CN1421610A

CN1421610A - 气体压缩机

Info

Publication number: CN1421610A
Application number: CN02155755A
Authority: CN
Inventors: 高津秀久
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2003-06-04
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: EP1316729A2; JP4061172B2; US6824370B2; CN100402859C; EP1316729B1; MY130774A; EP1316729A3; DE60214318T2; DE60214318D1; US20030124014A1; JP2003227484A

Abstract

公开了一种能防止因转子旋转过程中的振动而产生噪音的气体压缩机。在气缸内绕旋转轴旋转的转子具有五个径向延伸的叶片槽，各叶片槽均支撑一个叶片。叶片槽的各个方向确定成使得至少三个相邻压缩室之间的各个角度差异不小于5度。这样，叶片槽所支撑的叶片之间在方向上的角度间隔也就相互不同。结果，叶片经过出口的时间是不规则的，因此多个压缩室之间的排气周期不相等，因而减小了基于排气周期的振动周期性，从而减小了基本振动分量的峰值。

Description

气体压缩机

技术领域

本发明涉及用于车辆空调机或类似装置的回转叶片式气体压缩机的结构。

背景技术

在用于压缩空调机或类似装置的致冷剂的气体压缩机中，装有多个叶片的转子可旋转地设置在气缸中，气缸设于压缩机箱体内且气缸的内周表面基本上为椭圆形，通过叶片的旋转，由叶片分隔成的空间形成了体积反复变化的压缩室，从入口吸入到压缩室中的致冷气体被压缩并从出口排放出去。

图8是这种传统气体压缩机的纵向剖视图，而图9是沿图8中线A-A的剖视图。

压缩机箱体10由在一个端部处开口的外壳11和安装到此开口侧的前端罩12形成。在外壳11中，带有基本椭圆形的内周边的气缸40设置于前端阻挡件20和后端阻挡件30之间，装有多个叶片的转子50可旋转地设置在气缸40中。

带动转子50整体地旋转的旋转轴51穿过前端阻挡件20延伸。它的前端部分延伸到位于压缩机箱体的端壁上的唇形密封件18之外，而其后端部分由后端阻挡件30支撑。在旋转轴的前端安装了具有皮带轮24的电磁离合器25，从而可接受来自发动机(未示出)的曲轴皮带轮的扭矩。

如图9所示，详细地说，转子50具有围绕转子旋转轴51的多个以相等间距周向分布的径向延伸的叶片槽53，叶片58与槽可滑动地相连。在转子50的旋转过程中，叶片58被离心力和作用于叶片槽53底部的液压力而朝向气缸40的内周表面推动。气缸40的内部被转子50和叶片58划分成多个小腔室，形成了体积随转子50的旋转而反复变化的压缩室48。

在前端罩12和前端阻挡件20之间形成了前端吸气室13，其设有致冷气体吸入端口14。

前端阻挡件20具有入口22，其建立了前端吸气室13和压缩室48之间的连通。

在外壳11的封闭侧和后端阻挡件30之间形成了排气室15，其设有致冷气体排放端口16。

气缸40在其外周和靠近较短直径部分处具有切口形式的排气腔44，而气缸的相应部分构成了薄壁部分。在这些薄壁部分中设有出口42。出口42设有簧片阀43。

从出口42排放出的致冷气体通过排气腔44和油分离器38排放到排气室15中。

入口22和出口42沿气缸周边分别设置在两个位置上，使其相对于转子的旋转轴线对称。

当转子50旋转时，流入吸气端口14的致冷气体在被吸入压缩室48之前流经前端吸气室13和入口22。致冷气体在压缩室48中被压缩，然后从出口42处排出并流经排气室15，之后通过致冷气体排放端口16而供应到外部。

在这种传统的气体压缩机中，在转子50旋转的驱动状态下会产生振动，而且这种振动往往传播到周边设备中，包括通向与气体压缩机相连的蒸发器或冷凝器的管道，因此就产生了噪音。图10显示了在传统气体压缩机的操作过程中通过测量得到的原始数据，显示了气体压缩机会产生怎样的振动加速度分量。

在图10中，水平轴线表示时间并以10ms为刻度，而垂直轴线表示加速度并以20m/s²为刻度。在振动加速度测量中，将加速度传感器固定在压缩机上用于车辆的安装部分上(如图8中的阴影部分所示)，使得加速度传感器处于靠近车辆的位置上，并且检测气体压缩机的旋转轴线方向上的加速度分量。假设此时在传递发动机怠速，那么气体压缩机的旋转速度设定为约1190rpm。

