CN109538301A - 圆柱形对称容积式机器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及圆柱形对称容积式机器，机器(1)包括外壳(2)，在外壳(2)中具有协同操作的两个转子(6a，6b)，即可旋转地安装在外壳(2)中的外转子(6a)和可旋转地安装在外转子(6a)中的内转子(6b)，其中，压缩腔室(8)位于两个转子(6a，6b)之间，压缩腔室(8)将通过两个转子(6a，6b)的旋转从两个转子(6a，6b)的入口侧(9a)移动到两个转子(6a，6b)的出口侧(9b)，其特征在于，外转子(6a)的入口侧(9a)设置有通风装置(12)，以便向压缩腔室(8)供应空气。

Description

圆柱形对称容积式机器
技术领域
本发明涉及圆柱形对称容积式机器。
容积式机器也称为“正排量式机器”。
特别是，本发明涉及具有两个转子(即，内转子可旋转地安装在外转子中)的圆柱形对称机器，诸如膨胀机、压缩机和泵。
背景技术
此类机器是已知的并且在例如US 1892217中有所描述。还已知的是，转子可为圆柱形或圆锥形形状。
众所周知，此类机器可以用电机驱动。
根据比利时专利申请BE 2017/5459，已知电机可以围绕外转子安装，其中，电机定子直接驱动外转子。
这种机器相对于已知的机器具有许多优点，其中，电机轴通过变速器与外转子或内转子的转子轴连接。
因此，机器将不仅更紧凑使得占地面积更小，还意味着需要更少的轴封和轴承。
机器的效率很大程度上取决于所谓压缩腔室的填充率，压缩腔室是转子的叶片之间的空间，压缩腔室将通过转子的旋转而从入口侧移动到出口侧，从而容积减小，使得封闭在空间中的气体将被压缩。
发明内容
本发明的目的是提高这种机器的填充率。
为此，本发明涉及一种圆柱形对称容积式机器，机器包括外壳，在外壳中具有协同操作的两个转子，即可旋转地安装在外壳中的外转子和可旋转地安装在外转子中的内转子，其中，压缩腔室位于两个转子之间，压缩腔室通过两个转子的旋转而从入口侧移动到出口侧，其特征在于，外转子的入口侧设置有通风装置，以便向压缩腔室供应空气。
这提供了以下优点：通风装置将确保入口处的空气向心流动，从而获得压缩腔室的更好填充。
因此，机器的性能将会提高。
这也将抵消在关闭压缩腔室之前发生的任何过早的压缩腔室容积减小。
另一个优点在于，主动吸入的空气也适用于冷却例如驱动机器的电机、出口、或润滑和/或冷却机器部件的油。
这可以通过以下方式来实现：在吸入的空气最终到达压缩腔室中之前，沿着或经由机器部件输送吸入的空气。
在一实施例中，外转子在其入口侧上设置有附接件，其中，通风装置设置在附接件中，附接件附接到外转子。
该附接件可由中空圆柱形元件构成，该中空圆柱形元件放置成使其轴线位于外转子轴线的延长线中。
根据本发明的优选特点，外转子借助于在附接件上或与其相连的轴承而可旋转地安装在外壳中。
优点是可以使用更小的轴承。实际上，例如，附接件本身可以设置有径向向内定向的凸缘，使得轴承可以附接到该凸缘或设在该凸缘上。
附图说明
为了更好地展示本发明的特点，在下文中参考附图通过非限制性实例来描述根据本发明的圆柱形对称容积式机器的一些优选实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的圆柱形对称容积式机器；
图2示出了根据图1的线II-II的横截面；
图3示意性地示出了图1中用F3表示的部分的替代性实施例；
图4示意性地示出了图3的变例；
图5示意性地示出了图3的另一变例。
具体实施方式
在本例中，图1中示意性示出的机器1是压缩机设备。
根据本发明，机器1还可以涉及膨胀机设备。本发明还可涉及泵设备。
机器1是圆柱形对称容积式机器1。这意味着机器1具有圆柱对称性，即，与圆锥体相同的对称性。
机器1包括外壳2，外壳2设置有用于吸入待压缩气体的入口3和用于压缩后气体的出口4。外壳限定了腔室5。
两个协同操作的转子6a、6b—即，可旋转地安装在外壳2中的外转子6a和可旋转地安装在外转子6a中的内转子6b—位于机器1的外壳2中的腔室5中。
两个转子6a、6b都设置有叶片7，并且可以协同操作地转入彼此中，其中，在叶片7之间形成压缩腔室8，该压缩腔室8的容积可以通过转子6a、6b的旋转而减小，使得在该压缩腔室8中捕获的气体被压缩。原理与已知的两相邻的协同操作的螺杆转子非常相似。
