CN110662903A - 旋转叶片装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转叶片装置，包括：具有内壁的壳体，该内壁包围限定中心腔轴的圆柱形腔；圆柱形的转子，其绕中心转子轴旋转，并且平行延伸并偏离中心腔轴，其中，该转子设置有沿直径方向延伸穿过转子的通槽；第一叶片和第二叶片，在通槽的直径方向上相对于转子可滑动的方式被容纳在通槽内，并且在所述通槽的直径方向上相对于彼此可滑动，第一叶片和第二叶片分别限定第一和第二配合面，其彼此重叠；和设置在其中的引导机构，通过引导机构引导第一和第二叶片之间的滑动运动，其中，所述引导机构包括接合布置，第一和第二叶片被接合布置彼此永久接合，使得第一叶片和第二叶片在垂直于它们的配合面的方向上是不可分离的。

Description

旋转叶片装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月25日提交的新加坡专利申请No.10201704289V的权益，出于所有目的，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

实施例一般而言涉及旋转叶片装置。

背景技术

正排量压缩机已存在了100多年，并且分为往复式或旋转式。由于其简洁而紧凑的设计、更好的容积容量以及减少的噪音和振动问题，旋转压缩机通常比往复式更可取。但是，所有现有的旋转压缩机都需要较大的转子供其正常工作。也就是说，这些压缩机中的转子在压缩机内占据大的空间，原本该空间能够用作工作腔室。因此，这些压缩机在设计上是庞大的，并且需要较大的材料来制造。

美国专利No.US2373656公开了一种旋转机器，其解决了压缩机庞大、由大量零件组成并且需要更大制造成本的问题。

但是，与所述美国专利所述的旋转机械有关的问题是，叶片的尖端必须一直与气缸的内壁接触，以使产品工作，否则，显著的内部泄漏将导致压缩过程失败。为了解决这个问题，在称为梭槽的槽中保持并引导叶片。结果，如所述美国专利所述的旋转机械即使在低速运行时在叶片尖端和在导轨-梭槽接口处也具有高负载系数。因此，机器无法在高转速下运行。

PCT国际公开No.WO2010131103A2公开了一种单叶片泵，其类似于如上述美国专利所述的旋转机械。在单叶片泵中，引入了第二转子以克服上述美国专利的旋转机械的叶片尖端、销接头和梭槽接口处的高负荷。但是，在单叶片泵中发现的关键问题是，单叶片泵变得比上述美国专利的旋转机械更庞大，并且需要更多的功率以便运行。

美国专利No.US 4,604,041公开了一种旋转叶片泵，包括圆柱形的壳体、包括槽的圆柱形的转子，该槽安装了一对能够互相滑动的钩形覆盖叶片。旋转叶片泵的基本原理是，叶片需要额外的力来推动叶片尖端以与壳体壁形成密封接触，并且这个力能够从加压油流中获得，所述加压油流从构建在转子和壳体末端壁中的油路流到钩空间。当叶片的钩头进入转子时形成这些钩空间。钩空间然后由钩头部的侧表面、平面表面、尾随叶片的底表面、切掉的部分以及在转子中形成槽的壁界定。当引导叶片从水平位置旋转到垂直位置时，由尾随叶片的后端进入转子形成的钩空间扩大。这个体积增加产生吸油过程，以充满钩空间，而加压的油则提供推动叶片并与壳体壁形成密封接触的压力。类似地，当同一引导叶片旋转以采取水平位置时，相应的钩空间趋于变小，这将对油产生节流作用，从而将油推出油路。

然而，上述美国专利的旋转叶片泵具有两个限制，导致转子尺寸相对于壳体较大，因此减小用于压缩由壳体、转子和叶片形成的腔室中的流体的工作空间。作为第一个限制，叶片背部上的切口形式的油凹部必须始终位于转子内部，以将油泵入钩空间。这个要求将确保钩空间被充分密封以产生泵浦效果，以使油流入/流出这些空间。在这种情况下，故障将导致机油泄漏到腔室中，从而会导致旋转叶片泵的机械故障。类似地，这些油凹部特征必须在运动学上与转子内的油路运动地重合，以使油流入/流出钩空间，以防止将油过度加压而产生不平衡力。这些条件要求转子的尺寸(相对于气缸室)足够大，以密封钩空间，并使钩空间与油路充分对齐，同时确保旋转叶片泵的运行。

作为第二个限制，为了使完全伸展的状态下的叶片具有足够的刚度以防止过度弯曲，并使转子将叶片夹紧在一起以防止叶片滑出槽而导致旋转叶片泵的故障，转子相对于腔室的尺寸之比必须足够大。

发明内容

根据各种实施例，提供了旋转叶片装置。旋转叶片装置可以包括具有内壁的壳体，该内壁包围限定中心腔轴的圆柱形腔。旋转叶片装置可进一步包括限定中心转子轴的圆柱形转子，转子120可绕该中心转子轴旋转，并且该中心转子轴平行于中心腔轴延伸并偏离该中心腔轴。转子可沿着平行于圆柱形腔的中心腔轴的轴线抵着内壁密封。转子可进一步设置有沿直径方向延伸穿过转子的通槽。旋转叶片装置可以进一步包括第一叶片和第二叶片，第一叶片和第二叶片以这样的方式被容纳在通槽内：使得第一叶片和第二叶片在其中在通槽的直径方向上相对于转子可滑动，并且使得在通槽的直径方向上相对于彼此可滑动。第一叶片和第二叶片可以分别限定第一配合面和第二配合面，该第一和第二配合面可以平行于通槽的直径方向延伸并且彼此重叠。此外，旋转叶片装置可以包括布置在第一叶片和第二叶片的第一配合面和第二配合面之间的引导机构，通过该引导机构第一叶片和第二叶片之间的滑动运动可以被引导。引导机构可以包括接合布置，通过该接合布置，第一叶片和第二叶片被以如下方式互相永久地接合：使得第一叶片和第二叶片在垂直于它们的配合面的方向上不可分离。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，将参考以下附图描述各种实施例，其中：

图1示出了根据各种实施例的旋转叶片装置的示意图；

图2A至图2C示出了根据各种实施例的旋转叶片装置；

图2D至图2E分别示出了根据各种实施例的图2A至图2C的旋转叶片装置的第一叶片和第二叶片；

图3示出了根据各种实施例的图2A至图2C的旋转叶片装置的第一叶片和第二叶片的力和接触点的示意图；

图4A至图4G示出了根据各种实施例的图2A至图2C的旋转叶片装置的工作原理(或一个运行周期)；

图5示出了根据各种实施例的图2A至图2C的旋转叶片装置的数值分析结果；

图6A至图6E示出了图2A至图2C的旋转叶片装置用作耦合叶片压缩机时的各种图；

图7示出了图2A至图2C的旋转叶片装置用作耦合叶片泵时的图；

图8A示出了根据各种实施例的旋转叶片装置；

图8B和图8C示出了根据各种实施例的图8A的旋转叶片装置800的转子；

图8D示出了根据各种实施例的图8A的旋转叶片装置的第一叶片的各种视图；

图8E示出了根据各种实施例的图8A的旋转叶片装置的第二叶片的各种视图；

图9图示了根据各种实施例的图8A的旋转叶片装置的运行；

图10A和图10B示出了作用在根据各种实施例的图8A的旋转叶片装置的叶片上的压力；

图11示出了根据各种实施例的旋转叶片装置；

图12示出了根据各种实施例的旋转叶片装置；以及

图13示出了根据各种实施例的用于旋转叶片装置的第一叶片、第二叶片和引导机构的构造。

具体实施方式

以下在装置的上下文中描述的实施例对于相应的方法类似地有效，反之亦然。此外，可以理解的是，以下描述的实施例可以被组合，例如，一个实施例的一部分可以与另一实施例的一部分结合。

应当理解的是，术语“在……上”、“在……上方”、“顶部”、“底部”、“向下”、“侧面”、“背面”、“左”、“右”、“正面”、“横向”、“边”、“上”、“下”等在以下描述中使用时，是为了方便并帮助理解相对位置或方向而使用的，而不是意在限制任何设备或结构或者任何设备或结构的任何部分的取向。另外，除非上下文另外明确指出，否则单数术语“一”、“一个”和“该”包括复数形式。类似地，除非上下文另外明确指出，否则单词“或”意在包括“和”。

提供旋转叶片装置的各种实施例来解决早先确认的至少一些问题。

根据各种实施例，旋转叶片装置可以是旋转压缩机、旋转泵、旋转叶片泵、旋转叶片压缩机、用于压缩和/或输送流体的装置或具有旋转叶片的用于压缩和/或输送流体的任何适当的装置。根据各种实施例，流体可以包括液体或气体或不可压缩的流体或可压缩的流体。