从这些原始数据中可以看出，在约5ms的相等间隔处产生了约80m/s²振幅的振动加速度。如果在测量的时候去听的话，可以感觉到约200Hz频率的噪音。

在检查振动的原因时发现，振动波形的频率分析显示在气体压缩机的基本压缩(排放)分量的振动中出现了非常显著的峰值，并发现此峰值与周边设备产生了共振，因此导致了噪音。

更具体地说，在带有五个叶片且具有两个出口的气体压缩机中，所压缩的致冷剂在转子的一转中排放了十次，得到了十倍于转子转速的由基本分量构成的合成振动。

发明内容

考虑到上述问题，因此本发明的目的是提供一种气体压缩机，其可以防止在转子的旋转过程中在微小的等时间隔处产生带有显著峰值的振动，因此防止了噪音的产生。

由于产生峰值的振动的基本分量一向与转子的转速成比例，因此通过破坏这种一致性可以抑制峰值的产生。这样，在本发明的第一方面中提供了这种类型的气体压缩机，其中在安装于压缩机箱体内并具有基本上为椭圆形的内周表面的气缸内可旋转地设置了可将多个叶片支撑于各叶片槽中的转子，由叶片的分隔所得到的空间用作压缩室，而且在压缩室中被压缩的气体从形成于气缸侧壁中的出口排放到气缸外部的排气室中，其中，叶片槽的开口以不等的间距周向地设置在转子的外周表面上。

在本发明的第二方面中，为了以不等的间距设置叶片槽的开口，将叶片槽的方向确定成使得它们处于不相等的角度间隔上。

在这点上，根据本发明的第三方面，可以使多个叶片槽的中心线和转子中心之间的距离保持恒定。

在本发明的第四方面中，多个叶片槽的各个中心线和转子中心之间的距离可以相互间不相等。

在这点上，根据本发明的第五方面，可以确定多个叶片槽的各自的方向以使它们以相等的角度间隔来设置。

在本发明的第六方面中，叶片槽的数目为五，叶片槽的各自方向确定成使得在至少三个相邻压缩室之间的各个角度差异不小于5度。

而且，在本发明的第七方面中，叶片槽方向之间的角度间隔设定在50到120度的范围内。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的气体压缩机的转子和叶片的剖视图；

图2是图1所示第一实施例的一个变化的转子和叶片的剖视图；

图3是图1所示第一实施例的另一变化的转子和叶片的剖视图；

图4是图1所示第一实施例另一变化的转子和叶片的剖视图；

图5是显示了根据本发明的气体压缩机的振动加速度的测量结果的图；

图6是根据本发明第二实施例的气体压缩机的转子和叶片的剖视图；

图7是转子和叶片的剖视图，显示了本发明的气体压缩机的第一和第二实施例的组合的示例；

图8是传统气体压缩机的纵向剖视图；

图9是沿图8中线A-A的传统气体压缩机的剖视图；和

图10是显示了传统气体压缩机的振动加速度的测量结果的图。

具体实施方式

下面将介绍本发明的实施例。

图1是与图9相对应的剖视图，显示了根据本发明第一实施例的气体压缩机的转子和叶片。

在气缸40内围绕旋转轴51旋转的转子150具有50mm的直径和五个径向延伸且在于转子的周边表面上开口的叶片槽54(54a，54b，54c，54d和54e)，叶片58由这些叶片槽所支撑。

在转子150中，相邻叶片槽54间的各个角度间隔是相互不同的：叶片槽54a和54b间的间隔为62度，叶片槽54b和54c间的间隔为72度，叶片槽54c和54d间的间隔为82度，叶片槽54d和54e间的间隔为82度，而叶片槽54e和54a间的间隔为62度。因此，由这些叶片槽所支撑的叶片58的方向就分别确定为如下值：62度、72度、82度、82度和62度。

各叶片槽54的中心线B和转子中心P之间的距离D为固定值，7.2mm。

在其它方面，此实施例具有与图8和9中所示的实施例相同的结构。

在如上所述构造的此实施例中，由转子150所支撑的多个叶片58之间的圆周间隔是不相等的，而且相互不同，这样叶片58经过出口42的时间是不规则的。也就是说，一个压缩室的排气完成和下一压缩室的排气完成之间的时间间隔比以较小叶片间隔设置的两个压缩室之间的情况更短，并且比以较大叶片间隔设置的两个压缩室之间的情况更长。另外，这个时间间隔在所有相邻的压缩室之间是不同的。

这样，多个压缩室的排气周期相互不同，因此基于排气周期的振动周期也不规则。因此周期性下降，结果，基于旋转的基本分量中的峰值减小，因此可以防止由于振动传播到其它车上设备等中而产生噪音。

虽然在所示实施例中较小的叶片间隔设置成62度，而较大的叶片间隔设置成82度，然而在设有五个叶片58的情况下可以将此间隔适当地设置在50到120度的范围内。而且，即使相邻叶片间的间隔与上述间隔不同，只要形成于叶片间的至少三个相邻压缩室之间的各个角度差异不小于5度，就可以获得与上述相同的效果。

也就是说，在转子150中，叶片槽54a和54b间的间隔与叶片槽54b和54c间的间隔的差异为：72度-62度＝10度，叶片槽54b和54c间的间隔与叶片槽54c和54d间的间隔的差异为：82度-72度＝10度，而叶片槽54d和54e之间的间隔与叶片槽54e和54a间的间隔的差异为：82度-62度＝20度。

