CN107002678B

CN107002678B - 容积式压缩机

Info

Publication number: CN107002678B
Application number: CN201580047659.5A
Authority: CN
Inventors: 阿特米奥·阿法蒂卡蒂
Original assignee: Skop Fabregas Co Ltd
Current assignee: Skop Fabregas Co Ltd
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2019-10-18
Anticipated expiration: 2035-09-04
Also published as: US10309400B2; US20170254330A1; WO2016035047A1; AU2015310560B2; DE112015004060T5; AU2015310560A1; CN107002678A

Abstract

一种两级旋转压缩机，其用于气体，特别是用于空气。压缩机包括底板和头部，底板与头部之间包围两个压缩级。旋转压缩机的特征在于，在所述两个压缩级之间设有互连装置，所述装置适于在所述两个压缩级之间建立由制造商选择的“串联”或“并联”连通。

Description

容积式压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于气体、特别是用于空气的电动容积式罗茨型压缩机(Roots-type compressor)。

特别地，本发明被认为是有益而非排他性地用于为充气艇、筝式冲浪、SUP(“StandUp Paddling(立式划板)”的缩写)板充气，以下描述将明确参引这些应用但并不因此失去普遍性。

特别地，本发明的教示有益而非排他地应用于将明确参引的两级罗茨型压缩机。

背景技术

已知，在露营和一般发生在闲暇时间的活动中，通常需要为某一装置充气，举例来说，如为皮筏、筝式冲浪板等充气。与传统脚踏泵、或手动泵相比，电动压缩机被日益普遍地使用。

用于此种类型的电动压缩机的传统技术考虑到采用电动涡轮加活塞式压缩机。

虽然在充气时间和到达压力方面具有明确的优势，但目前市场上的电动压缩机不利地具有低能量效率；而且，它们很吵，因而在如露营地、海滩等休息场所具有干扰效果。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种两级罗茨型空气压缩机，其不存在上述缺陷，且同时制造简洁且经济。

而且如已知的，一些特殊用途需要有限流量的高压压缩空气，例如在充气艇、皮艇和床垫的情况下，而其它用途需要低压的高流量，例如在筝式冲浪和SUP板的情况下。

因此，应该产生用于工业制造两种不同模式的两条不同的线路，以得到这两种类型的压缩机。

因此，构思和设计两级罗茨式空气压缩机是有用的，其中可以根据市场需求由制造商选择通过相同结构的元件(虽然不同地组装)来得到两种类型的压缩机，即，在高出口压力和有限流量的第一模式，和允许在低出口压力下获得高流量的第二模式。