各种实施例引入了具有滑动叶片的独特的旋转叶片装置，所述滑动叶片包括两个独特组合的“半”叶片(或耦合叶片)以解决先前确认的问题。各种实施例的独特性在于它使用旋转叶片装置的固有运行特性来允许叶片运行。根据各种实施例，在旋转叶片装置的整个寿命期间，叶片尖端磨损可能不再是问题，叶片尖端磨损通常将减小叶片长度并引起内部泄漏。此外，根据各种实施例的旋转叶片装置还可以降低制造成本，因为压缩机气缸的内部形状已被改变为圆形(或大致圆形)，其与某些传统的旋转压缩机中的心形相比，更易于制造。

与其他现有的传统压缩机相比，根据各种实施例的旋转叶片装置还可具有以下优点。根据各种实施例，旋转叶片装置可包括更少的零件。例如，旋转叶片装置可仅包括三个主要部件，即转子、气缸和叶片。根据各种实施例，旋转叶片装置也可以是紧凑的。根据各种实施例，旋转叶片装置可以非常紧凑，因为其转子可以占据极小的空间，并且因此允许将大部分可用空间用作生产性的工作腔室。此外，与传统的旋转滑动叶片、滚动活塞或回转叶片压缩机相比，根据各种实施例的旋转叶片装置可在给定容量下消耗的待制造材料减少约50％。根据各种实施例，旋转叶片装置也可以在低制造成本下制造。由于根据各种实施例的旋转叶片装置具有较少的部件，其需要较少的材料，并且内气缸壁是更易于制造的圆形的，因此期望其制造可成本更低。根据各种实施例，旋转叶片装置可以包括创新的新叶片，其配置成消除了对使用诸如弹簧的额外零件的需求。这种创新的叶片可以利用压缩时的流体压力来最小化叶片尖端和压缩机气缸内壁之间的泄漏间隙。另外，新叶片可允许转子尺寸极小，或者相对于由气缸内壁限定的腔室更小。

根据各种实施例，提供了一种旋转叶片装置，其可以是用于压缩和输送流体的装置。该装置可以包括具有圆形内侧壁并具有第一中心轴的定子。该装置可以进一步包括与定子的内侧壁面对面接合的转子。转子可以包括直径槽。转子可以进一步具有相对于定子的第一中心轴偏心布置的第二中心轴。此外，该装置可包括多个(或两个或多个，或一对，或多个或多对或多对)可滑动叶片，其可滑动通过槽旋转并沿直径槽旋转。根据各种实施例，工作腔室可以由定子、转子和叶片共同限定。转子旋转时，工作腔室的容积可能变化。根据各种实施例，当转子旋转时，叶片的尖端可以始终密封地耦合到定子的内侧壁。

根据各种实施例，该装置可以包括两个叶片，其中第一叶片具有槽，并且第二叶片具有与第一叶片的槽耦合的突起，使得两个叶片重叠并且滑动接触。

根据各种实施例，该装置可以包括在定子的侧壁上的入口和出口。

如背景技术中早先所确认的，为了所需的功能，具有分离叶片系统的现有的传统压缩机一般需要大量的油路系统。此外，这种压缩机还需要较大的转子尺寸(相对于由定子的内壁限定的腔室)以防止故障。这种限制降低了压缩机压缩流体的总容积。

根据各种实施例，为了最大化腔室空间，必须相对于定子的腔室空间使转子尺寸尽可能小。另外，当叶片完全伸展时，转子必须能够保持叶片，而不会由于旋转和由于来自压缩流体的压力而弯曲或使叶片滑出转子。

当前，现有的传统旋转压缩机的转子与腔室比定义如下：

根据各种实施例，旋转叶片装置可具有小于0.65的转子与腔室比。根据各种实施例的旋转叶片装置的转子也可以被制造得足够小，使得旋转叶片装置可以具有大约0.5或更小的转子与腔室比，即，

图1示出了根据各种实施例的旋转叶片装置100的示意图。特别地，图1图示出了具有0.5的转子与腔室比的旋转叶片装置100。如图所示，旋转叶片装置100可包括具有内壁112(或定子内壁)的壳体110(或定子)，该内壁112包围限定中心腔轴的圆柱形腔114(或腔室或工作腔室)。旋转叶片装置100可进一步包括限定中心转子轴的圆柱形转子120，转子120可绕该中心转子轴旋转，并且该中心转子轴平行于中心腔轴延伸并偏离该中心腔轴。转子120可沿着平行于圆柱形腔114的中心腔轴的轴线抵着内壁112密封。转子120可设置有沿直径方向延伸穿过转子120的通槽125。旋转叶片装置100可以包括第一叶片130和第二叶片150，第一叶片130和第二叶片150可以以这样的方式被容纳在通槽125内：使得第一叶片130和第二叶片150在其中在通槽125的直径方向上相对于转子120可滑动，并且使得在通槽125的直径方向上相对于彼此可滑动。

如图1所示，在第一叶片130和第二叶片150的垂直取向上，第一叶片130可从第二叶片150延伸，使得第一叶片130的一端(或叶片尖端)可与壳体110的内壁112的部分接触，而第二叶片150的相对端(或叶片尖端)可与壳体110的内壁112相对一部分接触。因此，第一叶片130和第二叶片150的延伸布置可形成从壳体110的内壁112的一部分延伸到壳体110的内壁112与之相对部分的连续叶片。

回到图1，第一叶片130和第二叶片150的水平取向以虚线示出。如图所示，在水平取向上，第一叶片130可以与第二叶片150精确地重叠，以第一叶片130不会从第二叶片150突出或者延伸的方式，使得第一叶片130可以精确地在第二叶片150的顶上。

为了在几何上验证在各种实施例中转子与腔室比为0.5是可实现的，必要条件是最小叶片长度(L_最小)必须小于最大耦合叶片长度(L_最大)，因为叶片必须均适合最大(水平取向)和最小(垂直取向)叶片长度位置。

在图1中，

因此，通过将式(1)与式(2)和式(3)分别结合，能够验证0.5的转子与腔室比，其中得到L_最小＝0.75D_腔室和L_最大＝0.866D_腔室。因此，从得到的结果，证实了根据各种实施例的具有0.5的转子与腔室比的旋转叶片装置是可实现的。

在具有分离叶片系统的传统压缩机中，不可能将转子与腔室直径比减小超过0.5。这是因为，叶片在压缩负载期间可能遭受显著的弯曲，并且这可能导致叶片在其运行期间滑出转子槽。弯曲还可能增加叶片侧面进入槽期间的磨损。最终，在运行数小时后，由于连续磨损，叶片磨损率可能增加，并且叶片可能变得更薄。

因此，各种实施例力求提供一种旋转装置或旋转叶片装置，其中，维持叶片与定子壁之间的密封接触所需的力是来自由于叶片的旋转运动产生的离心力以及来自工作流体本身的压力而实现的。因此，叶片可能需要被配置成保持更高的负载能力。然后，以上将允许构建直径可以小于腔室尺寸的65％，或者甚至等于或小于腔室尺寸的50％的转子。

参考图1的旋转叶片装置100，根据各种实施例，旋转叶片装置100的第一叶片130和第二叶片150可以分别限定第一配合面136和第二配合面156，第一和第二配合面136、156可以平行于通槽125的直径方向延伸并且彼此重叠(或接合)。此外，旋转叶片装置100可以包括布置在第一和第二叶片130、150的第一和第二配合面136、156之间的引导机构(未示出)，通过该引导机构第一和第二叶片130、150之间的滑动可以被引导。引导机构可以包括接合布置，通过该接合布置，第一和第二叶片130、150可以以如下方式互相永久地接合：使得第一和第二叶片130、150可以在垂直于它们的配合面的方向上不可分离。

根据各种实施例，引导机构的接合布置可包括榫和榫槽滑动布置。榫和榫槽滑动布置的榫和榫槽配置成以如下方式接合：使得榫和榫槽在通槽的直径方向上可滑动，并且禁止榫和榫槽在垂直于第一和第二叶片的第一和第二配合面的方向上相对运动。

根据各种实施例，榫和榫槽滑动布置可包括燕尾榫和榫槽滑动布置，或T形榫和榫槽滑动布置，或J形榫和榫槽滑动布置，或L形榫和榫槽滑动布置，或钩状榫和榫槽滑动布置。

根据各种实施例，第一叶片130的第一配合面136可包括沿通槽125的直径方向沿着第一配合面136延伸的榫。此外，第二叶片150的第二配合面156可包括沿通槽125的直径方向沿着第二配合面156延伸的榫槽。

