密封件33）。推力垫圈110定位于前壳体30与前缸体盖50之间。推力垫圈110有助于在操作过程中吸收由整个压缩机的流体压差造成的、朝向前壳体30偏移缸体60的净轴向力。

转子80定位于缸体60中。叶片25将转子80和缸体60连接在一起，并且定位于缸体60中的叶片通道62中以及转子80中的转子叶片通道82中。前缸体盖50与缸体60和后缸体盖70协作以限定接纳转子80和叶片25的空间。前缸体盖50还限定了适于接纳前轴承55的凹处54。前缸体盖50、缸体60和后缸体盖70由穿过螺栓通道64的多个紧固件或螺栓19进行连接，并且都一起旋转。前轴承55定位于前缸体盖50与转子80之间，限定了流体路径通道56，并且具有前缸体盖轴承57和转子轴承58。这里示出的后轴承91被形成为后板90的统一延伸，并具有在出口孔86处接合转子80的轴承，并且后轴承91还接合后缸体盖70。包括例如排放阀壳102和排放阀板104的排放阀组件100可选择地定位于在转子80中形成的排放阀组件通道84中。可设有端面塞103，端面塞103用于在滑动于后缸体盖70的表面上时减少排放阀壳102的磨料磨损。油分离板93可附接至或定位于后板90上。后板90还可以设有与主壳体40协作的肋状件94。如图11所示，通道84可以设有一个退刀槽。

图2中还示出，前缸体盖50和后缸体盖70具有平衡孔59，并且缸体具有孔69。这些孔59和孔69适于接纳平衡销106以有助于缸体和转子在操作过程中的转动平衡。

图3示出说明转子80中流体通道的剖视图。响应于驱动轴20的旋转，前缸体盖50、缸体60和后缸体盖70相对于前壳体30和主壳体40旋转。转子80绕从缸体80的旋转轴线偏移的转子轴线旋转。如图3所示，缸体的旋转轴线大致与轴20同轴，而转子旋转轴线则偏移。轴承组件55和轴承组件91保持该偏移。可压缩流体的流体行进路径由大箭头部分示出，从吸入口32到入口通道36，再到前缸体盖50中的流体通道52，再到流体路径通道56。转子80和壳体协作以限定压缩室65（在图4-图7中示出）。流体从流体路径通道继续流至入口孔81，然后流至入口通路83至压缩室65，在该处，流体在缸体的旋转过程中进行压缩，通过排放阀板组件通道84流至出口通路85至出口孔86。从那里，压缩流体通过在后轴承91中形成的后通道92离开至膨胀通道95并最终通过排放口41。这些开口和通道中的每个都协作以限定部分流体行进路径。可压缩流体的流动路径以蛇形方式穿过转子。图3还示出定位于流体流动路径中的油分离板93。压缩流体可存在一些油雾。如图3所示，油分离板93可定位成大致垂直于膨胀通道95。当油雾与压缩流体的组合到达油分离板93时，一些油雾将有利地撞击在油分离板上。油倾向于在板上积累，而制冷剂则继续流至排放口41。这有助于分离制冷剂/压缩流体和油。

在操作过程中，驱动轴20绕旋转轴线旋转缸体60，而转子绕从旋转轴线偏移的独立的转子旋转轴线旋转。转子相对于缸体偏移。该相对运动在图4-图7中示出，图4-图7说明了转子80的这种旋转，示出在转子80的旋转过程中叶片25在叶片通道82中且相对于转子80的位置的相对变化。叶片25可具有较大的端部，该端部可操作地接纳在叶片通道62中，使得叶片25与缸体一起旋转。如图所示，端部是圆形的，并且配合在叶片通道62中以限制分离，但允许叶片25相对于壳体60的一些相对运动。

在操作过程中，在缸体与转子之间形成的压缩室（和后板90的膨胀通道95以及压缩室下游的流体路径）充满加压的可压缩流体。从转子的流体路径上游，包括入口通道36至前壳体腔室，包含压力较低的流体。由于所产生的压力差，所以有朝向前壳体30偏置缸体60的净轴向力。图2和图3所示的推力垫圈110定位于前缸体盖50与前壳体30之间，并且有助于补偿这种轴向载荷以及流体路径的部分之间的连续密封。

