CN114810590A - 一种转子制冷压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于容积式压缩机技术领域，尤其涉及一种转子制冷压缩机，包括封闭壳体（11）；在封闭壳体（11）内设有气缸（1）、上端盖（6）、下端盖（7）、电机（15）及主轴（8）；气缸（1）中心区域径向对称均布开有闭合型腔曲面U；闭合型腔曲面U内设有与其对应的由闭合包络曲面W形成的转子（2）；转子（2）闭合包络曲面W与气缸（1）闭合型腔曲面U的动态对应点相切在任意位置形成动态密封切线；动态密封切线分别与气缸（1）闭合型腔曲面U、转子（2）闭合包络曲面W、上端盖（6）动密封面及下端盖（7）动密封面组合形成动态独立密封腔室集。本发明具有结构简单、加工制造容易、运行效率高、节能及通用性强等特点。

Description

一种转子制冷压缩机
技术领域
本发明属于容积式压缩机技术领域，尤其涉及一种转子制冷压缩机，主要应用于空调、冷藏、冷冻机组配套设备，也可用于制造流体增压及真空设备等工业领域。
背景技术
容积式压缩机是依靠压缩腔的内部容积缩小来提高气体或蒸气压力的压缩机，是压缩机的一类，常被用在制冷、空调及热泵等。压缩机是压缩气体以提高气体压力的机械，如压气机、气泵等，根据压缩气体的方式不同，可分为容积式压缩机和动力式压缩机。由于容积式压缩机大多有活塞，故又称“活塞式”压缩机，按其结构的不同又有往复活塞和回转活塞之分，前者简称“往复式”，后者简称“回转式”。目前，国内外通常使用的容积式压缩机主要有：往复活塞式、螺杆式、涡旋式。上述容积式制冷压缩机分别存在着以下缺点：结构复杂、噪声、加工制造难度较大、运行效率低。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种封闭或半封闭式转子制冷压缩机，以解决现有设备结构复杂、噪声大、能耗高、活塞机运行效率低以及涡旋机动静盘加工难度高等问题。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种转子制冷压缩机，包括配有排气口与吸气口的封闭壳体；在所述封闭壳体内设有气缸、上端盖、下端盖、电机及配有偏心曲轴颈的主轴；所述气缸固定设于上端盖与下端盖之间且与封闭壳体腔壁固定封接；所述气缸上下端面分别与上端盖及下端盖静密封；
所述气缸中心区域径向对称均布开有闭合型腔曲面U；所述闭合型腔曲面U内设有与其对应的由闭合包络曲面W形成的转子；所述转子分别与上端盖及下端盖动密封；
所述下端盖与上端盖上依次分别对称设有吸气孔及配置单向排气阀的排气孔；所述吸气孔与排气孔所处位置相互独立且不连通；
所述电机与下端盖之间形成低压回流腔；所述吸气口分别与低压回流腔及吸气孔相通；
所述上端盖与封闭壳体内壁之间形成高压室；所述排气口与高压室相通；
所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；
所述闭合包络曲面W为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；
所述转子中心孔与偏心曲轴颈动配合；所述电机的输出动力经主轴传至偏心曲轴颈；
所述转子闭合包络曲面W与气缸闭合型腔曲面U的动态对应点相切在任意位置形成动态密封切线；所述动态密封切线分别与气缸闭合型腔曲面U、转子闭合包络曲面W、上端盖动密封面及下端面动密封面组合形成动态独立密封腔室集。
进一步地，所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；其中，n≥3；所述吸气孔与排气孔均为n个。
进一步地，所述闭合型腔曲面U为由3对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由3对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面。
进一步地，所述吸气孔与排气孔均为3个。
本发明转子制冷压缩机具有结构简单、加工制造容易、运行效率高、节能、通用性强等特点，可以制造成半封闭式或全封闭式制冷压缩机应用于空调、冷藏、冷冻机组配套设备及各相关工业领域，解决了活塞机运行效率低以及涡旋机动静盘加工难度高等问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明气缸闭合型腔曲面U与转子包络曲面W匹配运动数学几何模型原理结构图；
图2为本发明全封闭结构结构示意图；
图3为本发明气缸闭合型腔曲面U结构示意图；
图4为本发明转子闭合包络曲面W结构示意图；
图5为本发明主轴结构示意图；
图6为本发明上端盖结构示意图；
图7为本发明下端盖结构示意图；
图8为本发明主轴转动任意角度θ气缸与转子工作状态原理图；