因此，本发明提供一种两级压缩机。

附图说明

为了更好地理解本发明，以下仅通过非限制性示例并参考附图描述优选实施例，在附图中：

图1示出本发明的两级压缩机的第一构造(其中两个级“串联”)的分解图；

图2示出本发明的两级压缩机的第二构造(其中两个级“并联”)的分解图；

图3示出在根据本发明的教示制造的两级压缩机中使用的盖的三维后视图；

图4示出图3的盖的三维前视图；

图5示出在根据本发明的两级压缩机中使用的头部的三维视图；

图6示出关于根据本发明的两级压缩机的第一压缩级的第一框架(cage)的三维视图；

图7示出关于根据本发明的两级压缩机的第二压缩级的第二框架的三维视图；

图8示出在用于两个压缩级的互连的装置中包括的两个分隔板的第一构造；以及

图9示出图8的两个分隔板的第二构造。

具体实施方式

在图1中，10总体地表示根据本发明的教示制造的两级罗茨型旋转空气压缩机。

压缩机10包括底板20和头部30。如图1所示，安装在头部30的侧面上的电机(GM)使用一组具有已知系统的齿轮(GG)来使两个驱动轴50和60旋转。

从宏观的角度来看，压缩机10具有大体上呈纵向的对称轴线(X)，并且可以认为其如同被一对分隔板70、80分为第一压缩级(I)和第二压缩级(II)。

顺带提及，从下文可以更好地看出，两个分隔板70和80是相同的。它们的相互位置确定了两个压缩级(I)和(II)是“串联”还是“并联”连接(见下文)。

两个分隔板70和80的组合形成两个压缩级(I)与(II)之间的互连装置100。

如图3、4更具体地示出，盖20包括大致呈椭圆体板状的主体20A。

主体20A中形成8个通孔，每个通孔在使用时被相应的连接杆(tie rod)90穿过(图1)，连接杆90与相应的螺母(未示出)至少部分地螺接联合在一起。

主体20A的内面上设有凹槽20B(图4)，其面向第一压缩级(I)。

此外，如图4所示，主体20A的内面上还设有两个座部(seat)20C、20D，其中座部在使用时容纳用于支撑轴50、60的相应的端轴承(未示出)。

如图5更具体地示出，头部30相应地包括大致呈椭圆体板状的主体30A。

本体30A中形成8个通孔，每个通孔在使用时被相应的连接杆90穿过(图1)。

图5示出以下开口：

-两个中心设置的圆形通孔30B和30C，供空气通过；

-两个圆形通孔30D、30E，其在使用时包含两个支撑驱动轴50、60的轴承50A、60A；以及

-供空气通过的两个开槽30F、30G，其相对于圆形通孔30B对称设置。

本体30A的面向第二压缩级(II)的一面上设有大致呈B形的突出部，并且其大致跟随第二压缩级(II)的转子的蜗壳(volute)(见下文)。

现在参考图1、图6，第一压缩级(I)包括第一框架110，第一框架110的主体110A也大致呈椭圆体形状。主体110A的边缘跟随盖20的主体20A的边缘。

而且，主体110A(图6)具有：

-开放的中心蜗壳110B，其容纳两个叶形转子(R1)和(R2)(图1)；

-下部开口110C(图6)，供空气通过；

-上部开口110D(图6)，供空气通过；以及

-两个下侧开槽110E和110F(图6)，供空气通过。

类似地，第二压缩级(II)(图1、图7)包括第二框架210，第二框架210的主体210A也大致呈椭圆体形状。主体210A的边缘跟随头部30的主体30A的边缘(图1)。

而且，主体210A具有：

-开放的中心蜗壳210B，其容纳两个叶形转子(R3)和(R4)(图1)；

-下部开口210C(图7)，供空气通过；

-上部开口210D(图7)，供空气通过；以及

-两个下侧开槽210E和210F(图7)，供空气通过。

所有开口的边缘以及在主体110A、210A上形成的两个蜗壳的边缘被肋围绕。

在图1所示的实施例中，主体110A、210A(图6、图7)的厚度不同，因为，如下所述，两个压缩级(I)和(II)可以具有不同的流量。但是，没有什么阻碍两个压缩级(I)、(II)具有相同的厚度。

每个主体110A、210A还具有8个通孔，通孔在使用时被前述连接杆90穿过(图1)。如前所述，用于两个压缩级(I)与(II)之间的互连的装置100包括两个相同的分隔板70和80。

从下文可以更好地看出，两个压缩级(I)和(II)呈“串联”或“并联”互连取决于两个分隔板70和80在互连装置100中如何连接(见下文)。

作为两个压缩级(I)、(II)的两种连接形式(“串联”或“并联”)的示例，图8示出在两个分隔板70和80呈“串联”连接时的互连装置100*。

另一方面，图9示出两个分隔板70和80呈“并联”连接，因而形成互连装置100**时的构造。

如图8、图9更具体示出的，分隔板70包括呈大致椭圆体形状的主体70A。

主体70A上形成两个中心通孔70B、70C，中心通孔70B、70C分别对应于在头部30上形成的前述通孔30D、30E。两个中心通孔70B、70C在使用时还被两个轴50、60穿过。

