CN110985380A - 泵体组件、流体机械及换热设备 - Google Patents

泵体组件、流体机械及换热设备 Download PDF

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孙辉
杨森
李直
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许甲岿
史正良
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Abstract

本发明提供了一种泵体组件、流体机械及换热设备。其中，泵体组件包括气缸套、气缸及活塞，气缸可转动地设置在气缸套内，活塞可滑动地设置在气缸内，泵体组件还包括：转轴，包括长轴段和与长轴段连接的配合段，配合段穿设在活塞内以带动活塞运动，配合段的外表面具有平行设置的两个第一配合平面，第一配合平面与活塞接触，以使转轴带动活塞运动；其中，各第一配合平面具有宽度W，长轴段的外径D与宽度W之间满足
Figure DDA0002285706610000011
转轴的中心轴线与气缸的中心轴线相互平行设置且具有预设距离；其中，第一配合平面的宽度方向为垂直于转轴的中心轴线的方向。本发明解决了现有技术中因转缸活塞压缩机的运行可靠性较差而影响转缸活塞压缩机正常运行的问题。

Description

泵体组件、流体机械及换热设备
技术领域
本发明涉及泵体组件技术领域，具体而言，涉及一种泵体组件、流体机械及换热设备。
背景技术
目前，转缸活塞压缩机属于一种全新结构的压缩机，本质上是采用一种十字滑块结构原理，将活塞压缩机主要结构和转子式压缩机主要结构相结合，而得出的一种压缩机。现有的转缸活塞压缩机中，包括转轴，套设于转轴外的活塞，及套设于活塞外的气缸。转轴转动时，带动活塞进行圆周运动，活塞相对于气缸中心的距离在0～e范围内运行，转轴与气缸成偏心装配，转轴通过活塞带动气缸旋转，由于转轴和气缸存在偏心关系，运行时，转轴和气缸分别绕各自的轴心旋转，相对于气缸，活塞作往复运动，实现气体压缩。
然而，在现有技术中，转轴在转动过程中与活塞的接触性能较差，导致转缸活塞压缩机的可靠性较差，影响转缸活塞压缩机的正常运行。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种泵体组件、流体机械及换热设备，以解决现有技术中因转缸活塞压缩机的运行可靠性较差而影响转缸活塞压缩机正常运行的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种泵体组件，包括气缸套、气缸及活塞，气缸可转动地设置在气缸套内，活塞可滑动地设置在气缸内，泵体组件还包括：转轴，包括长轴段和与长轴段连接的配合段，配合段穿设在活塞内以带动活塞运动，配合段的外表面具有平行设置的两个第一配合平面，第一配合平面与活塞接触，以使转轴带动活塞运动；其中，各第一配合平面具有宽度W，长轴段的外径D与宽度W之间满足
Figure BDA0002285706590000011
转轴的中心轴线与气缸的中心轴线相互平行设置且具有预设距离；其中，第一配合平面的宽度方向为垂直于转轴的中心轴线的方向。
进一步地，活塞具有供配合段穿设的安装孔，安装孔的孔壁与活塞的外表面之间的最小距离为Dmin；其中，Dmin≥2mm。
进一步地，配合段为柱状结构，柱状结构的外周面包括两个第一配合平面和两个弧形面，两个第一配合平面通过两个弧形面连接；其中，弧形面与转轴同轴设置。
进一步地，转轴还包括短轴段，短轴段通过配合段与长轴段连接，柱状结构的第一端具有第一台阶段；沿短轴段至配合段的方向上，第一台阶段的横截面面积增大，柱状结构的第二端具有第二台阶段，沿长轴段至配合段的方向上，第二台阶段的横截面面积增大；其中，第一台阶段的横截面和第二台阶段的横截面均与转轴的中心轴线相垂直设置。
进一步地，配合段包括：柱状结构，柱状结构的外周面包括两个第二配合平面和两个第一弧形面，两个第二配合平面通过两个第一弧形面连接；弧形板，设置在第一弧形面上，弧形板的外周面包括两个第二弧形面和两个侧壁，两个第二弧形面通过两个侧壁连接，侧壁与第二配合平面对接以形成第一配合平面。
进一步地，弧形板为两个，两个弧形板与两个第一弧形面一一对应地设置，各弧形板与第一弧形面同轴设置。
进一步地，沿转轴的延伸方向，弧形板的长度小于柱状结构的长度，弧形板的第一端面与柱状结构的第一端面之间形成第一台阶段，弧形板的第二端面与柱状结构的第二端面之间形成第二台阶段。