在转子6a、6b的旋转期间，压缩腔室8从转子6a、6b的一端9a移动到转子6a、6b的另一端9b。
在下文中，端部9a也将被称为内转子6a和外转子6b的入口侧9a，并且内转子6a和外转子6b的端部9b将被称为出口侧9b。
在所示的实例中，转子6a、6b为圆锥形形状，其中，转子6a、6b的直径D、D'沿轴向X-X'减小。然而，这对于本发明而言不是必需的；转子6a、6b的直径D、D'也可以在轴向X-X'上是恒定的，或者也可以在轴向X-X'上以其他方式变化。
转子6a、6b的这种设计不仅适用于压缩机设备，而且适用于膨胀机设备。替代地，转子6a、6b也可以为圆柱形形状，具有恒定直径D、D'。因而，转子6a、6b在压缩机设备或膨胀机设备的情况下可以具有可变节距以便存在自带的容积比，或者在机器1涉及泵设备的情况下具有恒定的节距。
外转子6a的轴线10和内转子6b的轴线11是固定轴线10、11，这意味着轴线10、11将不会相对于机器1的外壳2移动，但它们不是平行延伸，而是相对于彼此成角度α，其中，两轴线在点P处相交。
然而，这对于本发明不是必需的。例如，如果转子6a、6b具有恒定直径D、D'，则轴线10、11仍可平行延伸。
根据本发明，外转子6a的入口侧9a设置有通风装置12，以便向压缩腔室8供应空气。
这意味着通风装置12将与外转子6a一起转动，使得当转子6a、6b转动时，通风装置12也将开始运转。
在本例中，通风装置12是径向通风装置12。
在图1和图2所示的实例中，外转子6a设置有在入口侧9a上的附接件13，通风装置12设置在附接件中，附接件附接到外转子6a。
在本例中，附接件13包括中空圆柱形式，放置成使其轴线位于外转子6a的轴线10的延长线中。
附接件13具有壁14，壁14具有一定的厚度A，其中，通风叶片15已安装在该壁14中。
也不排除一个或多个叶片15的高度在径向方向上从内向外轴向减小。
以这种方式，可以适应减小的轮廓。
转子6a、6b在机器1中安装在轴承上，其中，内转子6b在一端9a在机器1中安装在轴承16上，并且可以说内转子6b的另一端9b由外转子6a支撑或承载。
在所示的实例中，外转子6a在两端9a、9b处在机器1中利用轴承17、18来安装。
如图1所示，外转子在入口侧9a处借助于在附接件13上或与其相连的轴承17而可旋转地安装在外壳2中。
附接件13设置有径向向内定向的凸缘19，轴承17安装在凸缘19上。
因此，与轴承17直接安装在外转子6a本身上的情况相比，该轴承17可以制造得更小，即具有更小的直径。
此外，机器1还设置有电机20，电机13将驱动转子6a、6b。该电机20设置有电机转子21和电机定子22。
在本例中，但不是必需的，电机20围绕外转子6a安装，其中，电机定子22直接驱动外转子6a。
在所示的实例中，这是通过以下方式实现的，因为外转子6a也用作电机转子21。
电机20设置有永磁体23，永磁体23嵌入在外转子6a中。
当然，永磁体23也可以不是嵌入在外转子6a中，而是例如安装在外转子6a的外部。
代替具有永磁体23的电机20(即，同步永磁电机)，也可以应用异步感应电机，其中，用鼠笼式转子代替永磁体。来自电机定子的感应在鼠笼式转子中产生电流。
另一方面，电机20也可以是磁阻型或感应型或它们的组合。
电机定子22以覆盖方式围绕外转子6a安装，其中，在本例中电机定子位于机器1的外壳2中。
以这种方式，电机20和转子6a、6b的润滑可以一起控制，因为它们位于同一外壳2中并且因此不会彼此隔离。
设备1的操作非常简单，如下所述。
在机器1运行期间，电机定子22将驱动电机转子21，并因此以已知的方式驱动外转子6a。
外转子6a将帮助驱动内转子6b，并且通过外转子6a的旋转，通风装置12也将转动。
由于通风装置12的操作，气体将通过入口3吸入。该气体将最终到达转子6a、6b之间的压缩腔室8中。
因为通风装置12将确保气体的主动供应或流动，所以压缩腔室8的填充率将增大。
此外，当气体通过入口3吸入时，气体将流经电机转子21和电机定子22。以这种方式，气体将能够确保电机20的主动冷却。
由于旋转，该压缩腔室8移动到出口4，同时容积将减小，从而实现气体的压缩。
然后，压缩气体可以通过出口4离开机器1。
不排除在压缩期间将液体注入机器1中。
液体既可以是水，也可以是合成油或者非合成油。
图3示出了通风装置12的替代性实施例，其中，它现在是轴向通风装置12。