根据各种实施例，第一和第二叶片130、140中的每一个可包括具有圆弧横截面轮廓的叶片尖端部分，其中各叶片尖端部分可与内壁112接触。

根据各种实施例，各叶片尖端部分的圆弧横截面轮廓可以是对称的。

根据各种实施例，各叶片尖端部分的圆弧横截面轮廓可以是不对称的。

根据各种实施例，各叶片尖端部分的圆弧横截面轮廓可以包括第一半径区段和第二半径区段。第一半径区段的半径可以小于第二半径区段的半径。优选地，第一半径区段可以朝向具有相应的配合面136、156的各叶片130、150的一侧，并且第二半径区段可以朝向各叶片130、150的相反的一侧。

根据各种实施例，通槽125的第一内表面可以包括第一拉长切口，该第一拉长切口从第一槽开口向第二槽开口延伸预定距离，并且通槽125的第二相对的内表面可以包括第二拉长切口，该第二拉长切口从第二槽开口向第一槽开口延伸预定距离。通槽125的第一和第二内表面可以平行于第一和第二叶片130、150的第一和第二配合面136、156。第一叶片130可以与第一内表面滑动接触，第二叶片150可以与第二内表面滑动接触。此外，第一叶片130可以从第一槽开口突出以接触内壁112，并且第二叶片150可以从第二槽开口突出以接触内壁112。

根据各种实施例，第一叶片130可以包括第一凹口，该第一凹口可以位于第一叶片130的第一辅助面的自由端，第一辅助面可以与第一叶片130的第一配合面136相对，并且自由端可以与第一叶片130的与内壁112接触的一端(或叶片尖端)相对。第二叶片150可以包括第二凹口，该第二凹口可以位于第二叶片150的第二辅助面的自由端，第二辅助面可以与第二叶片150的第二配合面156相对，并且自由端可以与第二叶片150与内壁112接触的一段相对。

根据各种实施例，壳体110的内壁112可以包括沿着平行于圆柱形腔114的中心腔轴的轴线延伸的凹部，其中该凹部可以具有对应于圆柱形转子120的预定的弧度的横截面轮廓，其中转子120可以以预定弧形密封地位于凹部中。

根据各种实施例，圆柱形转子120的直径可以小于壳体110的圆柱形腔114的直径的65％，或者可以等于或小于壳体110的圆柱形腔114的直径的一半。

图2A示出了根据各种实施例的旋转叶片装置200的正面图。图2B示出了沿图2A的旋转叶片装置200的A-A线表现的截面图。图2C示出了沿图2A的旋转叶片装置200的B-B线(在图2中)表现的截面图。

在图2A，图2B和图2C中，210是壳体(或圆柱形定子壳体或定子)。内壁212(或内定子壁或内圆柱壁)的几何形状可以是圆柱形或至少基本上是圆柱形的，但是外壁211(或外定子壁)可以具有便于制造或组装的任何形状。216和217是定子210的端壁盖(或分别是上盖和下盖)。220是圆柱形转子(或转子或转子轴)。弧XY(参见图2C)可以表现转子220与壳体210之间的接触表面。该表面也可以称为密封弧，因为它可以阻止压缩流从排出室泄漏到吸入室中。通槽225(或槽)可以被围绕圆柱形转子220的轴向中点在直径上中心地切穿。穿过通槽225，第一和第二叶片230、250(或耦合的叶片)可旋转地滑动。270是吸入口(或入口)，280是排出口(或出口)。282是薄簧片阀(或排放簧片阀)，用于检查加压流体从壳体210流出的流量。284是阀塞，用于阻止簧片阀282完全偏转，从而减少簧片阀282上的重复疲劳负荷。290-294是圆柱形通道，油可以通过这些通道润滑运动部件，例如轴承表面和叶片端面。290和291可以是轴向油孔。292-294可以是径向油孔。O形圈298可以确保壳体210被充分密封以防止泄漏。295可以是用于供应润滑油的供油孔。

图2D和图2E示出了根据各种实施例的旋转叶片装置200的叶片230、250。参考图2D中，第一叶片230(在图2B和图2C中也被标记为叶片230)可以是具有凸形燕尾特征233的一对叶片230、250中的一个。该叶片230可滑入第二叶片250的凹形燕尾特征253中，如图2E(在图2B和图2C中也是250)所示。

图2D和图2E中的231和251是半圆柱形叶片尖端部分。232和252标记可沿其切割叶片230、250以形成浮雕的表面，在该浮雕上可加工燕尾特征233和253。234和254代表各叶片230、250的后端。装配在一起的一对叶片230、250可彼此滑动并插入图2C所示的轴向槽225中。在运行过程中，一个叶片可以充当前导叶片，而另一个可以充当尾随叶片。

旋转叶片装置200的创新部分之一是，两个独特的滑动叶片230、250可用于在转子220的通槽225内滑动，并且在旋转叶片装置200的整个工作寿命中，叶片230、250的构造可使用流体的压缩压力驱使各叶片迫使各叶片230、250始终与内壁212接触。该特征可以允许转子220被配置为小于壳体210(或定子)的圆柱形腔214(或工作腔室或腔室)的尺寸的65％，或者甚至等于或小于50％。

图3示出了根据各种实施例的旋转叶片装置200的叶片230、250的力和接触点的示意图。根据各种实施例，叶片230、250可以被配置为使得它们可以具有如下所述的功能。两个独特的滑动叶片意味着叶片230、250可以根据腔室214的几何形状根据需要延伸或收缩。如图3所示，压缩中的流体可以与第一叶片230的前表面235接触。前表面235处的该流体压力与第一叶片230的离心力一起可以确保叶片尖端部分231可以总是与气缸壁212接触。这项新颖的技术可以消除了使用其他部件，例如销接头，弹簧，凸轮或加压流体的供应，以实现叶片尖端-气缸接触的需要。此特征还可以完全消除腔室内叶片尖端的泄漏。如图2D和图2E所示，叶片230、250的叶片尖端部分231、251可以配置成确保在各叶片尖端部分231、251与圆形几何形状的内壁212之间的滑动接触处的平滑滑动并且具有低摩擦。该构造还使叶片尖端部分231、251的磨损最小化。

图4A至图4G示出了根据各种实施例的旋转叶片装置200的工作原理(或一个运行周期)。图4A示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段1。在阶段1中，旋转叶片装置200的一个运行周期的起始位置可以如图所示。图4B示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段2。在阶段2中，第一叶片230的旋转力和第一叶片230的叶片尖端部分231处的流体压力将第一叶片230推向壳体210的内壁212。所形成的所得空间可以称为吸入室272(见图4C)。图4C示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段3。在阶段3中，流体流过吸入口270。进一步旋转可允许更多的流体流入吸入室272。图4D示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段4。在阶段4中，吸入口270被密封，并且压缩过程可以在压缩室274中开始。图4E示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段5。在阶段5中，可以实现压缩，因为压缩室274的体积随着叶片230、250的旋转而迅速减小。图4F示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段6。当前导叶片230接近排出口280时，压缩室274中的压力增加。当该压力达到排出压力时，压缩流体通过排出口280排出。图4G示出了旋转叶片装置200的一个运行周期中的阶段7。当旋转达到540°时，循环结束。对于旋转叶片装置200的下一个运行周期，重复从阶段1到阶段7的相同过程。

为了验证旋转叶片装置200解决了先前发现的问题，已经对旋转叶片装置200的叶片动力学进行了数值分析，分析了作用在各叶片230、250上的力。已经观察到，为了使各叶片尖端部分231、251保持与气缸壁212接触，在整个压缩和排出循环中，各叶片尖端部分231、251处的接触力应该为正。

图5示出了获取的用于数值分析的结果。使用真实气体的状态方程和热力学第一定律获得来自作用在旋转叶片装置200上的流体的压力。图5的结果示出了各叶片尖端部分231、251保持与气缸壁212接触。在叶片230、250的叶片尖端部分进入转子槽225时的两个位置处，跨过叶片尖端部分的流体泄漏可能是不重要的，因为其发生在排出过程之后而不是在排出过程中。

参照回图2A到图2E，根据各种实施例的旋转叶片装置200可包括壳体210，该壳体具有内壁212，该内壁包围圆柱形空腔214，该圆柱形空腔限定了中心腔轴213。因此，壳体210可以包括内壁212，该内壁212被构造和成形为圆柱形或至少基本上圆柱形以限定圆柱形腔214。此外，圆柱形腔214可具有中心腔轴213，该中心腔轴在轴向方向上延伸穿过圆柱形腔214的中心。