进一步地，配合段为棱柱结构，棱柱结构的相互平行设置的两个表面为两个第一配合平面。
进一步地，泵体组件还包括上法兰，长轴段穿设在上法兰内，气缸具有朝向上法兰延伸的第一延伸部，泵体组件还包括：上限位板，设置在上法兰与气缸套之间，第一延伸部伸入上限位板内，上限位板与第一延伸部限位止挡，以防止气缸相对于上限位板发生径向方向的位移。
进一步地，转轴还包括短轴段，短轴段通过配合段与长轴段连接，泵体组件还包括下法兰，短轴段穿设在下法兰内，气缸具有朝向下法兰延伸的第二延伸部，泵体组件还包括：下限位板，设置在下法兰与气缸套之间，第二延伸部伸入下限位板内，下限位板与第二延伸部限位止挡，以防止气缸相对于下限位板发生径向方向的位移。
进一步地，安装孔具有与第一配合平面相配合的第三配合平面，第三配合平面和/或第一配合平面上具有供润滑液流通的润滑油路。
根据本发明的另一方面，提供了一种流体机械，包括上述的泵体组件。
根据本发明的另一方面，提供了一种换热设备，包括上述的流体机械。
应用本发明的技术方案，转轴绕其中心轴线转动，转轴的配合段带动活塞运动，活塞带动气缸绕气缸的中心轴线转动，则活塞相对于气缸和转轴同时往复运动，进而实现泵体组件的吸气、压缩及排气动作。这样，在泵体组件运行过程中，第一配合平面与活塞接触，以使转轴带动活塞运动，且各第一配合平面的宽度W与长轴段的外径D之间满足
Figure BDA0002285706590000021
以使转轴与活塞之间具有良好的接触，增大了转轴与活塞的接触面积，确保转轴能够带动活塞运动，活塞能够相对于转轴滑动，进而解决现有技术中转缸活塞压缩机的运行可靠性较差，影响转缸活塞压缩机正常运行的问题，提升了泵体组件的运行可靠性及运行稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的泵体组件的实施例一的爆炸图；
图2示出了图1中的泵体组件的剖视图；
图3示出了图1中的泵体组件的转轴的立体结构示意图；
图4示出了图1中的泵体组件的转轴与活塞装配后的剖视图；
图5示出了图1中的泵体组件的气缸的剖视图；以及
图6示出了图5中的气缸的俯视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、气缸套；20、气缸；21、第一延伸部；22、第二延伸部；30、活塞；31、安装孔；40、转轴；41、配合段；411、第一配合平面；4111、润滑油路；412、第一台阶段；413、第二台阶段；42、长轴段；43、短轴段；44、轴向进油通道；50、上法兰；60、下法兰；70、上限位板；80、下限位板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中因转缸活塞压缩机的运行可靠性较差而影响转缸活塞压缩机正常运行的问题，本申请提供了一种泵体组件、流体机械及换热设备。
实施例一
如图1至图3所示，泵体组件包括气缸套10、气缸20及活塞30，气缸20可转动地设置在气缸套10内，活塞30可滑动地设置在气缸20内，泵体组件还包括转轴40。其中，转轴40包括长轴段42和与长轴段42连接的配合段41，配合段41穿设在活塞30内以带动活塞30运动，配合段41的外表面具有平行设置的两个第一配合平面411，第一配合平面411与活塞30接触，以使转轴40带动活塞30运动。各第一配合平面411具有宽度W，长轴段42的外径D与宽度W之间满足
Figure BDA0002285706590000041
转轴40的中心轴线与气缸20的中心轴线相互平行设置且具有预设距离。其中，第一配合平面411的宽度方向为垂直于转轴40的中心轴线的方向。
应用本实施例的技术方案，转轴40绕其中心轴线转动，转轴40的配合段41带动活塞30运动，活塞30带动气缸20绕气缸20的中心轴线转动，则活塞30相对于气缸20和转轴40同时往复运动，进而实现泵体组件的吸气、压缩及排气动作。这样，在泵体组件运行过程中，第一配合平面411与活塞30接触，以使转轴40带动活塞30运动，且各第一配合平面411的宽度W与长轴段42的外径D之间满足
Figure BDA0002285706590000042
以使转轴40与活塞30之间具有良好的接触，增大了转轴40与活塞30的接触面积，确保转轴40能够带动活塞30运动，活塞30能够相对于转轴40滑动，进而解决现有技术中转缸活塞压缩机的运行可靠性较差，影响转缸活塞压缩机正常运行的问题，提升了泵体组件的运行可靠性及运行稳定性。
