CN106894997B - 一种齿环结构气体压缩或膨胀装置 - Google Patents

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Abstract

一种齿环结构气体压缩或膨胀装置，包括由前机壳与后机壳组成的密封腔体，所述的密封腔体内部设置有用于外接动力输入设备的联动轴，且联动轴通过支撑架固定连接环形齿套，环形齿套的内壁上均匀布置有多个齿环叶片，齿环叶片与设置在环形齿套内部的星轮相啮合；所述的星轮通过轴承固定组件安装在后机壳上，且后机壳上开设用于提供星轮旋转空间的缺口；所述的前机壳与后机壳上均开设有气孔。本发明作为外圈转子的齿环叶片与作为内圈转子的星轮交叉旋转，从而引起压缩腔容积的变化，叶片不断推动工作流体运动，实现了气体的压缩或膨胀，无需设置吸排气阀，使得压缩机加工和安装方便，减少了易损件。

Description

一种齿环结构气体压缩或膨胀装置
技术领域
本发明涉及流体机械总成结构，具体涉及一种齿环结构气体压缩或膨胀装置。
背景技术
螺杆压缩机(膨胀机)是一种容积式回转压缩机(膨胀机)，螺杆结构相互啮合形成的密封腔体积大小会在运动过程发生周期性改变，从而实现气体的压缩与膨胀。螺杆压缩机具有平衡性好，无需吸排气阀，结构紧凑，排量大等优点。但螺杆压缩机(膨胀机)工作时需要很小的间隙(可达微米级)，且螺杆转子齿面是一个空间曲面，转子与转子、转子与机壳之间需要很高的配合精度，需用特制的刀具在专用设备上进行加工，相应的轴承、齿轮、轴封也都需要很高的精度，使得造价贵，且加工、安装不方便。现有的螺杆压缩机(膨胀机)按结构可分为单螺杆压缩机(膨胀机)与双螺杆压缩机(膨胀机)，两种类型的压缩机(膨胀机)都存在上述的优缺点。其中，单螺杆压缩机(膨胀机)还存在星轮片易磨损，作为膨胀机需外加动力启动的问题，双螺杆压缩机(膨胀机)同样存在作为膨胀机需外加动力启动的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种齿环结构气体压缩或膨胀装置，该装置结构紧凑，加工及安装方便，并且节能高效，用于气体膨胀时不需要外部齿轮驱动。
为了实现上述目的，本发明齿环结构气体压缩或膨胀装置包括由前机壳与后机壳组成的密封腔体，所述的密封腔体内部设置有用于外接动力输入设备的联动轴，且联动轴通过支撑架固定连接环形齿套，环形齿套的内壁上均匀布置有多个齿环叶片，齿环叶片与设置在环形齿套内部的星轮相啮合；所述的星轮通过轴承固定组件安装在后机壳上，且后机壳上开设用于提供星轮旋转空间的缺口；所述的前机壳与后机壳上均开设有气孔。
所述的前机壳为碗型壳体，其底面开设有用于联动轴伸出的通孔，侧壁上开设有第二气孔；所述的后机壳采用能够扣合在前机壳端面上的圆台型壳体，其凸台部分开设缺口并安装引流模块，所述的引流模块正对气流开设导气口，导气口连接引流模块的内部空腔，空腔与开设在后机壳底面上的第一气孔连通。
所述的引流模块侧壁、环形齿套、与引流模块侧壁外形相同的上密封板以及底密封板形成局部包围齿环叶片的气体运输结构。所述的轴承固定组件包括星轮轴，星轮轴上安装有星轮定位板以及与星轮相配合的星轮架，星轮轴两端通过轴承安装在轴承支板上。
所述的星轮与齿环叶片之间采用平面直线啮合、平面曲线啮合、空间曲线啮合或空间曲面啮合。当星轮与齿环叶片之间采用平面直线啮合、平面曲线啮合或空间曲线啮合时，环形齿套的下表面为圆弧绕轴旋转形成的面；当星轮与齿环叶片之间采用空间曲面啮合时，环形齿套的下表面采用叶片齿根面与星轮齿顶面的包络面。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：作为外圈转子的齿环叶片与作为内圈转子的星轮交叉旋转，从而引起压缩腔容积的变化，叶片不断推动工作流体运动，实现了气体的压缩或膨胀，无需设置吸排气阀，使得压缩机加工和安装方便，减少了易损件，具有结构紧凑，排量大等优点。同时，采用齿环结构，能够将各个叶片分别加工、安装，降低了加工及安装难度。相比于单螺杆压缩机转子与星轮之间采用内啮合的方式，本发明的转子与星轮之间采用外啮合的方式，作为压缩机与作为膨胀机的工作方式相同，仅将进气孔与排气孔的位置对调即可，作为膨胀机使用时动力矩大，有效解决了膨胀机启动不便的问题。
附图说明
图1本发明第一视角的整体结构爆炸示意图；
图2本发明第二视角的整体结构爆炸示意图；
图3本发明转子部分的结构爆炸示意图；
图4本发明齿环结构组装示意图；