图9为本发明主轴转动120º位置气缸与转子工作状态原理图；
图10为本发明主轴转动240º位置气缸与转子工作状态原理图；
图11为本发明吸气孔与排气孔分布示意图。
图中：1、气缸；2、转子；3、偏心曲轴颈；4、排气孔；5、排气阀；6、上端盖；7、下端盖；8、主轴；9、排气口；10、吸气口；11、封闭壳体；12、高压室；13、低压回流腔；14、吸气孔；15、电机。
具体实施方式
如图所示，转子制冷压缩机，包括配有排气口9与吸气口10的封闭壳体11；在所述封闭壳体11内设有气缸1、上端盖6、下端盖7、电机15及配有偏心曲轴颈3的主轴8；所述气缸1固定设于上端盖6与下端盖7之间且与封闭壳体11腔壁固定封接；所述气缸1上下端面分别与上端盖6及下端盖7静密封；所述气缸1中心区域径向对称均布开有闭合型腔曲面U；所述闭合型腔曲面U内设有与其对应的由闭合包络曲面w形成的转子2；所述转子2分别与上端盖6及下端盖7动密封；所述下端盖7与上端盖6上依次分别对称设有吸气孔14及配置单向排气阀5的排气孔4；所述吸气孔14与排气孔4所处位置相互独立且不连通；所述电机15与下端盖7之间形成低压回流腔13；所述吸气口10分别与低压回流腔13及吸气孔14相通；所述上端盖6与封闭壳体11内壁之间形成高压室12；所述排气口9与高压室12相通；所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述转子2中心孔与偏心曲轴颈3动配合；所述电机15的输出动力经主轴8传至偏心曲轴颈3；所述转子2闭合包络曲面W与气缸1闭合型腔曲面U的动态对应点相切在任意位置形成动态密封切线；所述动态密封切线分别与气缸1闭合型腔曲面U、转子2闭合包络曲面W、上端盖6动密封面及下端面7动密封面组合形成动态独立密封腔室集。本发明所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；其中，n≥3。所述吸气孔14与排气孔4均为n个。作为一种优选方案，本发明所述闭合型腔曲面U为由3对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由3对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面。所述吸气孔14与排气孔4均为3个。
本发明转子制冷压缩机可采用全封闭结构，在具体设计时，全封闭壳体11内部包括低压回流腔13并固定有电机15设置在壳体11内；主轴8与电机直联；主轴8旋转中心O1；偏心曲轴颈3直径Фk，中心O2；中心距为e；参见图1及图2所示，壳体11内包括气缸1；在气缸1中心O1径向对称均布开有闭合型腔曲面U；所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面（半径分别为R和r圆弧曲面）的端部彼此相切连接组成的闭合曲面。在具体设计时，本发明实施例中n=3对，根据需要也可以是n≥3对。闭合型腔曲面U内设置有与之对应的特定闭合包络曲面W的转子2；所述转子2的闭合包络曲面W由n对半径分别为Rw和rw圆弧曲面构成。本发明实施例中n=3对，根据需要也可以是n≥3对，且与气缸1的闭合型腔曲面U的对数n相对应。转子2中心O2开有中心孔Фk。主轴8绕中心O1转动；转子2中心孔Фk与主轴8上的偏心曲轴颈3动配合，绕转子2中心O2相对转动。主轴8绕中心O1转动；转子2关于闭合型腔曲面U所做的运动为平动；转子2上的包络曲面W与气缸1型腔曲面U上的动态对应点相切在任意位置形成动态密封切线a、b、c…；上端盖6设置在气缸1上端面上，与气缸1上端面静密封，与转子2上端面动密封配合；下端盖7设置在气缸1下端面上与气缸1下端面静密封，与转子2下端面动密封配合。所述上端盖6上开有排气孔4并在上方设置有单向排气阀5。本发明实施例排气孔4为3个，排气阀5为3个。所述下端盖7上开有吸气孔14。本发明实施例吸气孔14为3个。壳体11侧面开有回流吸气口10；回流吸气口10与低压回流腔13、下端盖7上的吸气孔14连通。排气口9与高压室12连通。
参见图1～7所示，当主轴8按图示方向绕中心O1转动时，转子2关于闭合型腔曲面U平动运动。转子2上的包络曲面W与气缸1型腔曲面U上的动态对应点相切在任意位置形成动态密封切线a、b、c、d、f、g、h…；所述动态密封切线（a、b、c、d、f、g、h……）与气缸1闭合型腔曲面U、转子2闭合包络曲面W、上端盖6动密封面、下端面7动密封面形成动态独立密封腔室集（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12……）。