靠近主体70A的边缘设有四个开槽70D、70E、70F、70G，其中两个开槽在使用时对应于开槽30F、30G(图5)。

主体70A的上边缘上设有呈大致矩形的开口70H，而且在主体70A的中心线上向下延伸的纵向矩形凹部70L与所述开口70H联合。

凹部70L不是通孔，实际上是主体70A的平面的简单下陷部(见下文)。类似地，分隔板80包括呈大致椭圆体形状的主体80A。

两个中心通孔80B、80C形成在主体80A上并对应于头部30的所述通孔30D、30E。两个中心通孔80B、80C还被两个轴50、60穿过。

靠近主体80A的边缘设有四个开槽80D、80E、80F、80G。

中心存在呈大致矩形的通孔80H，其与在主体80A的中心线上延伸的纵向矩形凹部80L联合在一起。

凹部70L不是通孔，且实际上是主体80A的平面的简单下陷部(见下文)。明显地，主体70A和80A还具有在使用时被连接杆90穿过的8个通孔。

两级旋转压缩机10中包括的多种元件通过前述部分螺纹连接的连接杆90来封装，每个连接杆设有各自的螺母(未示出)。

在图9所示的实施例(“并联”连接)中，分隔板70相对于图8的构造没有移动，而是图8的分隔板80理想地逆时针旋转了180°(见图9中的箭头)。

然后，两个板70、80被封装以形成所述互连装置100**。

头部30、第二框架210和第一框架110都分别设有两个开槽(30F、30G；210E、210F；110E、110F)，每个分隔板70、80分别具有四个开槽(70D、70E、70F、70G；80D、80E、80F、80G)。

这是因为，在“串联”连接的情况下(图1、图8)，开槽80E必须与开槽70E对准(用于空气入口导管)，而开槽70D必须与开槽80D对准(空气出口导管)。

另一方面，在“并联”连接的情况下(图2、图9)，开槽80G必须与开槽70E对准(用于空气入口导管)，而开槽70D必须与开槽80F对准(空气出口导管)。

在第一情况下(“串联”——图1、图8)，开槽80F、80G、70F、70G未被任何气流穿过；而在第二情况(“并联”——图2、图9)下，开槽80D、80C、70F、70G未被空气穿过。

下文将参考图1和图8描述本发明的两级旋转压缩机10的“串联”操作。

在这种情况下，待压缩的外界空气通过在头部30上形成的开槽30F、30F进入压缩机10。

然后，空气流经在第二压缩级(II)的板210中形成的下侧开槽210E和210F，穿过分别设置在互连装置100*的分隔板70、80上的开槽70D和70E以及80D和80E。

因此，在这种情况下，空气绕过第二压缩级(II)，以进入第一压缩级(I)。

因此，空气通过下侧开槽110E和110F进入第一压缩级(I)，在盖20内设置的凹槽20B(图4)滑过，被传输向下部开口110C，下部开口110C实际上代表第一压缩级(I)的进口。

一旦被转子(R1)和(R2)压缩后，空气被送至上部开口110D，其可被认为是全部作为第一压缩级(I)的出口。

此时，空气穿过开口70H(图8)并遇到凹部70L，该凹部70L与分隔板80的凹部80L一起形成具有矩形横截面的通道95。

然后，空气沿通道95向下流动并从通孔80H流出，以通过代表所述第二压缩机(II)的入口的下部开口210C移向第二压缩级(II)。

然后，空气被同样由电机(GM)旋转的转子(R3)和(R4)压缩，并且通过上部开口210D离开，上部开口210D代表第二压缩机(II)的出口。

最后，在“串联”连接的两个压缩级(I)、(II)中被压缩的空气通过圆形通孔30C离开并被送至用户装置(未示出)。

在图1中，进入两级压缩机10的气流由箭头(F1)和(F2)表示，而出口气流由箭头(F3)表示。

例如，在“串联”连接的情况下，在第一压缩级(I)中，假定在压力为500mbar的情况下的流量为400nl/min，而空气还经历第二压缩级(II)中500mbar的压缩。其结果是，离开压缩机10的空气在压力为1000mbar的情况下的流量为250nl/min。

另一方面，在如图2、图9所示的构造(“并联”)的情况下，两个开口70H、80H被一个接一个地设置，离开第一压缩级(I)的压缩空气直接流向第二压缩级(II)的上部开口210D并流向头部30的圆形出口通孔30C。

在这种情况下，如图2所示，仅被供给到第二压缩级(II)的另一气流进入通孔30B，通孔30B也形成在头部30中。该第二进口流量(加上穿过两个开槽30G、39H的第一进口流量)直接到达第二压缩级(II)的下部开口210C(入口)，并且在被两个转子(R3)、(R4)(图1)执行压缩后，通过上部开口210D代表的出口释放。