在本实施例中，第一配合平面411的宽度W与长轴段42的外径D的上述尺寸关系能够减小第一配合平面411与活塞30的接触应力，减少配合段41和活塞30的磨损，进而延长了泵体组件的使用寿命。
如图1和图2所示，气缸套10套设在气缸20外且具有供气缸20安装的安装腔，气缸20在安装腔中绕其中心轴线转动。这样，在转轴40转动过程中，配合段41带动活塞30运动，以使活塞30相对于气缸20进行往复运动，活塞30带动气缸20相对于气缸套10转动。
如图4所示，活塞30具有供配合段41穿设的安装孔31，安装孔31的孔壁与活塞30的外表面之间的最小距离为Dmin。其中，Dmin≥2mm。这样，上述设置提升了活塞30的结构强度，避免活塞30发生结构损坏而影响泵体组件的正常运行，延长了泵体组件的使用寿命。
如图3所示，配合段41为柱状结构，柱状结构的外周面包括两个第一配合平面411和两个弧形面，两个第一配合平面411通过两个弧形面连接。其中，弧形面与转轴40同轴设置。这样，上述设置使得配合段41的结构简单，容易加工、实现，降低了配合段41的加工成本。同时，配合段41与转轴40的上述位置关系使得转轴40带动活塞30的运动更加平稳，减小泵体组件运行过程中产生的振动及噪声。
在本实施例中，柱状结构通过切削加工形成。具体地，工作人员对圆柱状结构进行切削以形成两个第一配合平面411，则切削后保留的结构为柱状结构，进而使得配合段41的加工更加容易、简便，降低了配合段41的加工成本。
如图3所示，转轴40还包括短轴段43，短轴段43通过配合段41与长轴段42连接，柱状结构的第一端具有第一台阶段412。沿短轴段43至配合段41的方向上，第一台阶段412的横截面面积增大，柱状结构的第二端具有第二台阶段413，沿长轴段42至配合段41的方向上，第二台阶段413的横截面面积增大。其中，第一台阶段412的横截面和第二台阶段413的横截面均与转轴40的中心轴线相垂直设置。这样，上述设置实现了配合段41中间加宽的设计，在增大了第一配合平面411与活塞30的接触面积的基础上避免配合段41与泵体组件内的其他结构发生结构干涉而影响泵体组件的正常运行。
在本实施例中，长轴段42和短轴段43的外径不同。
如图1、图2、图5和图6所示，泵体组件还包括上法兰50，长轴段42穿设在上法兰50内，气缸20具有朝向上法兰50延伸的第一延伸部21，泵体组件还包括上限位板70。其中，上限位板70设置在上法兰50与气缸套10之间，第一延伸部21伸入上限位板70内，上限位板70与第一延伸部21限位止挡，以防止气缸20相对于上限位板70发生径向方向的位移。这样，上限位板70能够对气缸20进行支撑，避免气缸20发生径向方向位移，保证气缸20始终绕其中心轴线转动，保证泵体组件能够实现正常的吸气、压缩及排气动作。
具体地，上法兰50与气缸套10固定连接，上限位板70与上法兰50通过紧固件连接。上限位板70具有供第一延伸部21伸入的第一通孔，第一延伸部21伸入第一通孔内且与第一通孔的内壁限位止挡，进而实现上限位板70对气缸20的限位。
在本实施例中，第一延伸部21为圆环结构，圆环结构与气缸20同轴设置。需要说明的是，第一延伸部21的结构不限于此。可选地，第一延伸部21为多段圆弧，各段圆弧与气缸20同轴设置。
如图1、图2及图5所示，转轴40还包括短轴段43，短轴段43通过配合段41与长轴段42连接，泵体组件还包括下法兰60，短轴段43穿设在下法兰60内，气缸20具有朝向下法兰60延伸的第二延伸部22，泵体组件还包括下限位板80。其中，下限位板80设置在下法兰60与气缸套10之间，第二延伸部22伸入下限位板80内，下限位板80与第二延伸部22限位止挡，以防止气缸20相对于下限位板80发生径向方向的位移。这样，下限位板80能够对气缸20进行支撑，避免气缸20发生径向方向位移，保证气缸20始终绕其中心轴线转动，保证泵体组件能够实现正常的吸气、压缩及排气动作。
具体地，下法兰60与气缸套10固定连接，下限位板80与下法兰60通过紧固件连接。下限位板80具有供第二延伸部22伸入的第二通孔，第二延伸部22伸入第二通孔内且与第二通孔的内壁限位止挡，进而实现下限位板80对气缸20的限位。
如图1所示，安装孔31具有与第一配合平面411相配合的第三配合平面，第一配合平面411上具有供润滑液流通的润滑油路4111。具体地，润滑油路4111设置在第一配合平面411的边沿处，转轴40具有轴向进油通道44，轴向进油通道44与润滑油路4111连通，以使泵体组件外的润滑油经由轴向进油通道44进入润滑油路4111内，以为第一配合平面411和第三配合平面之间进行充分供油，减小二者之间的摩擦力，避免二者之间应力增加，进一步减少转轴40和活塞30的结构磨损。