根据各种实施例，旋转叶片装置200可进一步包括限定中心转子轴223的圆柱形转子220，转子220可绕该中心转子轴旋转，并且转220平行延伸并偏离该中心腔轴213。因此，转子220具有中心转子轴223，该中心转子轴在轴向方向上延伸穿过转子220的中心，并且转子220可绕中心转子轴223旋转。转子220可以被布置在壳体210内，使得转子220的中心转子轴223可以平行并且与中心腔轴213横向地分开设置。如图2B所示，转子220可以安装在壳体210内。壳体210的圆柱形腔214可以在壳体210的中间部分215处。壳体210可以进一步包括分别在壳体210的每个端部上的端壁盖216、217，使得具有圆柱形腔214的壳体210的中间部分215可以直接在壳体210的端部之间。壳体210的端壁盖216、217可以将壳体210的中间部分215夹在中间，并且可以配置成容纳转子220的各端部，以便将转子220可旋转地耦合至壳体210。

根据各种实施例，转子220可沿着平行于圆柱形腔214的中心腔轴213的轴线219抵着壳体210的内壁212密封。因此，转子220可以在纵向上与壳体210的内壁212形成密封接触。并且，转子220可以沿着转子220的长度与壳体210的内壁212接触。根据各种实施例，转子220可进一步地设置有沿直径方向延伸穿过转子220的通槽225。因此，通槽225可在转子220的直径上从转子220的圆柱表面的一部分切穿转子220，到达转子220的圆柱表面的相对部分。

根据各种实施例，旋转叶片装置200可以包括第一叶片230和第二叶片250，第一叶片230和第二叶片250以这样的方式被容纳在通槽225内：使得第一叶片230和第二叶片250可以沿通槽225的直径方向上相对于在转子220其中可滑动，并且使得通槽225的直径方向上相对于彼此可滑动。因此，在旋转叶片装置200中，第一叶片230和第二叶片250可以插入通槽225中，使得第一叶片230和第二叶片250中的每一个都可以在直径方向上相对于转子220的通槽225滑动，并且可以互相沿直径方向相对滑动。如图2B和2C所示，通槽225可以沿着转子220的一部分，该一部分对应于壳体210中的圆柱形腔214的位置。因此，当转子220旋转时，在旋转叶片装置200的运行过程中，通槽225可以位于转子220的中间部分，使得第一叶片230和第二叶片250可以分别滑入和滑出通槽225以保持与壳体210的圆柱形腔214的内壁212接触。

根据各种实施例，第一叶片230和第二叶片250可以分别限定第一配合面236和第二配合面256，第一和第二配合面236、256可以延伸至平行于通槽225的直径方向并且彼此重叠。因此，第一叶片230可具有第一配合面236，第二叶片250可具有第二配合面256，其中第一配合面236和第二配合面256被配置为彼此重叠或覆盖或直接位于彼此之上，从而使得第一叶片230和第二叶片250可以经由第一和第二配合面236、256彼此接触或耦合或接合。此外，第一和第二配合面236、256可以在直径方向上平行于通槽225，使得第一叶片230和第二叶片250可以在直径方向上滑入和滑出通槽225，并且可以沿第一和第二配合面236、256在直径方向上相对于彼此可滑动。

根据各种实施例，旋转叶片装置200可以包括布置在第一和第二叶片230，250的第一和第二配合面236、256之间的引导机构202，通过该引导机构第一和第二叶片230、250之间的滑动运动被引导。引导机构202可以包括接合布置204，通过该接合布置，第一和第二叶片230、250以这样的方式被互相永久地接合：第一和第二叶片230、250在垂直于它们的配合面236、256的方向上不可分离。因此，在第一和第二叶片230、250的第一和第二配合面236、256之间的引导机构202可以被配置成将第一和第二叶片250彼此直接或间接地耦合，并且可以被配置成引导第一和第二叶片230、250相对于彼此的相对滑动运动。此外，引导机构202的接合布置204可以被配置为与第一和第二叶片230、250接合，使得第一和第二叶片230、250可以不被相对于第一和第二配合面236、256横向地彼此相反地拉开，分离或分裂。

根据各种实施例，引导机构202的接合布置204可包括榫和榫槽滑动布置。根据各种实施例，榫和榫槽滑动布置的榫和榫槽可以配置成以如下方式接合：榫和榫槽在通槽225的直径方向上可滑动，并且可以禁止榫和榫槽在垂直于第一和第二叶片230、250的第一和第二配合面236、256的方向上相对运动。根据各种实施例，榫和榫槽滑动布置可包括燕尾榫和榫槽滑动布置，或T形榫和榫槽滑动布置，或J形榫和榫槽滑动布置，或L形榫和榫槽滑动布置，或钩状舌槽滑动布置，以及任何适合的榫和榫槽滑动布置。

参考图2D所示，第一叶片230的第一配合面236可包括呈凸起部分，或突起，或突出，或抬高部分的形式的榫238。当将第一叶片230插入通槽225中时，榫238可沿第一配合面236在通槽225的径向上延伸。因此，榫238可在第一叶片230的叶片尖端部分231与第一叶片230的相对端234之间延伸或拉伸。如图2D所示，当直接在第一配合面236处观察时(即，当观察者的眼睛垂直对准第一配合面236时)，榫238可具有顶表面237(或最顶表面或顶表面或冠表面)，其具有钟形轮廓。垂直于第一配合面236)。钟形轮廓可以具有平行边的伸展。如图2D所示，榫238可以被定向到朝向第一叶片230的叶片尖端部分231的钟形轮廓的嘴。根据各种其他实施例，榫可具有矩形轮廓或具有延伸的平行侧面的其他合适的细长轮廓。图2D也示出了，榫238的横截面轮廓可以是燕尾形轮廓。根据各种其他实施例，榫238的横截面轮廓也可以是T形轮廓，或J形(或倒J形)轮廓，或L形(或倒L形)轮廓，或钩状轮廓。因此，榫238的顶表面237的边缘可形成悬垂边缘，使得榫238的顶表面237可大于榫238的基部或底部。

参考图2E所示，第二叶片250的第二配合面256可包括呈凹陷部分、或凹部或凹坑或凹面的榫槽258。当将第二叶片250插入通槽225中时，榫槽258可沿第一配合面256在通槽225的径向上延伸。因此，榫槽258可在第二叶片250的叶片尖端部分251和第二叶片250的相对端254之间延伸或拉伸。如图2E所示，榫槽258可具有底表面257(或最底表面或床表面或底表面)和榫槽开口259。当直接在第二配合面256处观察时(即，当观察者的眼睛垂直对准第二配合面256时)，底表面257和槽榫开口259可以具有钟形轮廓。钟形轮廓可以具有平行边的延伸。如图2E所示，榫槽258可以被定向到朝向第二叶片250的相对端254的钟形轮廓的嘴。根据各种其他实施例，榫槽258可具有矩形轮廓或具有延伸的平行侧面的其他合适的细长轮廓。图2E也示出了，榫槽258的横截面轮廓可以是燕尾形(或反向的轮廓)。根据各种其他实施例，榫槽258的横截面轮廓也可以是T形轮廓形(或倒T形)轮廓，或J形轮廓，或L形轮廓，或钩状轮廓。因此，榫槽258的榫槽开口259的边缘可形成悬垂边缘，使得榫槽258的底表面257可大于榫槽258的榫槽开口259。

根据各种实施例，第一和第二叶片230、250中的每个可包括具有圆弧横截面轮廓的各叶片尖端部分231、251。因此，各叶片尖端部分231、251的横截面可具有圆形轮廓或弯曲轮廓。此外，各叶片尖端部分231、251可以与壳体210的内壁212接触。根据各种实施例，各叶片尖端部分231、251可以被配置成与壳体210的内壁212形成密封接触。因此，流体可能不会经由相应的第一和第二叶片230、250与壳体210的内壁212之间的接触而从相应的第一和第二叶片230、250的一侧流向另一侧。

