CN113323875A - 旋转型气体压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车空调压缩机领域，具体涉及一种旋转型气体压缩机，包括前端板、后端板、转子、多个叶片和缸体，缸体的内部为椭圆形结构，前端板和后端板分别安置于缸体的两端，且形成腔室，转子安置于腔室内，转子上设置有多个叶片，并将腔室分为多个工作腔；缸体的外壁上设置有排气孔，前端板上具有吸气口、前油槽和卸油孔，后端板上具有后油槽，转子上设置有多个转子槽，转子槽内填充有润滑油，每个叶片均与对应的转子槽活动连接。通过上述结构设计，能够实现叶片背部压力可调整，使得旋叶型压缩机结构设计更合理，使用效果更好。

Description

旋转型气体压缩机
技术领域
本发明涉及汽车空调压缩机技术领域，尤其涉及一种旋转型气体压缩机。
背景技术
旋叶式压缩机主要作用是：压缩气体，将低温低压的气体变为高温高压的气体。
现旋叶式压缩机中大多机构，如图2，前端板油槽，后端板油槽形状似双腰型，且面积相差不大，和前端板卸油孔组合起来，在端板圆周方向呈分布对称，在整个运动过程中，起储油和卸油作用。但是现有的旋叶型压缩机结构设计不合理，使用效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转型气体压缩机，旨在解决现有技术中的旋叶式压缩机结构设计不合理，使用效果较差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的一种旋转型气体压缩机，包括前端板、后端板、转子、多个叶片和缸体，所述缸体的内部为椭圆形结构，所述前端板和所述后端板分别安置于所述缸体的两端，且形成腔室，所述转子安置于所述腔室内，所述转子上设置有多个所述叶片，并将所述腔室分为多个工作腔；
所述缸体的外壁上设置有排气孔，所述前端板上具有吸气口、前油槽和卸油孔，所述后端板上具有后油槽，所述转子上设置有多个转子槽，所述转子槽内填充有润滑油，每个所述叶片均与对应的所述转子槽活动连接。通过所述转子旋转，使得气体从所述吸气口进入对应的所述工作腔中，同时所述叶片也在不断地伸缩旋转变换位置，所述工作腔的体积也随之从小到大，再从大到小的变化，从而实现所述工作腔中的气体压缩，压缩的高压气体通过所述排气孔排出，为汽车空调系统制冷提供必要条件。
其中，所述前油槽为一个呈双半环状的主油槽和一个圆环状的副油槽组成的双油槽结构，并与所述卸油孔组合呈非对称分布。
所述前油槽为双油槽(主副油槽)，是一个呈双半环主油槽和一个圆环副油槽组成的结构设置，共同与所述卸油孔组合呈非对称分布。通过改变所述前油槽形状和位置，一是形状变化后，大幅缩小所述前油槽的体积，这样到所述前端板的油虽路径长也能快速将油槽填满。二是位置变化后，隔断了转轴和前端板油槽的连接，将一个油槽分割成两个大小不一的空间部分，新多出的副油槽体积很小，可增大前端油压。三是改变卸压孔和主油槽的位置分布后，不仅可卸转子槽油压，还可在不同部位实现转子槽增压和保压功能。
其中，所述缸体的内壁设置有等径圆弧区。所述等圆弧区的设置，能够使得所述叶片在所述腔室内转动时，转动到所述等圆弧区时，所述叶片不再伸缩，则所述转子槽内的空间不变。
其中，所述后端板上还设置有后油孔，所述缸体上还设置有油道，所述前端板上设置有前油孔。所述后油孔，一路直接将外壳油池中的高压油引入作用于所述转子的短轴，再到所述后油槽，一路经过所述油道，引入所述前油孔，经过转轴再汇集到所述前油槽内，所述前油槽内和所述后油槽内的润滑油汇入背压腔，形成背压。
其中，所述旋转型气体压缩机还包括油气分离器，所述油气分离器与所述后端板之间构成排气通道。所述排气通道用于将通过所述排气孔的气体排出。
其中，所述旋转型气体压缩机还包括离合器衔铁，所述离合器衔铁安置于所述缸体的一侧。所述离合器衔铁吸合时，能够带动所述转子旋转。
本发明的一种旋转型气体压缩机，通过所述转子旋转，使得气体从所述吸气口进入对应的所述工作腔中，同时所述叶片也在不断地伸缩旋转变换位置，所述工作腔的体积也随之从小到大，再从大到小的变化，从而实现所述工作腔中的气体压缩，压缩的高压气体通过所述排气孔排出，为汽车空调系统制冷提供必要条件，使得所述旋叶型压缩机结构设计更合理，使用效果更好。