根据非常有利的特征，在图8和图9以单独的等距视图示出的前缸体盖50充当增压器，在将流体输送至转子80时增大压力。驱动轴20可操作地连接至前缸体盖50，以使得它们一起旋转。至少一个流体通道52绕驱动轴20周向定位。可压缩流体/制冷剂从入口通道36流向前缸体盖的每个流体入口120。如图8的前缸体盖50的实施方式所示，每个流体入口都连接至通路130，并且从通路130连接至出口140。可选地，每个流体入口120都可设有相应的倾斜表面53。由于前缸体盖50在操作过程中旋转，所以入口和倾斜表面充当扇形机制，有利地增大流经流体通道52并流入转子80的流体的比率。

在图8-图9的实施方式中，有四个流体通道52，并且通往通路130的入口120大致垂直于缸体60和驱动轴20的旋转轴线。如图9中最佳所示，前缸体盖50限定了适于接纳前轴承55的凹处或开口54。前轴承55具有流体通路56，流体通路56与每个流体通道52的出口140流体连通。可压缩流体从流体通道的出口140流入前轴承55内的流体路径56，并且从那里流至转子80。如在图9中最佳所示，出口140可大致平行于旋转轴线。

图8示出与缸体60上的螺栓通道64协作的开口111。相应的开口还存在于后缸体盖上，并且与前缸体盖上的螺栓通道和开口协作以接纳相应的螺栓19。螺栓19将缸体盖50、缸体盖70和缸体60连接在一起。根据非常有利的特征，在前缸体盖50和后缸体盖70上设有平衡孔59以对抗缸体中由于叶片25的存在而造成的不平衡，平衡孔59与孔69协作以允许插入一个或多个平衡销106。平衡孔（以及因此的平衡销106）定位于缸体圆周的一侧，该侧通常与叶片25相对。通过插入适当重量的平衡销106，可减少旋转过程中固有的不平衡，由此减小在缸体的旋转过程中产生的总偏移力。

图10示出前盖150的替代实施方式。鉴于在图8-图9的实施方式中，每个流体通道的入口都垂直于驱动轴和缸体的旋转轴线，在该实施方式中，流体通道152的入口平行于旋转轴线。相应的倾斜表面153将可压缩流体导入每个入口中，并且朝向转子引导流体。响应于旋转，倾斜表面充当风扇，有效地增大输送至转子80的可压缩流体的压力。

图11示出转子80的一个实施方式。与具有从转子的每个端部延伸的突出轴的传统转子相比，在该实施方式中，认为转子是无轴的。有利地，用入口孔81和出口孔86代替轴，其显著降低了压缩机的总重量以及转子的材料成本。如图所示，入口孔81和出口孔86可同轴。入口孔81适于接收前轴承55，而出口孔适于接收后轴承91（其在图示的实施方式中为后板90的统一延伸）。这些轴承55、轴承91可操作地接合转子80，使得转子80可相对于这两个轴承旋转。因为转子中的材料不相对于转子旋转轴线对称，所以可增加孔105、孔108以将质量中心移回转子旋转轴线。可选地，转子平衡孔105、转子平衡孔108可具有开口，开口两端的直径比中间部分的直径大，类似于漏斗形。这可有助于减少转子平衡孔105和转子平衡孔108中的油积累，并且由此有助于保持转子在操作过程中的转动平衡。如图所示，还可设有用于油循环的通孔107。

可压缩流体通过入口通道83从入口孔81导向压缩室65，压缩室65为缸体60和转子80相对于彼此移动时缸体60和转子80之间的空间。由于有压力差，所以通常将流体吸入压缩室65。转子80限定接纳叶片25的叶片通道82。如上所述，转子80和缸体60绕各自的旋转轴线旋转，其旋转轴线由通过前轴承55和后轴承91保持的偏移分离。