根据各种实施例，各叶片尖端部分231、251的圆弧横截面轮廓可以是对称或者不对称的。如图2C所示，叶片尖端部分231、251的圆弧横截面轮廓可以是对称的。因此，叶片尖端部分231、251的圆弧横截面轮廓可以是半圆形轮廓的。根据各种实施例，壳体210的内壁212可以包括一个沿着平行于圆柱形腔214的中心腔轴213的轴线219延伸的凹部218。凹部218可具有与圆柱形转子220的圆柱形表面的预定弧度相对应的横截面轮廓。此外，转子220可以以预定弧度X-Y密封地安置在壳体210的凹部218中。因此，凹部218可以是密封弧X-Y的形式，并且可以沿着壳体210在长度方向上延伸。转子220可以沿着壳体210的凹部218与壳体210紧密接触地安置，使得圆柱形转子220的圆柱形表面的预定弧度完美地适合于壳体210的内壁212的密封弧X-Y。在这样的配置中，转子220与壳体210之间沿着凹部218的接触可以使流体通过转子220与壳体210之间沿着凹部218的接触的泄漏最小化。

根据各种实施例，转子220和/或转子220的通槽225可免去弹簧或偏压元件或供应加压流体的导管/通道/入口或用于产生力以抵靠第一叶片230和/或第二叶片250的任何其他元件，其使得第一叶片230和/或第二叶片250可以被偏压或推动，以便与壳体220的内壁212接触。而是，根据旋转叶片装置200的各种实施例，第一和第二叶片230、250与壳体200的内壁212各自之间的密封接触可以由叶片230、250的旋转运动产生的离心力和来自旋转叶片装置200在压缩工作流体时作用在第一和第二叶片230、250上的压力(由本文所述的旋转叶片装置200的配置和/或本文所述的第一和第二叶片230、250的配置产生)而单独地或全部地实现。

根据各种实施例，圆柱形转子220的直径可以小于壳体210的圆柱形腔214的直径的65％，或者等于或小于壳体210的圆柱形腔214的直径的一半。可以由于本文所述的旋转叶片装置200的配置和/或本文所述的第一和第二叶片230、250的构造而实现上述目的。

根据各种实施例，可以进一步改进旋转叶片装置200，以节省能量。当旋转叶片装置200用作与可压缩流体一起工作的耦合叶片压缩机时，这种节能改进可以最小化转子220的通槽225内的叶片230、250之间的间隙中的膨胀和压缩损失。当旋转叶片装置200用作与不可压缩流体一起工作的耦合叶片泵时，这种节能改进还可以通过最小化叶片尖端部分231、251的磨损来显着改善叶片230、250的耐久性。

在下文中，描述了当旋转叶片装置200用作具有可压缩工作流体例如气体的耦合叶片压缩机时，旋转叶片装置200的性能降低的可能情况。

图6A示出了旋转叶片装置200用作耦合叶片压缩机时的示意图。图6B示出了在转子的通槽内的旋转叶片装置200的叶片之间的间隙中的气体的膨胀和压缩。参考图6A，在旋转叶片装置200作为耦合叶片式旋转压缩机(CVRC)运行期间，压缩气体被捕集在耦合叶片“D”和“E”与转子槽“C”之间的间隙“G”中，经历膨胀然后压缩(在图6B中示意性地示出)。在膨胀期间，间隙“G”中的气体压强可能下降到吸入压强“P_s”以下。这可能会导致前导叶片“D”的叶片尖端部分上的压缩室压强“P_c”和吸入室压强“P_s”将叶片“D”和“E”推入转子槽“C”中。这可能导致在前导叶片“D”的叶片尖端部分与定子“A”的内壁之间形成泄漏间隙。压缩气体通过该泄漏间隙从压缩室到吸入室的泄漏会降低压缩机的容积效率，从而导致性能下降。

为了研究在转子的通槽内的叶片之间的间隙中的气体膨胀期间的压强下降，可以假定膨胀过程是多向性的。图6C示出了当叶片尖端部分进入转子槽时的情况。如图6C所示，当叶片之间的间隙刚形成在转子内部时，该间隙中的压强可以与排出室压强“P_d”相同。在整个过程中，可以假设间隙的横截面积保持相同。在这种情况下，间隙的长度为“L₁”。随着该长度的增加，间隙体积增大，间隙中的压强减小。为了找出在间隙中的压力变得等于吸入压力时间隙的长度，可以使用式(4)和(5)。

P_d·(L₁·A)ⁿ＝P_s·(L₂·A)ⁿ (4)

在图6C中所示的情况下的长度L₁经计算为1.28mm。假设P_d＝1000kPa和P_s＝100kPa，可得间隙中的压强下降至吸入室压强P_s的长度L₂为6.6mm。因此，这可能意味着，对于间隙的长度大于6.6毫米，膨胀可能导致压强下降到吸入室压强P_s以下。

图6D示出了在转子的通槽内的叶片之间的间隙，该间隙扩展到最大体积。例如，对于图6D所示的情况，叶片之间的间隙的长度达到最大值L_最大。间隙中的压强可以通过使用式(6)和(7)来求得。

P_d·(L₁·A)ⁿ＝P_x·(L_max·A)ⁿ (6)

P_x＝P_d·(L₁/L_max)ⁿ (7)

因此，在这种情况下，间隙中的压强经计算为65kPa，远低于100kPa的吸入室压强。

图6E示出了在叶片的各横截面上的压力(例如，叶片尖端，颈部和后端)。在这种情况下，压力作用在这些横截面上的法面表面积可以相同。因此，沿着这些横截面推动叶片的力可以与作用在这些横截面上的压力成比例。对于前导叶片，前导叶片尖端的吸入室压强和压缩室压强“P_s”和“P_c”可能会将叶片推入转子槽。前导叶片颈部处的间隙中的压强“P_x”和压缩室压强“P_c”可作用在相应的表面区域上，以将前导叶片推向定子的内壁。由于在这种情况下，作用在叶片尖上的P_s大于P_x，因此将前导叶片推入转子槽的力可能更大。当压缩机的运行速度较低时，这种现象可能会产生影响。在这种情况下，包括用于将前导叶片推向内定子壁的离心力的总力可能很小。因此，这可能导致前导叶片滑入转子槽中。

在下文中，描述了一种当旋转叶片装置200用作与具有不可压缩工作流体例如水或油一同工作的耦合叶片泵时，旋转叶片装置200的性能降低的可能情况。图7示出了在耦合叶片泵中大的接触力的可能性。在使用旋转叶片装置200作为耦合叶片泵或液体泵送装置的情况下，当转子的通槽内的叶片之间的间隙体积正在压缩诸如水或油之类的不可压缩液体时，叶片尖端的磨损可能很严重。因此，如图7所示，任何试图压缩液体的尝试都可能导致液体抵抗压缩。因此，在转子的通槽内部的叶片之间的间隙中可能会产生非常高的压力，这可能会将叶片强烈推向定子的内壁。这可能导致叶片尖端部分和定子壁的显著摩擦磨损。在最坏的情况下，间隙中液体的压力可能大到以至于叶片无法滑入转子槽，这可能导致转子卡住。

图8A示出了根据各种实施例的旋转叶片装置800。图8B示出了旋转叶片装置800的转子820的一部分的放大俯视图。图8C示出了沿着图8B的转子820的截面A-A的截面图。图8D示出了图8A的旋转叶片装置200的第一叶片830的各种视图(包括正视图，平面图，侧视图和透视图)。图8E示出了图8A的旋转叶片装置200的第二叶片850的各种视图(包括正视图，平面图，侧视图和透视图)。根据各种实施例，旋转叶片装置800类似于图2A至图2E中的旋转叶片装置200，除了以下区别。根据各种实施例，转子820的通槽825的第一内表面826可以包括从第一槽开口821延伸预定距离并朝向第二槽开口822的的第一拉长切口827(或第一管道或第一通道或第一沟槽或第一榫槽)，以及转子820的通槽825的第二内表面828可以包括从第二槽开口822延伸预定距离并朝向第一槽开口821的的第二拉长切口829(或第二管道或第二通道或第二沟槽或第二榫槽)。通槽825的第一和第二内表面826、828平行于第一和第二叶片830、850的第一和第二配合面836、856。进一步地，第一叶片830可以与第一内表面826滑动接触，第二叶片850可以与第二内表面826滑动接触。另外，第一叶片830可以从第一槽开口821突出以接触内壁210，并且第二叶片850可以从第二槽开口821突出以接触壳体210的内壁212。

根据各种实施例，第一叶片830可以包括第一凹口839(或第一短榫槽或第一凹部或第一切口)，该第一凹口839可以在第一叶片830的第一辅助面846的自由端844处。第一辅助面846可以与第一叶片830的第一配合面836相对，并且自由端844可以与接触壳体210的内壁212的第一叶片830的叶片尖端部分831(或一端)相对。根据各种实施例，第二叶片850可包括第二凹口859(或第二短榫槽或第二凹部或第二切口)，该第二凹口859可位于第二叶片850的第二辅助面866的自由端864处。第二辅助面866可以与第二叶片850的第二配合面856相对，并且自由端864可以与接触壳体210的内壁212的第二叶片850的叶片尖端部分851(或一端)相对。