需要说明的是，润滑油路4111的设置方式不限于此。可选地，润滑油路4111沿与转轴40的中心轴线相互垂直的方向延伸。
需要说明的是，润滑油路4111的设置位置不限于此。在附图中未示出的其他实施方式中，润滑油路设置在第三配合平面上。
具体地，泵体组件的工作原理如下：
气缸20与活塞30之间形成变容积腔，气缸20和转轴40绕各自的中心轴线旋转，活塞30相对于气缸20和转轴40同时往复运动。活塞30相对于气缸20的往复运动实现了变容积腔周期性的变大、缩小。气缸20相对于气缸套10转动，实现了变容积腔分别与吸气通道或排气通道的连通。以上两个复合运动实现了泵体组件的吸气、压缩及排气过程。
本申请还提供了一种流体机械(未示出)，包括上述的泵体组件。可选地，流体机械为压缩机。
本申请还提供了一种换热设备(未示出)，包括上述的流体机械。可选地，换热设备为空调器。
实施例二
实施例二中的泵体组件与实施例一的区别在于：配合段41的结构不同。
在本实施例中，配合段包括柱状结构和弧形板。其中，柱状结构的外周面包括两个第二配合平面和两个第一弧形面，两个第二配合平面通过两个第一弧形面连接。弧形板设置在第一弧形面上，弧形板的外周面包括两个第二弧形面和两个侧壁，两个第二弧形面通过两个侧壁连接，侧壁与第二配合平面对接以形成第一配合平面。这样，上述设置使得配合段的结构简单，容易加工、实现，降低了配合段的加工成本。
具体地，弧形板与第一弧形面焊接，且侧壁与第二配合平面位于同一平面内，各侧壁与其相对应设置的第二配合平面对接，以形成第一配合平面，进而增大了活塞与第一配合平面的接触面积，提升了配合段与活塞的连接稳定性及可靠性。
在本实施例中，弧形板为两个，两个弧形板与两个第一弧形面一一对应地设置，各弧形板与第一弧形面同轴设置。这样，两个弧形板分别位于柱状结构的两侧，各弧形板与其相对应设置的第一弧形面焊接，且与该第一弧形面同轴设置，进而使得弧形板与第一弧形面的贴合效果更佳。
在本实施例中，沿转轴的延伸方向，弧形板的长度小于柱状结构的长度，弧形板的第一端面与柱状结构的第一端面之间形成第一台阶段，弧形板的第二端面与柱状结构的第二端面之间形成第二台阶段。这样，上述设置实现了配合段中间加宽的设计，在增大了第一配合平面与活塞的接触面积的基础上避免配合段与泵体组件内的其他结构发生结构干涉而影响泵体组件的正常运行。
实施例三
实施例三中的泵体组件与实施例一的区别在于：配合段41的结构不同。
在本实施例中，配合段为棱柱结构，棱柱结构的相互平行设置的两个表面为两个第一配合平面。这样，上述设置使得配合段的结构简单，容易加工、实现，降低了配合段的加工成本。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
转轴绕其中心轴线转动，转轴的配合段带动活塞运动，活塞带动气缸绕气缸的中心轴线转动，则活塞相对于气缸和转轴同时往复运动，进而实现泵体组件的吸气、压缩及排气动作。这样，在泵体组件运行过程中，第一配合平面与活塞接触，以使转轴带动活塞运动，且各第一配合平面的宽度W与长轴段的外径D之间满足
Figure BDA0002285706590000071
以使转轴与活塞之间具有良好的接触，增大了转轴与活塞的接触面积，确保转轴能够带动活塞运动，活塞能够相对于转轴滑动，进而解决现有技术中转缸活塞压缩机的运行可靠性较差，影响转缸活塞压缩机正常运行的问题，提升了泵体组件的运行可靠性及运行稳定性。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种泵体组件，包括气缸套(10)、气缸(20)及活塞(30)，所述气缸(20)可转动地设置在所述气缸套(10)内，所述活塞(30)可滑动地设置在所述气缸(20)内，其特征在于，所述泵体组件还包括：
转轴(40)，包括长轴段(42)和与所述长轴段(42)连接的配合段(41)，所述配合段(41)穿设在所述活塞(30)内以带动所述活塞(30)运动，所述配合段(41)的外表面具有平行设置的两个第一配合平面(411)，所述第一配合平面(411)与所述活塞(30)接触，以使所述转轴(40)带动所述活塞(30)运动；
其中，各所述第一配合平面(411)具有宽度W，所述长轴段(42)的外径D与所述宽度W之间满足
Figure FDA0002285706580000011
所述转轴(40)的中心轴线与所述气缸(20)的中心轴线相互平行设置且具有预设距离；其中，所述第一配合平面(411)的宽度方向为垂直于所述转轴(40)的中心轴线的方向。