附图中：10-前机壳；11-后机壳；20-联动轴；21-支撑架；30-引流模块侧壁；31-上密封板；32-底密封板；40-环形齿套；41-齿环叶片；50-星轮；51-星轮齿；52-星轮架；53-星轮轴；54-星轮定位板；55-轴承；56-轴承支板；60-导气口；61-第一气孔；62-第二气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1-4，本发明齿环结构气体压缩或膨胀装置包括由前机壳10与后机壳11组成的密封腔体，密封腔体内部设置有用于外接动力输入设备的联动轴20，联动轴20通过支撑架21固定连接环形齿套40，环形齿套40的内壁上均匀布置有多个齿环叶片41，齿环叶片41与设置在环形齿套40内部的星轮50相啮合，星轮50与齿环叶片41之间采用平面直线啮合、平面曲线啮合、空间曲线啮合或空间曲面啮合。当星轮50与齿环叶片41之间采用平面直线啮合、平面曲线啮合或空间曲线啮合时，环形齿套40的下表面为圆弧绕轴旋转形成的面；当星轮50与齿环叶片41之间采用空间曲面啮合时，环形齿套40的下表面采用叶片齿根面与星轮齿顶面的包络面。星轮50通过轴承固定组件安装在后机壳11上，且后机壳11上开设用于提供星轮50旋转空间的缺口，轴承固定组件包括星轮轴53，星轮轴53上安装有星轮定位板54以及与星轮50相配合的星轮架52，星轮轴53两端通过轴承55安装在轴承支板56上。
本发明装置的前机壳10与后机壳11上均开设有气孔。前机壳10为碗型壳体，其底面开设有用于联动轴20伸出的通孔，侧壁上开设有第二气孔62；后机壳11采用能够扣合在前机壳10端面上的圆台型壳体，其凸台部分开设缺口并安装引流模块，引流模块正对气流开设导气口60，导气口60连接引流模块的内部空腔，空腔与开设在后机壳11底面上的第一气孔61连通。其中，引流模块侧壁30、环形齿套40、与引流模块侧壁30外形相同的上密封板31以及底密封板32形成局部包围齿环叶片41的气体运输结构。
该装置在作为压缩机的工作过程中，齿环作为外圈转子，星轮50作为内圈转子，环形齿套40的齿环叶片41和星轮50的星轮齿51交叉旋转引起压缩腔腔室容积的变化，齿环叶片41不断推动工作流体，进而将低压气体压缩成高压气体，最后通过导气口60流经第一排气孔61排出，此外，导气口60在与压缩腔接触之前，多个叶片即已进入引流模块侧壁30、上密封板31、底密封板32所围成的通路内，阻绝了第二气孔62与压缩腔的连通，从而第二气孔62与导气口60不会连通。由于在压缩机中不设置气阀组件，使得压缩机加工和安装方便，减少易损件(例如气阀组件)的同时达到节能高效的效果。
当该环形结构总成用在膨胀机中时，结构与压缩机相同，将进、排气口对调即可。
当然，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种齿环结构气体压缩或膨胀装置，其特征在于：包括由前机壳(10)与后机壳(11)组成的密封腔体，所述的密封腔体内部设置有用于外接动力输入设备的联动轴(20)，且联动轴(20)通过支撑架(21)固定连接环形齿套(40)，环形齿套(40)的内壁上均匀布置有多个齿环叶片(41)，齿环叶片(41)与设置在环形齿套(40)内部的星轮(50)相啮合；所述的星轮(50)通过轴承固定组件安装在后机壳(11)上，且后机壳(11)上开设用于提供星轮(50)旋转空间的缺口；所述的前机壳(10)与后机壳(11)上均开设有气孔。
2.根据权利要求1所述的齿环结构气体压缩或膨胀装置，其特征在于：前机壳(10)为碗型壳体，其底面开设有用于联动轴(20)伸出的通孔，侧壁上开设有第二气孔(62)；所述的后机壳(11)采用能够扣合在前机壳(10)端面上的圆台型壳体，其凸台部分开设缺口并安装引流模块，所述的引流模块正对气流开设导气口(60)，导气口(60)连接引流模块的内部空腔，空腔与开设在后机壳(11)底面上的第一气孔(61)连通。
3.根据权利要求2所述的齿环结构气体压缩或膨胀装置，其特征在于：引流模块侧壁(30)、环形齿套(40)、与引流模块侧壁(30)外形相同的上密封板(31)以及底密封板(32)形成局部包围齿环叶片(41)的气体运输结构。
4.根据权利要求1所述的齿环结构气体压缩或膨胀装置，其特征在于：所述的轴承固定组件包括星轮轴(53)，星轮轴(53)上安装有星轮定位板(54)以及与星轮(50)相配合的星轮架(52)，星轮轴(53)两端通过轴承(55)安装在轴承支板(56)上。
5.根据权利要求1所述的齿环结构气体压缩或膨胀装置，其特征在于：所述的星轮(50)与齿环叶片(41)之间采用平面直线啮合、平面曲线啮合、空间曲线啮合或空间曲面啮合。
6.根据权利要求5所述的齿环结构气体压缩或膨胀装置，其特征在于：当星轮(50)与齿环叶片(41)之间采用平面直线啮合、平面曲线啮合或空间曲线啮合时，环形齿套(40)的下表面为圆弧绕轴旋转形成的面；当星轮(50)与齿环叶片(41)之间采用空间曲面啮合时，环形齿套(40)的下表面采用叶片齿根面与星轮齿顶面的包络面。
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