转子80还限定了排放阀板组件通道84。压缩流体进入该通道，并且被路由至出口通路85，并且从那里流至出口孔86。因此，出口通路85可操作地将压缩室65连接至出口孔。缸体的旋转推动可压缩流体穿过入口孔81流动至出口孔86。如图11所示，可选地，叶片通道82可在入口通路83与出口通路85之间周向（即，沿孔的周界）定位。将叶片通道82定位在入口通路83与出口通路85之间。

图12和图13示出一个实施方式，其中排放阀组件100被使用并定位于通道84中。排放阀组件100充当止回阀，有助于减少压力损失。排放阀组件100可从闭合位置移动至打开位置，其中闭合位置限制可压缩流体从后通道流回压缩室65，打开位置允许可压缩流体从压缩室65流向后通道。排放阀组件100可包括例如排放阀壳102和排放阀板104。阀板104响应于便于阀打开的压力差漂浮。

在流体流动的正常操作过程中，板104被向下推动，从而允许壳102与板104之间的流体流动。可设有肋状件，以在允许流体流动的同时帮助在壳中保持板104。如果有背压，则板104被迫向上与壳102相接触，从而有效地阻止流体倒流至压缩室65中。另外，在图中示出的排放阀组件100有利地采用操作过程中产生的离心力，以帮助提高密封性。该设计有利地消除了对帮助靠壳102密封板104的独立组件（诸如弹簧）的需要。图12的排放阀板104具有向上延伸至壳102中的突出物，该突出物用于在排放过程结束时减小死区容积，并且由此确保大部分吸入流体都将被排放。壳102的顶部可确定形状以进一步帮助减小死区容积。减小死区容积有利地减少了功耗，并且提高了压缩机的效率。

图14-图15示出排放阀组件200的替代实施方式，其中排放阀壳202具有由相应的球204关闭的多个开口。球可插入壳202的下侧，并且以与先前实施方式中的阀板104相同的方式响应于压力差在壳中漂浮。

图16是主壳体40的、朝向壳体的背部观察的侧视图。主壳体40具有有助于限定油池43的平台44和肋状件42。平台44还与后板90上的肋状件94（在图18中示出）协作，以有助于这两部分相对于彼此对齐。图17-图18示出后板90的前视角立体图和后视角立体图。后板90的前侧部具有转子轴承98，转子轴承98操作地接合转子的出口孔86。前侧部还具有后缸体盖轴承97，后缸体盖轴承97可操作地接合后缸体盖70，使得缸体60和缸体旋转盖相对于后板90旋转。后通道92是流体行进路径的一部分。压缩流体离开转子80并进入后通道92。根据一个实施方式，如图16所示，流体在到达排放口41之前接触定位于膨胀通道95中的油分离板93。流体包括可压缩流体，而且还有一些油。当压缩流体继续经过肋状件42流至排放口41时，油接触油分离板并易于撞击油分离板93。肋状件42有助于向油池43引导油。该设计有利地帮助减少带出压缩机的油量。

从上述公开和对某些实施方式的详细描述显而易见的是，在未脱离本发明真实范围和精神的情况下，可能进行增加以及其他的替代实施方式。选择和描述了所讨论的实施方式以提供对本发明的原则及其实际应用的最佳说明，从而使得本领域普通技术人员能够在各种实施方式中使用本发明，并使用适于具体预期使用的各种修改。当将所有这种修改和变化按照根据公平、合法且公正的广度进行解释时，它们都如所附权利要求所确定的、在本发明的范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.旋转叶片式压缩机包括组合的：

缸体，能够绕旋转轴线旋转；

叶片，能够与所述缸体一起旋转；

转子，可操作地连接至所述叶片，使得所述缸体的旋转引起所述转子的旋转；

驱动轴，与所述缸体同轴，并且能够绕所述旋转轴线旋转；以及

前缸体盖，能够通过所述驱动轴与所述缸体一起旋转，所述前缸体盖包括至少一个流体入口，所述至少一个流体入口绕所述驱动轴周向地定位并适于接纳可压缩流体，其中所述缸体的旋转将迫使所述可压缩流体穿过所述至少一个流体入口并进入所述转子。