根据各种实施例，在第一内表面826上的第一拉长切口827的长度和在第一叶片830上的第一凹口839的长度可以被配置成使得转子820的通槽825内的第一叶片830与第二叶片850之间的间隙809中的压强可保持为吸入室压强。根据各种实施例，在第二内表面828上的第二拉长切口829的长度和第二叶片850上的第二凹口859的长度可以配置成使得转子820的通槽825内的第一叶片830与第二叶片830之间的间隙中的压强可以保持为吸入室压强。如图8D和8E所示，第一和第二凹口839、859可以具有长度“L_v”和宽度“W_v”。第一和第二凹口839、859可具有细长的D形轮廓或其他合适的轮廓。如图8B和8C所示，第一和第二拉长切口827、829可以具有长度“L_R”和直径“D_R”。第一和第二拉长切口827、829可具有半圆形的横截面轮廓或其他合适的横截面轮廓。

根据各种实施例，第一和第二拉长切口827、829以及第一和第二凹口839、859的功能是连接与吸入室的间隙(形成在转子820的通槽825内第一叶片830和第二叶片850之间)，以使间隙中的压强不会降到吸入室压强以下。因此，由于间隙中的压强可能不会下降到吸入室压强以下，因此参照图6E，P_x可以总是大于或等于P_s。因此，作为旋转叶片压缩机与可压缩流体一起运行时，在整个旋转叶片装置800的运行中，前导叶片的叶片尖端部分能够保持与壳体210的内壁212的连续接触。此外，当减小间隙尺寸时，间隙中存在的任何流体(气体或液体)可维持与吸入室压强相等的压强，因为随着尺寸减小，流体可从间隙中逸出。因此，可以减轻与将旋转叶片装置作为与不可压缩流体一起运行的旋转叶片泵运行相关的，压缩不可压缩流体以在叶片尖端和内壁上引起过度摩擦磨损的潜在问题。具体地，在耦合叶片泵的情况下，第一和第二拉长切口827、829的长度以及第一和第二凹口839、859的长度可以被配置成使得间隙中的流体可以不经历膨胀或压缩。

图9图示了根据各种实施例的旋转叶片装置800的运行。参照图9，以下步骤描述了第一和第二拉长切口827、829以及第一和第二凹口839、859的功能和工作机理。

在步骤1中：在逆时针旋转之后，尾随叶片“T_v”可能正在压缩流体由此排出压力。

在步骤2中：在所示的实例中，尾随叶片“T_v”的尖端可能进入槽825中，从而在槽825中形成第一叶片830和第二叶片850之间的间隙809。滞留在间隙中的气体(或液体或流体)可能处于排出室压强下。在这种情况下，第一和第二凹口839、859仍可以分别与第一和第二拉长切口827、829分开。

在步骤3中：滞留在间隙809中的气体可能会经过膨胀。在耦合叶片式压缩机的情况下，可以允许气体膨胀直到达到吸入压力。当间隙中的气体达到吸入室压强时，叶片和转子的运动可将第一和第二凹口839、859分别与第一和第二拉长切口827、829连接。对于耦合叶片泵，第一和第二拉长切口827、829的长度可以更长，使得间隙可以连接到吸入室，而不会迫使液体经过膨胀或压缩。在步骤4中：由于第一和第二拉长切口827、829以及第一和第二凹口839、859，间隙长度可能达到其最大值，但间隙809中的压强可能与吸入室压强保持相同。

在步骤5中：在步骤4之后，间隙809的长度可以开始减小并且间隙809的体积可以减小，但是压强仍然可以保持在吸入室压强下。然而，在此阶段，相应的第一和第二叶片830、850上的第一和第二凹口839、859可以与转子槽825上的第一和第二拉长切口827、829断开。

在步骤6中：在步骤5之后，前导叶片“L_v”的尖端可能会从转子槽825伸出，从而再次将间隙与吸入室连接起来。

参考回图8A至图8E，根据各种实施例，第一和第二叶片830、850中的每个可包括具有圆弧横截面轮廓的各叶片尖端部分831、851。各叶片尖端部分831、851可以与壳体210的内壁212接触。如图8D和图8E所示，叶片尖端部分831、851的圆弧横截面轮廓分别可以是不对称的。因此，各叶片尖端部分831、851的圆弧横截面轮廓可包括第一半径区段876、878和第二半径区段877、879，其中第一半径区段876、878的半径可小于第二半径区段877、879的半径。进一步地，第一半径区段876、878可以被定向为朝向具有相应的配合面836、856的各叶片830、850的一侧，并且第二半径区段877、879可以被定向为朝向各叶片830、850的相反的一侧。因此，具有较大的半径“R_v”的叶片尖端部分831、851的第二半径区段877、879可以总是以较低的压力面向腔室，并且具有较小半径“R_f”的叶片尖端部分831、851的第一半径区段876、878可以总是以较高的压力面向腔室。

图10A和图10B示出了作用在根据各种实施例的叶片830、850上的压力。如图10A所示，作用在各叶片830、850上的压力或者将各叶片830、850推离内壁212，或者将各叶片830、850推向内壁212。如果将各叶片830、850从内壁212推开的力较大，则叶片830、850可能具有移入转子槽825的趋势。因此，叶片尖端部分831、851可能无法与内壁212连续接触，因此在叶片尖端部分831、851和内壁212之间可能形成泄漏间隙。根据各种实施例，各叶片尖端部分831、851的非对称圆弧横截面轮廓可以确保叶片尖端部分831、851与内壁212之间的连续接触。

参考图10A，可以使指向排出室压强的第二叶片850(或尾随叶片)的叶片尖端部分851的第一半径区段878，即R_f，小于第二叶片850(或尾随叶片)的叶片尖端部分851的第二半径区段879，即R_v。排出室压强P_d可以总是比压缩室压强P_c大几倍。因此，如果压强作用的法向表面积相同，则由于P_d而产生的力“F₅”可能比因P_c而引起的力“F₆”要大几倍。朝向排出腔室压强的叶片尖端部分851的第一半径区段878的较小半径可减小排出压力起作用的法向表面积。由于排出压强“P_d”，这可以允许压力F₅非常小。以这种方式，可以减小推动叶片顶端部分851远离内壁212的总力。

由于叶片颈部886处的排出压强而引起的力F₇可以大于F₅。因此，压力F₇和F₈的总和可以大于压力F₅和F₆的总和。因此，将第二叶片850(或尾随叶片)推向内壁212(或定子壁)的力可以更大，这可以确保叶片尖端部分851与定子内壁212之间的连续接触。

参考图10B，当分析影响叶片尖端部分831和内壁212之间的接触的力时，可以考虑第一叶片830(或前导叶片)的各种角度位置。可以考虑第一叶片830(或前导叶片)的各种角度位置，因为叶片一侧上的工作腔室从作为吸入室过渡到压缩室。

参照图10B，在位置1，当第一叶片831的两侧都是经受抽吸过程的工作室时，力F₁，F₂和F₃取决于吸入室压强和这些力所作用的法向表面积。其中，F₁和F₂将第一叶片830推离壳体210(或定子)的内壁212，而F ₃将第一叶片830推向内壁212。F₄是排出室压强和叶片后端表面面积的乘积，该力的作用是将第一叶片830的叶片尖端部分831推向壳体210的内壁212。

当第一叶片830的叶片尖端部分831在逆时针旋转时从转子槽825中伸出时，通常，第一叶片830的叶片尖端部分831的第二半径区段877的中点与壳体210的内壁212接触。这意味着力的法向表面积F₁和F₂可能近似相等。类似地，F₃和F₄的法向力面积也可以近似相等。因此，在第一叶片830的这些位置处，所有力的法向表面积可以近似相等。这意味着力的大小取决于工作腔室压强。由于排出压强P_d可能比吸入压强P_s大数倍，因此力F₃和F₄的总和可能大于力F₁和F₂的总和。另外，来自旋转的离心力还可帮助力F₃和F₄将第一叶片830的叶片尖端部分831推向壳体210的内壁212。

在叶片830、850逆时针旋转之后，如图10B中的位置2所示意的，第一叶片830的前侧可以面对压缩室压强，并且第一叶片830的后侧可以面对吸入室压强。而且，第一叶片830上的第一凹口839和转子820的第一拉长切口827仍然可以分开，但是可能将要连接。