附图说明
图1是本发明的旋转型气体压缩机的内部结构示意图。
图2是本发明的现有技术的工作腔的剖面图。
图3是本发明的工作腔的剖面图。
图4是本发明的主油槽和副油槽的剖面图。
1-前端板、2-工作腔、3-缸体、4-后端板、5-油气分离器、6-转子短轴、7-后油孔、8-后油槽、9-油道、10-转子、11-前油槽、12-前油孔、13-转子长轴、14-离合器衔铁、15-第一配合空间、16-第二配合空间、17-吸气口、18-内壁、19-转子槽、20-叶片、21-排气孔、22-等径圆弧区、23-副油槽、24-主油槽、25-卸油孔、26-前端板轴孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1至图4，本发明提供了一种旋转型气体压缩机，包括前端板1、后端板4、转子10、多个叶片20和缸体3，所述缸体3的内部为椭圆形结构，所述前端板1和所述后端板4分别安置于所述缸体3的两端，且形成腔室，所述转子10安置于所述腔室内，所述转子10上设置有多个所述叶片20，并将所述腔室分为多个工作腔2；
所述缸体3的外壁上设置有排气孔21，所述前端板1上具有吸气口17、前油槽和卸油孔25，所述后端板4上具有后油槽8，所述转子10上设置有多个转子槽19，所述转子槽19内填充有润滑油，每个所述转子10均与对应的所述转子槽19活动连接。
所述前油槽为一个呈双半环状的主油槽24和一个圆环状的副油槽23组成的双油槽结构，并与所述卸油孔25组合呈非对称分布。
所述缸体3的内壁18设置有等径圆弧区22。
所述后端板4上还设置有后油孔7，所述缸体3上还设置有油道9，所述前端板1上设置有前油孔12。
所述旋转型气体压缩机还包括油气分离器5，所述油气分离器5与所述后端板4之间构成排气通道。
所述旋转型气体压缩机还包括离合器衔铁14，所述离合器衔铁14安置于所述缸体3的一侧。
所述前端板1与所述转子10的端面之间形成第一配合空间15。
所述后端板4与所述转子10的端面之间形成第二配合空间16。
在本实施方式中，如图1所示，所述前端板1和所述后端板4分别位于所述缸体3的两侧，其中所述前端板1、所述后端板4和所述缸体3组成所述腔室，而所述转子10和多个所述叶片20将所述腔室分割成多个所述工作腔2，当所述离合器衔铁14吸合，带动所述转子10旋转，使得气体从所述吸气口17进入对应的所述工作腔2中，同时所述叶片20也在不断地伸缩旋转变换位置，所述工作腔2的体积也随之从小到大，再从大到小的变化，从而实现所述工作腔2中的气体压缩，压缩的高压气体通过所述排气孔21排出从所述后端板4和所述油气分离器5构成的所述排气通道排出，为汽车空调系统制冷提供必要条件。
通常，该压缩机的吸气、压缩和排气的工作过程，是由所述叶片20在所述工作腔2的不同位置实现的，如图2(现有技术)，叶片安装在转子槽中，随转子的转动，其运动轨迹沿缸体内壁圆周滑动，同时在转子槽中伸缩。当叶片从缸体短径处逐渐往长径方向滑动，其工作腔体积在逐渐变大，从而与头盖处产生压差，气体从前端板进气孔吸入到工作腔，此为吸气过程。当叶片滑动到位置，其工作腔体积最大时，工作腔结束吸气，随后叶片从缸体长径往缸体短径方向滑动，其工作腔体积在逐渐变小，其内的气体在逐渐压缩，此为压缩过程，当叶片滑动到与缸体排气孔接通时，其工作腔内的气体，压力达到最大，并开始往外壳腔内排除高压气体，此为排气过程。整过运动过程，叶片都是需要紧贴缸体内壁圆周表面，阻止叶片前后工作腔的气体泄漏。
从所述叶片主要受力可看出，所述叶片因转子旋转产生的离心力甩出，但左右方向受两边所述工作腔的气体压力的影响会往叶片槽回缩，同时叶片背部的转子槽空间内(即背压腔)，有一定的气体或润滑油压力，此压力(即背压)作用于叶片背部，推出叶片使其端部紧贴气缸内壁。而转子槽的背压腔的压力，主要靠前后端板的油槽供给。
如图1所示，所述后端板4的所述后油孔7，一路直接将外壳油池中的高压油引入作用于所述转子短轴6，再到所述后油槽8，一路经过所述油道9，引入所述前油孔12，经过转轴再汇集到所述前油槽11内，所述前油槽11和所述后油槽8内的润滑油汇入背压腔，形成背压。