2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述转子和所述缸体协作以限定压缩室，所述转子与所述压缩室流体相通。

3.如权利要求1或权利要求2所述的压缩机，其中所述或每个流体入口都平行或垂直于所述旋转轴线。

4.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述转子绕转子旋转轴线旋转，所述转子旋转轴线从所述缸体的旋转轴线偏移。

5.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，还包括具有用于所述可压缩流体的吸入口和排放口的壳体，其中所述缸体定位于所述壳体内。

6.如权利要求5所述的压缩机，还包括定位于所述壳体与所述前缸体盖之间的推力垫圈。

7.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述转子限定叶片通道，所述缸体具有叶片槽，并且所述叶片接纳在所述叶片通道和所述叶片槽中；并且平衡销定位于所述缸体上并与所述叶片槽相对。

8.如权利要求5或权利要求6所述的压缩机，其中所述转子还包括出口孔和油分离板，所述油分离板定位于所述转子的出口孔与所述壳体的排放口之间。

9.如权利要求5或权利要求6所述的压缩机，还包括：

后缸体盖；

后轴承，可操作地接合所述转子的出口孔；

后缸体盖轴承，可操作地接合所述后缸体盖；以及

后板，限定与所述出口孔和所述排放口流体连接的后通道。

10.如权利要求8所述的压缩机，还包括：

后缸体盖；

后轴承，可操作地接合所述转子的出口孔；

后缸体盖轴承，可操作地接合所述后缸体盖；以及

后板，限定与所述出口孔和所述排放口流体连接的后通道。

11.如权利要求9或权利要求10所述的压缩机，其中所述后轴承被形成为所述后板的统一延伸。

12.如权利要求11所述的压缩机，其中所述油分离板定位于所述后板上。

13.如权利要5所述的压缩机，其中所述壳体具有肋状件并且限定油池；并且所述壳体具有限定后通道的后板；其中所述肋状件定位于所述排放口与所述后通道之间。

14.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述驱动轴定位于所述前缸体盖的中心孔中。

15.如权利要求2至14中任一项所述的压缩机，还包括：

前轴承和后轴承，与所述转子和所述压缩室协作以限定用于可压缩流体的流体路径通道，并且所述后轴承还限定与所述压缩室流体相通的后通道，其中所述前轴承和所述后轴承均可操作地接合所述转子，使得所述转子能够相对于所述前轴承和所述后轴承旋转；以及

排放阀组件，能够从闭合位置移动至打开位置，其中所述闭合位置限制所述可压缩流体从所述后通道流回所述压缩室，所述打开位置允许所述可压缩流体从所述压缩室流向所述后通道。

16.如权利要15所述的压缩机，其中所述转子还限定：

入口孔，能够连接至所述前轴承；

入口通路，可操作地连接所述入口孔和所述压缩室；

出口孔，能够连接至所述后轴承；以及

出口通路，可操作地将所述压缩室连接至所述出口孔；

其中所述入口孔和所述出口孔同轴，并且所述入口孔与所述出口孔之间经由所述入口通路和所述出口通路流体连通。

17.如权利要求15或权利要求16所述的压缩机，其中所述排放阀组件定位于由所述转子限定的排放阀组件通道中。

18.如权利要求15至17中任一项所述的压缩机，其中所述排放阀组件包括适于接纳排放阀板或多个球的排放阀壳。

19.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述或每个流体入口都还包括倾斜表面。

20.如权利要16所述的压缩机，其中所述转子还限定至少一个转子平衡孔，其中所述或每个转子平衡孔都具有一对端部和中间部分，并且位于所述端部处的开口的直径大于所述中间部分的直径。

Claims (19)

