CN1191940A - 复合轮齿式气体压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合轮齿式气体压缩机,涉及由壳体及上、下端盖构成的密闭空间,进气孔,排气孔,密闭空间内装有主动齿轮和从动齿轮构成的复合轮齿机构,即主动齿轮上设有小齿和大齿,从动齿轮上设有小齿和大齿槽,大齿使壳体内的空腔形成有抽吸腔和压排腔,在大齿与大齿槽啮闭过程中,大齿的齿顶和齿背,顺着大齿槽的齿背齿廓曲线必有一点接触并连续相切,且排气孔设于端盖上,其投影位于大齿槽的旋转环形面内,端盖上或有大齿槽的齿轮端面上还设有可连通大齿槽与排气孔的余隙排气槽。

Description

复合轮齿式气体压缩机

本发明涉及一种新型转子压缩机。

国内外现有气体压缩机中最普及的是往复活塞式压缩机，其缺陷是结构复杂，体积大，零件多，特别是需经常更换的易损件多，使用的曲柄机构振动突出，进排气阀频繁启闭，噪音特别大；另一种回转式压缩机具有体积小、重量轻、零件少的优点，但是除了螺杆压缩机外，大多数回转式压缩机仍有转子、偏心轮、滑片、弹簧和排气阀等运动部件，材料性能和加工精度要求高，而且只有一个转子，又为偏心布置，转动时振动和噪音仍较大，特别对于大功率机组来说，上述缺陷更为明显；而螺杆压缩机的螺杆齿面呈空间曲面状，加工及检验甚为复杂。

本发明的申请人也于1997年10月31日向中国专利局提交了名称为“复合轮齿机构”的专利申请，其申请号为97107754.1，这种复合轮齿机构的显著特征之一就是可以应用于各类压缩机，但用于气体压缩机时，若大齿与大齿槽的齿廓曲线均为对称设计时，则在大齿与大齿槽啮闭过程中，将有部分已被大齿压缩成高压的气体会回流充气，造成能量损失，同时影响压排效率，甚至出现噪声。

本发明的目的是提供一种复合轮齿式不带偏心的气体压缩机设计，它能达到体积小，结构简单，零件少，制造容易，不要滑片、弹簧，进、排气阀、活塞环等易损件，无偏心装置，转动平稳，振动噪音小，寿命长，成本低，综合性能更好等要求，同时可使回流充气现象减少或避免。

本发明是这样实现的：

一种复合轮齿式气体压缩机，涉及由壳体及上、下端盖构成的密闭空间，进气孔，排气孔，密闭空间内装有主动齿轮和从动齿轮构成的复合轮齿机构，即主动齿轮和从动齿轮上设有共轭啮合的小齿，主动齿轮和从动齿轮上还设有共轭啮合的大齿或大齿槽，啮合旋转过程中各瞬时传动比始终相等，其特征在于大齿使壳体内的空腔形成有抽吸腔和压排腔，抽吸腔连通进气孔，压排腔可以连通排气孔；且大齿和大齿槽均为不对称齿形，在大齿与大齿槽啮闭过程中，按旋转方向，大齿的齿顶或齿背，顺着大齿槽的齿背齿廓曲线必有一点接触且连续相切，也就是说，当压排腔内的气体被全部赶至大齿槽内之后的每一瞬时，都应尽量避免高压气体回流充气。

进一步的方案是，排气孔设于端盖上，排气孔的投影位于大齿槽的旋转环形面内。

更好的方案是，端盖上或有大齿槽的齿轮的端面上设有可连通大齿槽与排气孔的余隙排气槽。

本发明的优点是：

1、结构特别简单，全机主要零件只有五个：一对转子，壳体和上、下端盖，其重量轻，体积小，成本低。

2、动平衡性能良好，无曲柄或偏心结构，运动平稳，振动小，不需进、排气阀，噪音低。

3、不对称设计和余隙排气槽的设置，使余隙容积小，避免了回流充气现象，同时机械磨擦损失小，所以容积效率和能效比较高。

4、易损件少，寿命长。

图1是大齿和大齿槽均为对称设计的复合轮齿机构的一个旋转瞬时状态图。

图2是大齿和大齿槽均为对称设计的复合轮齿机构的另一个旋转瞬时状态图。

图3表示大齿和大齿槽均为非对称设计的复合轮齿机构的旋转瞬时状态之一。

图4表示大齿和大齿槽均为非对称设计的复合轮齿机构的旋转瞬时状态之二。

图5表示大齿和大齿槽均为非对称设计的复合轮齿机构的旋转瞬时状态之三。

图6表示余隙排气槽设子端盖上的原理图。

图7是本发明中的大齿齿廓曲线的一个实例。

图8是与图7对应的大齿槽齿廓曲线的实例。

图9是本发明的复合轮齿机构的另一种设计的示意图。

图10是本发明应用于空调压缩机的构造示意图。

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1和图2，当这种复合轮齿机构旋转到图1状态时，齿背出现间隙，造成已被压排至大齿槽内的部分高压气体将顺着大齿齿背回流至压排腔7内；当这种复合轮齿机构旋转到图2状态时，残留于大齿槽余隙8中的高压气体无法进入排气孔5，并最终将进入抽吸腔6中造成能量损失并影响进气量。

