CN109798244A - 五角转子压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种五角转子压缩机，涉及压缩机技术领域，解决了现有转子压缩机压缩效率低的技术问题。该五角转子压缩机，包括腔体和五角转子，所述腔体上设有进气口和出气口，所述腔体线型由四条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，所述腔体线型上包括四个朝向所述五角转子延伸的内凸点，并将所述腔体分为4个腔室；所述五角转子的线型为由五条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，所述五角转子包括五个朝向所述腔体线型延伸的顶点；当所述五角转子在所述腔体内转动过程中，能够压缩位于腔室内的空气。本发明的五角转子压缩机压缩效率更高、动平衡性更好。

Description

五角转子压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其是涉及一种五角转子压缩机。

背景技术

压缩机通常指气体压缩机，是一种用以压缩气体的设备。现主流压缩机大多为活塞式，但是活塞式压缩机具有诸多缺陷：①气体带油污，尤其对于有油润滑更为显著；②转速不能过高，因为受往复运动惯性力的限制；③排气不连续，气体压力有波动，有可能造成气流脉动共振；④易损件较多，维修量较大。

转子式压缩机能够在一定程度上客服活塞式压缩机的缺陷，具有简单紧凑、零件少、转速高的优点。转子式压缩机通常包括主转子和从转子，主转子由压缩机或电动机驱动；从转子是由主转子通过喷油形成的油膜或者齿轮啮合的方式进行驱动转动。三角转子压缩机是一种典型的转子式压缩机，其运动方式为三角转子围绕气缸中心，在近似于椭圆形的汽缸内，进行的行星运动，而实现气体压缩的压缩机。但是现有的三角转子压缩机还存在一些缺陷，包括噪声大、平衡性差等问题，也制约了压缩机的压缩效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压缩效率更高、动平衡性更好的五角转子压缩机。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种五角转子压缩机，包括腔体和五角转子，所述腔体上设有进气口和出气口，所述腔体线型由四条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，所述腔体线型上包括四个朝向所述五角转子延伸的内凸点，并将所述腔体分为4个腔室；

所述五角转子的线型为由五条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，所述五角转子包括五个朝向所述腔体线型延伸的顶点；当所述五角转子在所述腔体内转动过程中，能够压缩位于腔室内的空气。

优选的，所述五角转子包括转轴和转子本体，所述转轴与所述转子本体通过齿轮啮合连接，且所述转轴的分度圆直径小于所述转子本体的分度圆直径，以使所述转子本体围绕所述转轴做行星运动。

优选的，所述腔体线型为中心对称图形，且在直角坐标系中，当所述腔体线型以原点O为中心时，关于X轴或Y轴对称。

优选的，所述腔体线型方程为：

其中：e为偏心距，R为创成半径，t为角度参数。

优选的，所述五角转子的线型方程为：

其中：v＝π/12+t*(π/6)，d＝-5*e*sin(5*v)/R，u＝2*v-arcsin(d)，e为偏心距，R为创成半径，t为角度参数。

优选的，e：R＝15：110，且0<t<12π。

优选的，所述腔体由腔体座、前盖以及后盖组成，所述进气口和出气口设置在所述腔体座上。

优选的，任一腔室上均设有所述进气口和所述出气口，且所有所述进气口和所述出气口上均设有单向阀。

优选的，所述五角转子的顶点上设有弹簧和密封条。

优选的，所述腔体的内凸点上设有弹簧和密封条。

本发明的有益效果为：同等重量情况下，本发明的五角转子压缩机，相对于三角转子压缩机效率更高，即功重比更高；结构上对称性比三角转子要好，整个机构的动平衡性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例五角转子压缩机去掉前端盖的结构示意图；

图2是本实施例五角转子压缩机分解状态的结构示意图；

图3是本实施例五角转子压缩机正面的结构示意图；

图4是本实施例五角转子压缩机工作时状态一的示意图；

图5是本实施例五角转子压缩机工作时状态二的示意图；

图6是本实施例五角转子压缩机工作时状态三的示意图；

图7是本实施例五角转子压缩机工作时状态四的示意图。

图中：1-转轴；11-力输入端；2-转子本体；21-顶点；22-五角转子的线型；3-腔体座；31-内凸点；32-通气口；321-进气口；322-出气口；33-腔体线型；34-腔室；4-单向阀；5-前盖；6-后盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1-3所示，本实施例提供了一种五角转子压缩机，包括腔体和五角转子，腔体由腔体座3、前盖5以及后盖6组成，腔体线型33由四条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，腔体线型33上包括四个朝向五角转子延伸的内凸点31，并将腔体分为4个腔室，任一腔室上均设有两个通气口32，两个通气孔中其中一个为进气口和出另一个为出气口，且所有进气口和出气口上均设有单向阀4。

五角转子的线型22为由五条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，五角转子包括五个朝向腔体线型33延伸的顶点21；当五角转子在腔体内转动过程中，能够压缩位于腔室内的空气。

作为可选的实施方法，五角转子包括转轴1和转子本体2，转轴1与转子本体2通过齿轮啮合连接，且转轴1的分度圆直径小于转子本体2的分度圆直径；转子本体2围绕转轴1做行星运动，五角转子的线型22构成转子本体2的外部形状。这里说的腔体线型33和五角转子的线型22只是指的平面内的形状，由图可知转子本体2和腔体座3具有一定的厚度，即在转子本体2的顶点21位置以及腔体内凸点31位置均具有一定的厚度。转轴1的动力输入端11可以与电机连接，由电机带动转轴1转动。本发明中的转轴1可以比三角转子的粗，刚度、强度更好。