在本例中，附接件13不是圆柱形的，而是更像圆锥形的。然而，这不是必需的。轴向通风装置12设置在径向向内定向的凸缘19中。
在图4中，示出了图1的径向通风装置12与另一轴向通风装置12a组合，它们彼此串联放置。
在本例中，从吸入空气的流动方向看，另一轴向通风装置12a放置在径向通风装置12的前面。当然，径向通风装置12也可以放置在另一轴向通风装置12a的前面。
另一轴向通风装置12a围绕附接件13安装。
图5示出了另一种变例，在本例中，通风装置12是轴向-径向混合通风装置12，其中，叶片15兼具轴向区段和径向区段。
图3至图5的实施例中的通风装置12的操作类似于图1和图2中的实施例的操作。
本发明不限于作为实例描述并在附图中示出的实施例；在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种形式和尺寸实现根据本发明的圆柱形对称容积式机器。

Claims (12)

1.一种圆柱形对称容积式机器，该机器(1)包括外壳(2)，在外壳(2)中具有协同操作的两个转子(6a，6b)，即可旋转地安装在外壳(2)中的外转子(6a)和可旋转地安装在外转子(6a)中的内转子(6b)，其中，压缩腔室(8)位于两个转子(6a，6b)之间，压缩腔室(8)将通过两个转子(6a，6b)的旋转而从两个转子(6a，6b)的入口侧(9a)移动到两个转子(6a，6b)的出口侧(9b)，其特征在于，外转子(6a)的入口侧(9a)设置有通风装置(12)，以便向压缩腔室(8)供应空气。
2.根据权利要求1所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，外转子(6a)在其入口侧(9a)上设置有附接件(13)，通风装置(12)设置在附接件(13)中并且附接件(13)附接到外转子(6a)。
3.根据权利要求1所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，外转子(6a)借助于在附接件(13)上或与其相连的轴承(17)而可旋转地安装在外壳(2)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，通风装置(12)是径向通风装置(12)。
5.根据权利要求4所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，设置与径向通风装置(12)串联的另一轴向通风装置(12a)。
6.根据前述权利要求1至3中任一项所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，通风装置(12)是轴向通风装置(12)。
7.根据前述权利要求1至3中任一项所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，通风装置(12)是轴向-径向混合通风装置(12)，其中叶片(15)兼具轴向区段和径向区段。
8.根据前述权利要求1至3中任一项所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，通风装置(12)包括多个叶片(15)，叶片(15)的高度在径向方向上从内向外轴向减小。
9.根据前述权利要求1至3中任一项所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，内转子(6b)和外转子(6a)为圆锥形形状。
10.根据前述权利要求1至3中任一项所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，机器(1)设置有电机(20)，电机(20)具有电机转子(21)和电机定子(22)，以驱动内转子和外转子(6a，6b)，其中，电机(20)围绕外转子(6a)安装，其中，电机定子(22)直接驱动外转子(6a)。
11.根据权利要求10所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，外转子(6a)用作电机转子(21)。
12.根据权利要求11所述的圆柱形对称容积式机器，其特征在于，电机(20)设置有嵌入在外转子(6a)中的永磁体(23)。
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