图3、图4、图5分别表示大齿和大齿槽均为非对称设计的复合轮齿机构的三个旋转瞬时状态。在图3状态，压排腔7内的高压气体刚与大齿槽连通，与此同时，大齿槽也与排气孔5连通，高压气体开始从排气孔5排出。当复合轮机构继续旋转至图4状态时，高压气体被全部赶入大齿槽内并继续排气，与此同时大齿齿背与大齿槽接触，下一次压缩过程开始，大齿齿背与大齿槽的接触面可以防止高压气体回流充气。当复合轮齿机构继续旋转至图5状态时，大齿槽与排气孔5失去直接连通，齿轮端面使排气孔5处于关闭状态，剩余高压气体集中于余隙8中，此时，余隙8也即将与抽吸腔6连通，为了避免高压气体重新回到低压的抽吸腔6中，在有大齿槽的齿轮的端面上开有与余隙8连通的余隙排气槽9，此时余隙排气槽9的另一端正好与排气孔5连通，余隙8中的高压气体通过余隙排气槽9排入排气孔5中。

图6表示余隙排气槽位于端盖(2或3)上的状态，其特点是代替了从动齿轮端面上的与大齿槽连通的多个余隙排气槽9。

图7和图8给出了大齿和大齿槽的齿廓曲线的一对实例，图中每点的数据是该点的坐标值。从图7和图8中可以看出，大齿及相应的大齿槽的齿廓曲线是非对称的，其设计目的就是为了防止高压气体回流充气和尽量减少余隙容积。这种设计采用了目前齿轮设计中的常用方法，并考虑到压缩机实际工作为单向转动，对大齿槽正面在齿轮基圆之内的曲线及其整个大齿槽齿背的曲线，根据啮合原理，利用解析法，依靠计算机技术进行设计，从而形成了不对称齿形的大齿槽，同时为保证共轭啮合，大齿的设计也与大齿槽相应。

图9给出了有两个从动齿轮的气体压缩机的原理图。从图9中可以看出，这种机构有两个进气孔4，两个排气孔5，这种机构与仅有一个从动齿轮的机构相比，排量增加一倍。

图10给出了采用本发明所述的复合轮齿机构设计的空调压缩机的原理图。图中电机11和压缩机均装于密闭的机壳10内，且压缩机位于电机11下面，压缩机的进气孔4位于压缩机的壳体1上，排气孔设于上端盖2上，壳体1和上端盖2和下端盖3构成密闭空间，由主动齿轮和一个从动齿轮构成的复合轮齿机构装于密闭空间内。结合图3可知，当电机带动主动齿轮转动时，抽吸腔6的容积逐渐增大，形成局部负压，气体经进气孔4吸入抽吸腔6；随着齿轮的转动，气体被带到压排腔7，且压排腔7的容积逐渐减小，气体被压缩，当齿轮转动到压排腔7与排气孔5直接连通时，气体被压出；齿轮继续啮合转动，余隙8中的气体最后通过余隙排气槽9排向上端盖2上的排气孔5。齿轮不断地啮合转动，就连续不断地实现了压缩机的基本工作过程——吸气，输送、压缩和排气。经压缩机排出的气体被集中于机壳10的上部空腔，并最终被排至工作回路。

Claims (3)

1、一种复合轮齿式气体压缩机，涉及由壳体及上、下端盖构成的密闭空间，进气孔、排气孔，密闭空间内装有主动齿轮和从动齿轮构成的复合轮齿机构，即主动齿轮和从动齿轮上设有共轭啮合的小齿，主动齿轮和从动齿轮上还设有共轭啮合的大齿或大齿槽，两齿轮啮合旋转过程中各瞬时传动比始终相等，其特征在于大齿使壳体内的空腔形成有抽吸腔和压排腔，抽吸腔连通进气孔，压排腔可以连通排气孔；且大齿和大齿槽均为不对称齿形，在大齿与大齿槽啮闭过程中，按旋转方向，大齿的齿顶和齿背，顺着大齿槽的齿背齿廓曲线必有一点接触且连续相切。

2、根据权利要求1所述的复合轮齿式气体压缩机，其特征在于排气孔设于端盖上，排气孔的投影位于大齿槽的旋转环形面内。

3、根据权利要求2所述的复合轮齿式气体压缩机，其特征在于，端盖上或有大齿槽的齿轮的端面上设有可连通大齿槽与排气孔的余隙排气槽。

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