在这种情况下，F₁是由于吸入室压强P_s引起的力，F₂是来自压缩室压强P_c的压力。这些力的法向表面积可以近似相等。但是，因为压缩室压强可能大于吸入室压强，所以F₂可能大于F₁。类似地，F₃是由于压缩室压强作用在第一叶片830的叶片颈部885上的压力。F₄是来自间隙809和第一叶片830上的第一凹口839中的压强的压力。该压强可以小于排出室压强，但是可以大于压缩室压强。同样，所有压力的大小取决于工作腔室压强。因此，压力F₃和F₄的总和可以大于压力F₁和F₂的总和。

最后，如图10B中的位置3所示，在第一叶片830的第一凹口839和转子820的第一拉长切口827已经连接的角位置中，然后间隙809和第一叶片830的第一凹口839内的压强可以等于吸入室压强。

在这些角度位置，F₁的法向力区域开始增加，这意味着F₂的法向力区域减小。然而，由于压缩室压强P_c大于吸入室压强P_s。此外，随着叶片830、850的逆时针旋转，P_c可以增加，而P_s可以保持几乎相同。F₃，这也是由于压缩室的压强，可大于F₂时，因为F₂的法向力区域可以被减小。类似地，F₄可以提供对抗F₁的反作用力。总体上，压力F₃和F₄的总和可以大于压力F₁和F₂的总和。

因此，对于第一叶片830，将叶片尖端部分831推向壳体210的内壁212的压力的总和可以总是大于对其作用的压力的总和。这意味着叶片尖端部分831可以与壳体210的内壁212持续接触。

图11示出了根据各种实施例的旋转叶片装置1100。根据各种实施例，旋转叶片装置1100类似于图8A至图8D中的旋转叶片装置800，除了以下区别。根据各种实施例，第一叶片1130和第二叶片1150中的每个可包括具有圆弧横截面轮廓的各叶片尖端部分1131、1151。各叶片尖端部分1131、1151可以与壳体210的内壁212接触。如图所示，叶片尖端部分1131、1151各自的圆弧横截面轮廓可以是对称的。因此，圆弧横截面轮廓可以是半圆形横截面轮廓。

图12示出了根据各种实施例的旋转叶片装置1200。根据各种实施例，旋转叶片装置1200类似于图2A至图2E中的旋转叶片装置200，除了以下区别。根据各种实施例，第一叶片1230和第二叶片1250中的每个可包括具有圆弧横截面轮廓的各叶片尖端部分1231、1251。各叶片尖端部分1231、1251可以与壳体210的内壁212接触。如图所示，叶片尖端部分1231、1251各自的圆弧横截面轮廓可以是不对称的。因此，各叶片尖端部分1231、1251的圆弧横截面轮廓可包括第一半径区段1276、1278和第二半径区段1277、1279，其中第一半径区段1276、1278的半径可小于第二半径区段1277、1279的半径。进一步地，第一半径区段1276、1278可以被定向为朝向具有相应的配合面1236、1256的各叶片1230、1250的一侧，并且第二半径区段1277、1279可以被定向为朝向各叶片1230、1250的相反的一侧。因此，具有较大的半径的叶片尖端部分1231、1251的第二半径区段1277、1279可以总是以较低的压力面向腔室，并且具有较小半径的叶片尖端部分1231、1251的第一半径区段1276、1278可以总是以较高的压力面向腔室。

根据各种实施例，各叶片尖端部分1231、1251的非对称圆弧横截面轮廓可以确保叶片尖端部分1231、1251与壳体210的内壁212之间的连续接触。

图13示出了根据各种实施例的用于旋转叶片装置的第一叶片1330，第二叶片1350和引导机构1302的构造。图13中示出了第一叶片1330，第二叶片1350和引导机构1302的构造可被并入图2A至图2E的旋转叶片装置200，或图8A至图8D的旋转叶片装置800，或图11的旋转叶片装置1100，或图12的旋转叶片装置1200。根据各种实施例，引导机构1302可以包括设置在第一和第二叶片1330、1350之间的中间板1306。引导机构1302的接合布置1304可以包括第一子接合布置1303，通过其，第一叶片1330在垂直于第一和第二叶片1330、1350的配合面1336、1356的方向上以第一叶片1330和中间板1306不可分离的方式与中间板1306永久接合。引导机构1302的接合布置1304可以进一步包括第二子接合布置1305，通过其，第二叶片1350在垂直于第一和第二叶片1330、1350的配合面1336、1356的方向上以第二叶片1350和中间板1306不可分离的方式与中间板1306永久接合。

根据各种实施例，第一和第二子接合布置1303、1305各自可以包括榫和榫槽滑动布置，其中榫和榫槽滑动布置的榫和榫槽可以配置成以如下方式接合：榫和榫槽在平行于第一和第二叶片1330、1350的第一和第二配合面1336、1356方向上可滑动，并且可以禁止榫和榫槽在垂直于第一和第二叶片1330、1350的第一和第二配合面1336、1356的方向上相对运动。根据各种实施例，榫和榫槽滑动布置可包括燕尾榫和榫槽滑动布置，或T形榫和榫槽滑动布置，或J形榫和榫槽滑动布置，或L形榫和榫槽滑动布置，以及钩状舌槽滑动布置。

如图13所示，第一子接合布置1303和第二子接合布置1305可各自包括分别设置在中间板1306的第一侧和第二侧上并且在插入通槽时沿转子的通槽的直径方向延伸的第一榫和第二榫，和分别设置在第一和第二叶片1330、1350各自的第一和第二配合面1336、1356上并且在插入通槽时沿转子的通槽的直径方向延伸的第一和第二榫槽。第一榫和第二榫可以分别与第一榫槽和第二榫槽接合。

根据各种实施例，中间板1306可以在中间板1306的每个端部处包括止动元件1308。止动元件可以配置成防止相应的第一和第二叶片1330、1350滑出中间板1306。

以下示例涉及其他实施例。

示例1是一种旋转叶片装置，包括：具有内壁的壳体，该内壁包围限定中心腔轴的圆柱形腔；圆柱形的转子，其限定中心转子轴，转子绕该中心转子轴可旋转，并且平行延伸并偏离中心腔轴，其中，转子沿平行于圆柱形腔中心轴的轴线抵着内壁密封，并且其中，该转子设置有沿直径延伸穿过转子的通槽；第一叶片和第二叶片，第一叶片和第二叶片以使得第一叶片和第二叶片在通槽的直径方向上相对于转子可滑动、并且在所述通槽的直径方向上相对于彼此可滑动的方式被容纳在通槽内，其中第一和第二叶片分别限定第一配合面和第二配合面，第一和第二配合面平行于通槽的直径方向延伸并且彼此重叠；和引导机构，其布置在第一和第二叶片的第一和第二配合面之间，通过所述引导机构引导第一和第二叶片之间的滑动运动，其中，所述引导机构包括接合布置，第一和第二叶片被接合布置以使得第一和第二叶片在垂直于它们的配合面的方向上不可分离的方式被互相永久接合。

在示例2中，在示例1内容的主题可选地包括：引导机构的接合布置包括榫和榫槽滑动布置，榫和榫槽滑动布置的榫和榫槽配置成，以榫和榫槽在通槽的直径方向上可滑动，并且禁止榫和榫槽在垂直于第一和第二叶片的第一和第二配合面的方向上相对运动的方式接合。

在示例3中，在示例2内容的主题可选地包括：榫和榫槽滑动布置包括燕尾榫和榫槽滑动布置，或T形榫和榫槽滑动布置，或J形榫和榫槽滑动布置，或L形榫和榫槽滑动布置，或钩状舌槽滑动布置。

在示例4中，在示例2或示例3的主题可选地包括：第一叶片的第一配合面包括在通槽的直径方向上沿第一配合面延伸的榫，并且其中，以及第二叶片的第二配合面包括在通槽的直径方向上沿第二配合面延伸的榫槽。

在示例5中，在示例1至4中的任一个主题可选地包括：第一和第二叶片中的每一个包括具有圆弧横截面轮廓的叶片尖端部分，其中，各叶片尖端部分与内壁接触。

在示例6中，示例5的主题可选地包括：各叶片尖端部分的圆弧横截面轮廓是对称的。

在示例7中，示例5的主题可选地包括：各叶片尖端部分的圆弧横截面轮廓是不对称的。

在示例8中，示例7的主题可选地包括：各叶片尖端部分的圆弧横截面轮廓包括第一半径区段和第二半径区段，其中第一半径区段的半径小于第二半径区段的半径。

在示例9中，示例8的主题可选地包括：第一半径区段朝向具有各配合面的各叶片的一侧，并且第二半径区段朝向相应叶片的相反的一侧。

在示例10中，示例1至9中的任一个主题可选地包括：通槽的第一内表面包括第一拉长切口，第一拉长切口从第一槽开口向第二槽开口延伸预定距离，并且通槽的第二相对的内表面包括第二拉长切口，第二拉长切口从第二槽开口向第一槽开口延伸预定距离，通槽的第一和第二内表面平行于第一和第二配合面，第一叶片与第一内表面滑动接触，并且第二叶片与第二内表面滑动接触，第一叶片从第一槽开口突出以接触内壁，并且第二叶片从第二槽开口突出以接触内壁。