换言之，来自第一压缩级(I)和来自第二压缩级(II)的两个流在上部开口210D处相加。然后，两个流均通过圆形通孔30C离开并被送至用户装置(未示出)。

在图2中，进入两级压缩机10的气流由箭头(F1)、F2(F4)表示，而出口气流由箭头(F5)表示。

例如，在“并联”连接的情况下，可以假设在压力为400mbar的情况下300nl/min的空气进入第一压缩级(I)，而在压力为400mbar的情况下200nl/min的空气进入第二压缩级(II)。因此，在压力为400mbar的情况下500nl/min的总空气流量从圆形通孔30C离开。

有利地，通孔30C设有用于在压缩机“串联”操作时闭合通孔30C(图1、图8)的螺帽(未示出)。

在图2的情况下，进入通孔30B的空气仅留在第二压缩级(II)中且不能移动到第一压缩级(I)，因为它沿着其路径遇到分隔板80的背面，分隔板80在这种情况下作为帽部。

而且，在“并联”连接的情况下，通过开口70H进入的一部分空气总是终止于通道95中，但是可以总是从所述通道95离开并且仅通过通孔80H。

换言之，在“并联”连接的情况下，通道95中包含的空气大致停滞，因为压缩空气的主流穿过开口70H、80H(它们之间呈直接连通)，因为如前所述，两个分隔板70、80被一个在一个上面地支撑和封装。

本发明的两级容积式压缩机的主要优点在于，通过使用完全相同的部件，在组装阶段，两个压缩级可以建立“串联”(具有低流量和高普遍性)或“并联”(反之，具有高流量和低普遍性)连通。

Claims

1.一种两级旋转压缩机(10)，其用于气体；

所述旋转压缩机(10)包括底板(20)和头部(30)，所述底板和头部在其之间包围两个压缩级((I)、(II))；

所述旋转压缩机的特征在于，在所述两个压缩级((I)、(II))之间设有互连装置(100；100*；100**)，所述互连装置适于在所述两个压缩级((I)、(II))之间建立由制造商选择的“串联”(100*)或“并联”(100**)连通，

所述互连装置(100；100*；100**)包括第一分隔板(70)和第二分隔板(80)，所述第一分隔板和第二分隔板被一个在另一个之上地封装，以及

所述第一分隔板(70)和所述第二分隔板(80)相同。

2.根据权利要求1所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，每个所述分隔板(70、80)包括：相应的主体(70A、80A)，其具有相应的四个开槽(70D、70E、70F、70G；80D、80E、80F、80G)；以及相应的一个开口，其与相应的纵向凹部(70L；80L)联合在一起。

3.根据权利要求2所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，两个所述纵向凹部(70L；80L)彼此面对以形成通道(95)。

4.根据权利要求3所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，所述开口为进口(70H)或出口(80H)，所述通道(95)的至少一部分在进口(70H)与出口(80H)之间建立流体连通，所述进口(70H)设置在所述第一分隔板(70)上，所述出口(80H)设置在所述第二分隔板(80)上。

5.根据权利要求4所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，当所述互连装置(100*)被构造为在所述两个压缩级((I)、(II))之间建立“串联”连通时，所述进口(70H)设置在所述第一分隔板(70)的上部，而所述出口(80H)设置在所述第二分隔板(80)的下部。

6.根据权利要求4所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，当所述互连装置(100**)被构造为在所述两个压缩级((I)、(II))之间建立“并联”连通时，所述进口(70H)和所述出口(80H)设置在所述第一分隔板(70)和所述第二分隔板(80)的相应上部。

7.根据权利要求6所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，当所述互连装置(100**)被构造为在所述两个压缩级((I)、(II))之间建立“并联”连通时，气体通过设置所述头部(30)上的通孔(30B)被直接供应到所述两个压缩级((I)、(II))中靠近所述头部(30)的压缩级。

8.根据权利要求1所述的两级旋转压缩机(10)，其特征在于，所述两个压缩级((I)、(II))不同。