2.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述活塞(30)具有供所述配合段(41)穿设的安装孔(31)，所述安装孔(31)的孔壁与所述活塞(30)的外表面之间的最小距离为Dmin；其中，Dmin≥2mm。
3.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述配合段(41)为柱状结构，所述柱状结构的外周面包括两个所述第一配合平面(411)和两个弧形面，两个所述第一配合平面(411)通过两个所述弧形面连接；其中，所述弧形面与所述转轴(40)同轴设置。
4.根据权利要求3所述的泵体组件，其特征在于，所述转轴(40)还包括短轴段(43)，所述短轴段(43)通过所述配合段(41)与所述长轴段(42)连接，所述柱状结构的第一端具有第一台阶段(412)；沿所述短轴段(43)至所述配合段(41)的方向上，所述第一台阶段(412)的横截面面积增大，所述柱状结构的第二端具有第二台阶段(413)，沿所述长轴段(42)至所述配合段(41)的方向上，所述第二台阶段(413)的横截面面积增大；其中，所述第一台阶段(412)的横截面和所述第二台阶段(413)的横截面均与所述转轴(40)的中心轴线相垂直设置。
5.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述配合段(41)包括：
柱状结构，所述柱状结构的外周面包括两个第二配合平面和两个第一弧形面，两个所述第二配合平面通过两个所述第一弧形面连接；
弧形板，设置在所述第一弧形面上，所述弧形板的外周面包括两个第二弧形面和两个侧壁，两个所述第二弧形面通过两个所述侧壁连接，所述侧壁与所述第二配合平面对接以形成所述第一配合平面(411)。
6.根据权利要求5所述的泵体组件，其特征在于，所述弧形板为两个，两个所述弧形板与两个所述第一弧形面一一对应地设置，各所述弧形板与所述第一弧形面同轴设置。
7.根据权利要求5所述的泵体组件，其特征在于，沿所述转轴(40)的延伸方向，所述弧形板的长度小于所述柱状结构的长度，所述弧形板的第一端面与所述柱状结构的第一端面之间形成第一台阶段，所述弧形板的第二端面与所述柱状结构的第二端面之间形成第二台阶段。
8.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述配合段(41)为棱柱结构，所述棱柱结构的相互平行设置的两个表面为两个所述第一配合平面(411)。
9.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述泵体组件还包括上法兰(50)，所述长轴段(42)穿设在所述上法兰(50)内，所述气缸(20)具有朝向所述上法兰(50)延伸的第一延伸部(21)，所述泵体组件还包括：
上限位板(70)，设置在所述上法兰(50)与所述气缸套(10)之间，所述第一延伸部(21)伸入所述上限位板(70)内，所述上限位板(70)与所述第一延伸部(21)限位止挡，以防止所述气缸(20)相对于所述上限位板(70)发生径向方向的位移。
10.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于，所述转轴(40)还包括短轴段(43)，所述短轴段(43)通过所述配合段(41)与所述长轴段(42)连接，所述泵体组件还包括下法兰(60)，所述短轴段(43)穿设在所述下法兰(60)内，所述气缸(20)具有朝向所述下法兰(60)延伸的第二延伸部(22)，所述泵体组件还包括：
下限位板(80)，设置在所述下法兰(60)与所述气缸套(10)之间，所述第二延伸部(22)伸入所述下限位板(80)内，所述下限位板(80)与所述第二延伸部(22)限位止挡，以防止所述气缸(20)相对于所述下限位板(80)发生径向方向的位移。
11.根据权利要求2所述的泵体组件，其特征在于，所述安装孔(31)具有与所述第一配合平面(411)相配合的第三配合平面，所述第三配合平面和/或所述第一配合平面(411)上具有供润滑液流通的润滑油路(4111)。
12.一种流体机械，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的泵体组件。
13.一种换热设备，其特征在于，包括权利要求12所述的流体机械。
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