参见图1～10所示，当主轴8按图示顺时针方向旋转处于初始位置0º时，转子2上的包络曲面W与气缸1型腔曲面U上的动态对应点相切形成动态密封切线（a、b、c）；此时形成动态独立密封腔室集（a～b区域容积为V1；b～c区域容积为V2；c～a区域容积为V3）。所述动态独立密封腔室a～b区域容积V1为压缩室；动态独立密封腔室b～c区域容积V2；c～a区域容积V3 为吸入室。吸入室c～a容积V3的容积等于压缩室a～b容积V1；此时压缩室a～b容积V1最大。主轴8按图示顺时针方向继续任意旋转θ度，压缩室a～b容积V1逐渐变小至a～f 容积V4；同时形成f～b吸入室容积V5和b～a吸入室容积V6。主轴8继续旋转至120º位置时压缩室a～f容积V4压缩至最小容积V0=0。此时吸入室容积由零逐渐增大V7和g～a吸入室容积V9；形成压缩室a～f 容积V4压缩至最小容积V0=0。主轴8继续旋转至240º位置时压缩室b～g容积V8压缩至最小容积V0=0。吸入室容积由零逐渐增大V11和h～d吸入室容积V12。此时压缩室c～h容积V10最大。
下面结合实施例具体阐述本发明工作原理：
如图所示，当主轴8按图示顺时针方向连续旋转，吸入室的容积分别由小变大至V3、V2、V7、V9、V11、V12。通过回流吸气口10、低压回流腔13及吸气孔14吸入制冷工质；同时压缩室容积V1、V8 、V10分别由最大变成最小V0=0；压缩室容积V1、V8、V10内的制冷工质分别被压缩经过排气孔4和单向排气阀5进入高压室12通过排气口9进入制冷循环系统。如此周而复始运动从而实现制冷压缩机吸气、压缩、排气工作过程。本发明实施例主轴8连续旋转一周，转子2实现三次吸气，三次压缩排气过程。本发明气缸1上的闭合型腔曲面U可以由n对特定半径分别为R和r圆弧曲面构成。根据需要可以取n≥3；本发明转子2上的闭合包络曲面W可以由n对半径分别为Rw和rw圆弧曲面构成。根据需要可以取n≥3,并与气缸1上的闭合包络曲面W对数n相对应。本发明主轴8旋转方向可以顺时针也可以逆时针方向旋转。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语 “设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种转子制冷压缩机，包括配有排气口（9）与吸气口（10）的封闭壳体（11）；其特征在于，在所述封闭壳体（11）内设有气缸（1）、上端盖（6）、下端盖（7）、电机（15）及配有偏心曲轴颈（3）的主轴（8）；所述气缸（1）固定设于上端盖（6）与下端盖（7）之间且与封闭壳体（11）腔壁固定封接；所述气缸（1）上下端面分别与上端盖（6）及下端盖（7）静密封；
所述气缸（1）中心区域径向对称均布开有闭合型腔曲面U；所述闭合型腔曲面U内设有与其对应的由闭合包络曲面W形成的转子（2）；所述转子（2）分别与上端盖（6）及下端盖（7）动密封；
所述下端盖（7）与上端盖（6）上依次分别对称设有吸气孔（14）及配置单向排气阀（5）的排气孔（4）；所述吸气孔（14）与排气孔（4）所处位置相互独立且不连通；
所述电机（15）与下端盖（7）之间形成低压回流腔（13）；所述吸气口（10）分别与低压回流腔（13）及吸气孔（14）相通；
所述上端盖（6）与封闭壳体（11）内壁之间形成高压室（12）；所述排气口（9）与高压室（12）相通；
所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；
所述闭合包络曲面W为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合包络曲面；
所述转子（2）中心孔与偏心曲轴颈（3）动配合；所述电机（15）的输出动力经主轴（8）传至偏心曲轴颈（3）；
所述转子（2）闭合包络曲面W与气缸（1）闭合型腔曲面U的动态对应点相切在任意位置形成动态密封切线；所述动态密封切线分别与气缸（1）闭合型腔曲面U、转子（2）闭合包络曲面W、上端盖（6）动密封面及下端盖（7）动密封面组合形成动态独立密封腔室集。
2.根据权利要求1所述转子制冷压缩机，其特征在于：所述闭合型腔曲面U为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由n对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；其中，n≥3；所述吸气孔（14）与排气孔（4）均为n个。
3.根据权利要求2所述转子制冷压缩机，其特征在于：所述闭合型腔曲面U为由3对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面；所述闭合包络曲面W为由3对圆弧曲面的端部彼此相切连接组成的闭合曲面。
4.根据权利要求3所述转子制冷压缩机，其特征在于：所述吸气孔（14）与排气孔（4）均为3个。
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