1.旋转叶片式压缩机包括组合的：

缸体，能够绕旋转轴线旋转；

叶片，能够与所述缸体一起旋转；

转子，可操作地连接至所述叶片，使得所述缸体的旋转引起所述转子的旋转；

驱动轴，与所述缸体同轴，并且能够绕所述旋转轴线旋转；以及

前缸体盖，能够通过所述驱动轴与所述缸体一起旋转，所述前缸体盖包括至少一个流体入口，所述至少一个流体入口绕所述驱动轴周向地定位并适于接纳可压缩流体，其中所述缸体的旋转将迫使所述可压缩流体穿过所述至少一个流体入口并进入所述转子。

2.如权利要求1所述的压缩机，其中所述转子和所述缸体协作以限定压缩室，所述转子与所述压缩室流体相通。

3.如权利要求1或权利要求2所述的压缩机，其中所述或每个流体入口都平行或垂直于所述旋转轴线。

4.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述转子绕转子旋转轴线旋转，所述转子旋转轴线从所述缸体的旋转轴线偏移。

5.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，还包括具有用于所述可压缩流体的吸入口和排放口的壳体，其中所述缸体定位于所述壳体内。

6.如权利要求5所述的压缩机，还包括定位于所述壳体与所述前缸体盖之间的推力垫圈。

7.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述转子限定叶片通道，所述缸体具有叶片槽，并且所述叶片接纳在所述叶片通道和所述叶片槽中；并且平衡销定位于所述缸体上并与所述叶片槽相对。

8.如权利要求5或权利要求6所述的压缩机，其中所述转子还包括出口孔和油分离板，所述油分离板定位于所述转子的出口孔与所述壳体的排放口之间。

9.如权利要求5或权利要求6或权利要求8所述的压缩机，还包括：

后缸体盖；

后轴承，可操作地接合所述转子的出口孔；

后缸体盖轴承，可操作地接合所述后缸体盖；以及

后板，限定与所述出口孔和所述排放口流体连接的后通道。

10.如权利要求9所述的压缩机，其中所述后轴承被形成为所述后板的统一延伸。

11.如权利要求10所述的压缩机，其中所述油分离板定位于所述后板上。

12.如权利要5所述的压缩机，其中所述壳体具有肋状件并且限定油池；并且所述壳体具有限定后通道的后板；其中所述肋状件定位于所述排放口与所述后通道之间。

13.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述驱动轴定位于所述前缸体盖的中心孔中。

14.如权利要求2至13中任一项所述的压缩机，还包括：

前轴承和后轴承，与所述转子和所述压缩室协作以限定用于可压缩流体的流体路径通道，并且所述后轴承还限定与所述压缩室流体相通的后通道，其中所述前轴承和所述后轴承均可操作地接合所述转子，使得所述转子能够相对于所述前轴承和所述后轴承旋转；以及

排放阀组件，能够从闭合位置移动至打开位置，其中所述闭合位置限制所述可压缩流体从所述后通道流回所述压缩室，所述打开位置允许所述可压缩流体从所述压缩室流向所述后通道。

15.如权利要14所述的压缩机，其中所述转子还限定：

入口孔，能够连接至所述前轴承；

入口通路，可操作地连接所述入口孔和所述压缩室；

出口孔，能够连接至所述后轴承；以及

出口通路，可操作地将所述压缩室连接至所述出口孔；

其中所述入口孔和所述出口孔同轴，并且所述入口孔与所述出口孔之间经由所述入口通路和所述出口通路流体连通。

16.如权利要求14或权利要求15所述的压缩机，其中所述排放阀组件定位于由所述转子限定的排放阀组件通道中。

17.如权利要求14至16中任一项所述的压缩机，其中所述排放阀组件包括适于接纳排放阀板或多个球的排放阀壳。

18.如上述权利要求中任一项所述的压缩机，其中所述或每个流体入口都还包括倾斜表面。

19.如权利要15所述的压缩机，其中所述转子还限定至少一个转子平衡孔，其中所述或每个转子平衡孔都具有一对端部和中间部分，并且位于所述端部处的开口的直径大于所述中间部分的直径。

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