从上述分析可看出所述前油槽11和所述后油槽8的分布决定了背压来源，对背压有很大影响。现大多机构，如图2(现有技术)，所述前油槽和所述后油槽形状似双腰型，油槽与转轴内壁相连,且面积相差不大，和卸油孔组合起来，在端板圆周方向呈分布对称，在整个运动过程中，起储油和卸油作用。此结构有三点问题：一是影响叶片伸缩，叶片在吸排气过程中的转换，受力是变化的，需要的最佳背压也应随之改变。在排气终了，叶片回缩使转子槽油压变大，需要及时卸油，但前端板的卸油孔对称位于前油槽的双腰型中间，与前油槽有一定距离，则出现转子槽脱离了前油槽不能及时进入卸油孔，造成不能及时释放挤压油，油压反作用于叶片，使叶片与转子、缸体之间的机械摩擦会加重，为克服过量的摩擦会增加额外能耗，其零件使用寿命也会降低，而在吸气之初，转子槽刚经过卸油孔，过分释放后并没有有效储油就吸气，则叶片背压相对过小，叶片不能有效使叶片端部紧贴气缸内壁，相邻两个工作腔会出现窜气，影响吸气效率，从而降低制冷量。二是，影响叶片受力，转子槽与前油槽和后油槽连通时，外壳油池内的油到后油槽的路径比到前端板路径短，油压相对高，在前油槽和后油槽的形状、面积和体积均相近的现状，叶片受后端板方向进入的油压力比前端板方向进入的大，叶片的背压处于不平衡，易使叶片在吸气压缩过程中产生倾斜，产生工作腔窜气以及叶片和缸体的异常磨损。三是，影响转子受力，工作中，转子一方面受衔铁往前端板方向的拉力，使转子在运转过程中偏靠前端板，另一方面，外壳油池内的油到后油槽路径比到前端板路径短，油压相对高，在前油槽和后油槽的形状、面积和体积均相近的现状，转子受后端板方向的油压力比前端板方向的大，更加剧了转子轴向方向的受力不均，增加转子和前端板粘连进而卡死的风险。
如图3所示，当所述叶片20旋转快接近所述排气孔21位置时，所述叶片20受到所述缸体3的内壁18形状的限制逐渐开始回缩，挤压所述转子槽19内的润滑油，从而逐渐增大所述叶片20的背压，此时所述叶片20进入所述卸油孔25区域，所述转子槽19被挤压的油则可通过所述卸油孔25得到快速释放，避免了所述叶片20因背压增大被推向所述缸体3的所述内壁18的力加强，从而加大所述叶片20和所述缸体3的所述内壁18、所述转子槽19之间的磨损，减少了不必要的功耗。而从图3可得，所述叶片20经过所述排气孔21后，压缩结束，此时所述叶片20进入所述缸体3的所述内壁18的一段所述等径圆弧区22，所述叶片20不再伸缩，在此区域内，由于所述叶片20不伸缩，则所述转子槽19内的空间不变，所述前端板1和所述后端板4也无油槽或卸压孔，则此区域一直保持叶片20排气末端时的背压不变，所述叶片20转过所述等径圆弧区22，开始从椭圆短轴往长轴方向转动，经过所述吸气口17逐渐往外伸，所述叶片20也同时开始进入所述前油槽11和所述后油槽8，由于所述叶片20往外伸出，所述转子槽19空间加大，此时所述前油槽11，所述后油槽8内的油逐渐进入所述转子槽19内，加之所述转子槽19内原在所述等径圆弧区22密闭的油，双重作用力推动，所述叶片20能在吸气之初能快速伸出，随着所述叶片20逐渐转动外甩，所述转子槽19逐渐变大，所述前油槽11，所述后油槽8的油不断补入其内，而所述前油槽11面积小，体积小，需要的油量相对少，后续就可有更多的油有效提升所述前油槽11的油压，从而减小与所述后油槽8油的压差，使所述叶片20沿长度方向的受力更均衡，使所述叶片20能均匀地紧贴所述缸体3圆周的所述内壁18转动，随后，所述叶片20从所述缸体3的长轴往短轴方向继续转动，逐渐进入压缩阶段，此时，所述叶片20因所述缸体3的所述内壁18形状回缩产生所述转子槽19的背压上升，此增大的背压有利于往外推叶片20，使之抵抗左右腔室的作用力，紧贴所述缸体3的所述内壁18，而随着所述叶片20沿所述缸体3的所述内壁18回缩加快，所述转子槽19的油压急剧增加，此时利用所述卸油孔25来进行卸压，从而完成一个吸气到排气的循环。