在示例11中，示例10的主题可选地包括：第一叶片包括第一凹口，第一凹口位于第一叶片的第一辅助面的自由端，第一辅助面与第一叶片的第一配合面相对，并且自由端为与第一叶片的与内壁接触的端的相对端，第二叶片包括第二凹口，第二凹口位于第二叶片的第二辅助面的自由端，第二辅助面与第二叶片的第二配合面相对，并且自由端为与第二叶片的与内壁接触的端的相对端。

在示例12中，示例1至11中的任一个主题可选地包括：壳体的内壁包括沿平行于圆柱形腔的中心腔轴的轴线延伸的凹部，其中凹部具有于圆柱形转子的预定的弧度对应的横截面轮廓，其中转子以预定弧度密封地位于凹部中。

在示例13中，示例1至12中的任一个主题可选地包括：圆柱形转子的直径小于壳体的圆柱形腔的直径的65％。

在示例14中，示例2至13中的任一个主题可选地包括：引导机构包括布置在第一和第二叶片之间的中间板，其中，接合布置包括：第一子接合布置，以在垂直于第一和第二叶片的配合面的方向上第一叶片和中间板不可分离的方式、通过第一子接合布置第一叶片与中间板永久接合，以及第二子接合布置，以在垂直于第一和第二叶片的配合面的方向上以第二叶片和中间板不可分离的方式、通过第二子接合布置第二叶片与中间板永久接合。

在示例15中，示例14的主题可选地包括：第一和第二子接合布置各自包括：分别设置在中间板的第一和第二侧上并沿通槽的直径方向延伸的第一和第二榫，以及分别设置在各第一和第二叶片的第一和第二配合面中并沿通槽的直径方向延伸的第一和第二榫槽，其中第一和第二榫分别与第一和第二榫槽接合。在示例16中，示例14或示例15的主题可选地包括：中间板在中间板的每个端处包括止动元件，其中止动元件配置成防止各第一和第二叶片滑出中间板。

各种实施例已经提供了一种具有叶片的旋转叶片装置，该叶片配置成能够承受更高的载荷并使叶片的磨损最小化，这允许减小转子与腔室室的比，从而增加工作腔室的容量。各种实施例还提供了一种旋转叶片装置，其中，仅通过来自转子旋转的离心力和来自压缩工作流体的压力即可实现维持叶片与定子壁之间的密封接触所需的力，而无需额外的偏压元件，例如弹簧或加压流体。各种实施例已经提供了具有易于制造的部件的旋转叶片装置，从而可以降低制造成本。

尽管已经参考特定实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下在其中进行各种改变、修改、形式和细节上的变化。因此，本发明的范围由所附权利要求书指示，因此在权利要求书的等同含义和范围内的改变也包含在内。

Claims (16)

1.一种旋转叶片装置，包括：

-具有内壁的壳体，所述内壁包围限定中心腔轴的圆柱形腔；

-圆柱形的转子，其限定中心转子轴，所述转子绕所述中心转子轴可旋转，并且所述中心转子轴平行于所述中心腔轴延伸并偏离所述中心腔轴，其中，所述转子沿平行于所述圆柱形腔的所述中心腔轴的轴线抵着所述内壁被密封，并且其中，所述转子设置有沿直径延伸穿过所述转子的通槽；

-第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和第二叶片以使得所述第一叶片和第二叶片在所述通槽的直径方向上相对于所述转子可滑动、并且在所述通槽的直径方向上相对于彼此可滑动的方式被容纳在所述通槽内，其中所述第一叶片和所述第二叶片分别限定第一配合面和第二配合面，该第一和第二配合面平行于所述通槽的直径方向延伸并且彼此重叠；以及

-引导机构，其布置在所述第一和第二叶片的所述第一和第二配合面之间，通过所述引导机构引导所述第一和第二叶片之间的滑动运动，其中所述引导机构包括接合布置，所述第一和第二叶片被所述接合布置以使得所述第一和第二叶片在垂直于它们的配合面的方向上不可分离的方式被互相永久接合。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述引导机构的接合布置包括榫和榫槽滑动布置，所述榫和榫槽滑动布置的榫和榫槽配置成，所述榫和榫槽在通槽的直径方向上可滑动，并且禁止榫和榫槽在垂直于第一和第二叶片的第一和第二配合面的方向上相对运动的方式接合。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述榫和榫槽滑动布置包括燕尾榫和榫槽滑动布置，或T形榫和榫槽滑动布置，或J形榫槽滑动布置，或L形榫槽滑动布置，或钩状舌槽榫和滑动布置。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述第一叶片的所述第一配合面包括在所述通槽的直径方向上沿所述第一配合面延伸的榫；并且其中，所述第二叶片的所述第二配合面包括在所述通槽的直径方向上沿所述第二配合面延伸的榫槽。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一和第二叶片中的每一个包括具有圆弧横截面轮廓的叶片尖端部分，其中各叶片尖端部分与所述内壁接触。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，各叶片尖端部分的所述圆弧横截面轮廓是对称的。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，各叶片尖端部分的所述圆弧横截面轮廓是不对称的。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，各叶片尖端部分的所述圆弧横截面轮廓包括第一半径区段和第二半径区段，其中所述第一半径区段的半径小于所述第二半径区段的半径。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第一半径区段朝向具有相应各配合面的各叶片的一侧，并且所述第二半径区段朝向各叶片的相反的一侧。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，

-其中，所述通槽的第一内表面包括第一拉长切口，所述第一拉长切口从第一槽开口向第二槽开口延伸预定距离，并且所述通槽的第二相对的内表面包括第二拉长切口，所述第二拉长切口从所述第二槽开口向所述第一槽开口延伸预定距离，

-其中，所述通槽的所述第一和第二内表面平行于所述第一和第二配合面，

-其中，所述第一叶片与所述第一内表面滑动接触，并且所述第二叶片与所述第二内表面滑动接触，

-其中，所述第一叶片从第一槽开口突出以接触所述内壁，并且所述第二叶片从所述第二槽开口突出以接触所述内壁。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一叶片包括第一凹口，所述第一凹口位于所述第一叶片的第一辅助面的自由端，所述第一辅助面与所述第一叶片的所述第一配合面相对，并且所述自由端为与所述第一叶片的与所述内壁接触的端的相对端，所述第二叶片包括第二凹口，所述第二凹口位于所述第二叶片的第二辅助面的自由端，所述第二辅助面与所述第二叶片的所述第二配合面相对，并且所述自由端为与所述第二叶片的与所述内壁接触的端的相对端。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述壳体的所述内壁包括沿平行于所述圆柱形腔的所述中心腔轴的轴线延伸的凹部，其中所述凹部具有与所述圆柱形转子的预定的弧度对应的横截面轮廓，其中所述转子以预定弧度密封地位于凹部中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述圆柱形转子的直径小于所述壳体的所述圆柱形腔的直径的65％。

14.根据权利要求2至13中任一项所述的装置，其中，所述引导机构包括布置在所述第一和第二叶片之间的中间板，其中，所述接合布置包括：

-第一子接合布置，以在垂直于所述第一和第二叶片的所述配合面的方向上所述第一叶片和所述中间板不可分离的方式、通过所述第一子接合布置所述第一叶片与所述中间板永久接合，以及

-第二子接合布置，以在垂直于所述第一和第二叶片的所述配合面的方向上所述第二叶片和所述中间板不可分离的方式、通过所述第二子接合布置所述第一叶片与所述中间板永久接合。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一和第二子接合布置各自包括：

-分别设置在所述中间板的第一和第二侧上并沿所述通槽的直径方向延伸的第一和第二榫，以及

-分别设置在各第一和第二叶片的所述第一和第二配合面中并沿所述通槽的直径方向延伸的第一和第二榫槽，其中

-所述第一和第二榫分别与所述第一和第二榫槽接合。

16.根据权利要求14或15所述的装置，其中，所述中间板在所述中间板的每个端处包括止动元件，其中所述止动元件配置成防止各所述第一和第二叶片滑出所述中间板。

Images