作为可选的实施方法，腔体线型33为中心对称图形，且在直角坐标系中，当腔体线型33以原点O为中心时，关于X轴或Y轴对称。

本实施例，在直角坐标系中，腔体线型33方程为：

本实施例，在直角坐标系中，五角转子的线型22方程为：

其中：v＝π/12+t*π/6，d＝-5*e*sin(5*v)/R；u＝2*v-arcsin(d)；e为偏心距；R为创成半径；t为角度参数，即转轴1转动的角度。

具体的，e：R＝15：110，且0<t<12π，偏心距和创成半径的具体长度可以根据实际需要选择。

为了保证五角转子在腔体内正常旋转，转子本体2的顶点21上设有弹簧和密封条；且腔体的内凸点31上设有弹簧和密封条。弹簧和密封条的设置可以采用现有常规的设置方法，例如在顶点21位置，沿五角转子的厚度方向设置长条状的容纳槽，在容纳槽内先设置合适数量的弹簧，然后将长条状的密封条设置在弹簧上，保证五角转子在腔体内转动时，能够分隔腔体，且在顶点21和内凸点31相遇时可以通过挤压弹簧，使转子顺利转动；在内凸点31位置上，可以采用相同的结构，沿腔体厚度方向上设置长条状的容纳槽，在容纳槽内先设置合适数量的弹簧，然后将长条状的密封条设置在弹簧上。

综上，本实施例中转轴1的分度圆直径可以为8倍偏心距e，而三角转子压缩机的固定齿轮分度圆直径为4倍偏心距。因此，当偏心距e＝15mm的三角转子压缩机的转轴1的直径只允许50mm，而相应的五角转子压缩机的转轴1直径可达100mm。因此可加大五角转子压缩机腔体宽度，更进一步提高单元机的功率。转轴直径小一直是妨碍三角转子机构纵向扩展的瓶颈；应该是加大转子直径，提高转子扭矩，实现更高压力的气体压缩

五角转子结构单周期做功次数4次，比三角转子多一倍。

在径向密封条平均速度相等的工况下，五角转子压缩机的腔体温度分布比三角转子压缩机均匀，工作面热变形小，裂纹趋势小。

五角转子比三角转子转得慢，同一时间内三角转子的密封条、弹簧比五角转子压缩机的密封条、弹簧多翻许多个跟斗速度方向改变，因此五角转子机构的密封条惯性力、弹簧弹力变化比三角转子机构小，容易实现高速状态的密封，拍振趋势小。

本发明的五角转子压缩机的工作原理：

以腔室34的变化状态为例，

状态一：如图4所示，腔室34充满未压缩气体；

状态二：转子本体2转动1/4周期至图5的状态，转子本体2的顶点21越过进气口321，将腔室34密封，并压缩腔室34内的气体；

状态三：转子本体2再转动1/4周期转动至图6状态；

状态四：转子本体2继续转动1/4周期至图7状态，此时腔室34中气体已基本压缩完成，并由出气口322排出。

其余3个腔室压缩过程与腔室34完全一致。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种五角转子压缩机，其特征在于，包括腔体和五角转子，所述腔体上设有进气口和出气口，所述腔体线型(33)由四条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，所述腔体线型(33)上包括四个朝向所述五角转子延伸的内凸点(31)，并将所述腔体分为4个腔室；

所述五角转子的线型(22)为由五条曲率半径相同且长度相同的弧线依次连接形成，所述五角转子包括五个朝向所述腔体线型(33)延伸的顶点(21)；当所述五角转子在所述腔体内转动过程中，能够压缩位于腔室内的空气。

2.根据权利要求1所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述五角转子包括转轴(1)和转子本体(2)，所述转轴(1)与所述转子本体(2)通过齿轮啮合连接，且所述转轴(1)的分度圆直径小于所述转子本体(2)的分度圆直径，以使所述转子本体(2)围绕所述转轴(1)做行星运动。

3.根据权利要求2所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述腔体线型(33)为中心对称图形，且在直角坐标系中，当所述腔体线型(33)以原点O为中心时，关于X轴或Y轴对称。

4.根据权利要求3所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述腔体线型(33)方程为：

其中：e为偏心距，R为创成半径，t为角度参数。

5.根据权利要求4所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述五角转子的线型(22)方程为：

其中：v＝π/12+t*(π/6)，d＝-5*e*sin(5*v)/R，u＝2*v-arcsin(d)，e为偏心距，R为创成半径，t为角度参数。

6.根据权利要求5所述的五角转子压缩机，其特征在于，e：R＝15：110，且0<t<12π。

7.根据权利要求1所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述腔体由腔体座(3)、前盖(5)以及后盖(6)组成，所述进气口和出气口设置在所述腔体座(3)上。

8.根据权利要求7所述的五角转子压缩机，其特征在于，任一腔室上均设有所述进气口和所述出气口，且所有所述进气口和所述出气口上均设有单向阀(4)。

9.根据权利要求1所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述五角转子的顶点(21)上设有弹簧和密封条。

10.根据权利要求1所述的五角转子压缩机，其特征在于，所述腔体的内凸点(31)上设有弹簧和密封条。