其次，在整个运转过程中，如图1和图3所示，所述前油槽11的形状和位置的变化，使主油槽24体积相对原前油槽11变小，需要的润滑油减少，而整个结构的油路径没有变化，油槽可快速被填满，多余的油作用于所述第一配合空间15，同时，也使转子长轴13和前端板轴孔26间新多出的圆环状的副油槽23相对双半环主油槽24形状薄而深，体积也小很多，需要的油极少，从前油孔12经转子长轴13过来的油飞速填满副油槽23，而更多供油使油槽保持高油压，与主油槽24形成不同直径的油槽环，作为辅助主油槽24，共同作用于所述第一配合空间15，平衡所述第二配合空间16的油压，以及压缩机旋转时往所述前端板1方向靠的作用力，使所述转子10和所述叶片20能在更接近平衡力下运转。保证所述转子10和所述叶片20在所述前端板1之间处于居中悬浮的最佳状态，可延长压缩机寿命。
所述旋转型气体压缩机的叶片20背部压力可调整避免所述叶片20背压过大或过小，影响所述叶片20伸缩，以及调整前油槽11和后油槽8的油压对所述转子10和所述叶片20的作用力，使所述转子10和所述叶片20在运动中受力趋于平衡。该结构可实现根据运动过程对所述叶片20背压的不同需求同步改变所述叶片20背压的大小。在背压不够时，提高压力，在背压过大时，可实现卸压。同时，能改善所述转子10和所述叶片20在工作过程中的偏向和倾斜，减少不必要功耗，提高所述叶片20、所述缸体3和所述转子10的使用寿命，并且该结构不增加制造成本，简单可靠。
综上所述，本发明的目的是这样实现的：改变所述前油槽形状和结构：可将所述前油槽11的双腰型变为双半环型，使之形成大小不一的主副双油槽结构，具体为，相对于所述后油槽8体积，大幅缩小所述前油槽11体积，可将所述前油槽11的双腰型变为双半环型，改变的形状形成大的双半圆环的主油槽24，通过减小油槽面积来实现，这样到前端板1的油虽路径长也能快速将主油槽24填满；更多供油可用于增压，减少前油槽11和所述后油槽8的油压差，用于制衡使所述转子10轴向不均衡力以及减小所述叶片20长度方向不同位置的背压受力不均。将所述前油槽11双腰形状变为双半环型，隔断转子长轴13和所述前油槽11的连接，转子长轴13与前端板轴孔26间形成小的圆环状副油槽23，通过极小的油槽，使油槽保持高油压，辅助主油槽24也作用于所述转子10靠所述前端板1的端面，加强用于制衡使所述转子10和所述叶片20靠前端板1的力。调整所述卸油孔25的位置和大小：将所述卸油孔25移至靠排气处油槽边，不再相对于前油槽11对称，可使所述叶片20进入排气时快速连通所述前端板1卸油孔25，所述叶片20回缩挤压的所述转子槽19的油，通过所述卸油孔25，及时排出，消除了挤压油对油槽油压的影响，从而消除所述叶片20回缩的阻碍。在所述叶片20压缩完后，处于所述缸体3的短径，此时脱离所述卸油孔25，阻断所述转子槽19与外界的连通，利用所述缸体3的一段所述等径圆弧区22，保持所述叶片20背压，使所述叶片20运动到初吸气时，能有一定的背压储存，促进所述叶片20伸出。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种旋转型气体压缩机，其特征在于，
所述旋转型气体压缩机包括前端板、后端板、转子、多个叶片和缸体，所述缸体的内部为椭圆形结构，所述前端板和所述后端板分别安置于所述缸体的两端，且形成腔室，所述转子安置于所述腔室内，所述转子上设置有多个所述叶片，并将所述腔室分为多个工作腔；
所述缸体的外壁上设置有排气孔，所述前端板上具有吸气口、前油槽和卸油孔，所述后端板上具有后油槽，所述转子上设置有多个转子槽，所述转子槽内填充有润滑油，每个所述叶片均与对应的所述转子槽活动连接。
2.如权利要求1所述的旋转型气体压缩机，其特征在于，
所述前油槽为一个呈双半环状的主油槽和一个圆环状的副油槽组成的双油槽结构，并与所述卸油孔组合呈非对称分布。
3.如权利要求1所述的旋转型气体压缩机，其特征在于，
所述缸体的内壁设置有等径圆弧区。
4.如权利要求1所述的旋转型气体压缩机，其特征在于，
所述后端板上还设置有后油孔，所述缸体上还设置有油道，所述前端板上设置有前油孔。
5.如权利要求1所述的旋转型气体压缩机，其特征在于，
所述旋转型气体压缩机还包括油气分离器，所述油气分离器与所述后端板之间构成排气通道。
6.如权利要求1所述的旋转型气体压缩机，其特征在于，
所述旋转型气体压缩机还包括离合器衔铁，所述离合器衔铁安置于所述缸体的一侧。
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