图2到4显示了压缩室之间的角度差异不小于5度的其它示例。

在图2所示的转子150A中，叶片槽54a和54b间的角度间隔为82度，叶片槽54b和54c间的角度间隔为62度，叶片槽54c和54d之间的角度间隔为67度，叶片槽54d和54e之间的角度间隔为62度，而叶片槽54e和54a之间的角度间隔为87度。这样，由叶片槽支撑的叶片58的各个方向为：82度、62度、67度、62度和87度。所有相邻压缩室之间的角度差异不小于5度(20度、5度、5度、25度和5度)。在其它方面，其结构和图1所示的相同。

在图3所示的转子150B中，叶片槽54a和54b间的角度间隔为72度，叶片槽54b和54c间的角度间隔为72度，叶片槽54c和54d间的角度间隔为72度，叶片槽54d和54e间的角度间隔为62度，而叶片槽54e和54a间的角度间隔为82度。这样，由叶片槽支撑的叶片58的各个方向为：72度、72度、72度、62度和82度。三个相邻压缩室之间的角度差异不小于5度(10度、20度和10度)。在其它方面，其结构和图1所示的相同。

在图4所示的转子150C中，叶片槽54a和54b间的角度间隔为72度，叶片槽54b和54c间的角度间隔为72度，叶片槽54c和54d间的角度间隔为72度，叶片槽54d和54e间的角度间隔为82度，而叶片槽54e和54a间的角度间隔为62度。这样，由叶片槽支撑的叶片58的各个方向为：72度、72度、72度、82度和62度。三个相邻压缩室之间的角度差异不小于5度(10度、20度和10度)。在其它方面，其结构和图1中所示的相同。

图5显示了在使用转子150A的压缩机上进行测量的结果的原始数据，其中还带有叠加在压缩的高压致冷气体的压力上的振动加速度分量。

在图5中，水平轴线表示时间并以10ms为刻度，垂直轴线表示加速度和压力并以20m/s²和1.0MPa为刻度。在测量振动加速度时，将加速度传感器固定在压缩机的用于安装到汽车上的部分中，使其位于靠近汽车的位置上(如图8中的阴影部分所示)，并且检测气体压缩机的旋转轴方向上的加速度分量。

假设在此时传递发动机怠转时，那么气体压缩机的转速设成约900rpm。与图10所示的测量相比每分钟转数降低了约200rpm，如经验所知的那样，其原因是速度越低且压力越高，则越容易产生振动，而且很容易看出是否会等间隔地出现振动峰值。这样，此数据的水平轴线的总长基本对应于压缩机的一转。通过将小型压力传感器设置在后端阻挡件30上如图2所示的位置处，在此处压缩室的体积基本上最小，这样来对压缩的高压致冷气体进行压力测量。因此，测量只在两个出口中的一个上进行，因此在转子的一转中检测到五次压力波动。

可以看到在这五次压力波动中，约11ms处的低压部分(约0.7MpaG)和约26ms处的低压部分(约0.7MpaG)比约38ms、49ms和61ms处的其它低压部分低0.3到0.4NPa。这是因为，从约11ms处的部分到约26ms处的部分进行压缩的压缩室体积以及从约26ms处的部分到约38ms处的部分进行压缩的压缩室体积大于其它压缩的压缩室的体积。在如图2所示的用于此压力测量的实施例中，由叶片槽54e和54a支撑的叶片58之间的角度为87度，由叶片槽54a和54b支撑的叶片58之间的角度为82度，这两个压缩室的体积大于其它三个压缩室的体积。从此可以推断出，在图5所示的约11ms处的部分的时间下，由叶片槽54e支撑的叶片58经过压力测量位置处的出口部分，在约26ms处的部分的时间下，由叶片槽54a支撑的叶片58经过压力测量位置处的出口部分。当用于紧接于叶片58经过出口部分后进行下一次排气的压缩室的体积较大时，它意味着压缩没有按体积比来进行，因此所测量的压力较低。

这样，多个支撑叶片58的叶片槽54以不等的角度间隔设置，因而单个叶片间形成的压缩室的体积相互不同，吸入压缩室的气体体积也相互不同。然而，在转子一转的过程中所吸入的气体体积和叶片槽54等间隔设置的传统压缩机是相同的，而且排气量也相同。假定当相邻叶片槽54间的角度间隔为72度时压缩室的体积为1，那么压缩室体积在角度间隔为62度时约为0.88；在角度间隔为67度时约为0.95；在角度间隔为77度时约为1.05；在角度间隔为82度时约为1.09；以及在角度间隔为87度时约为1.12。

可以看出，显示了振动加速度的图5首先表示没有产生如图10所示现有技术中的在5ms的微小时间间隔处的这种有规则的振动加速度。然而，应该注意的是，在25ms的时间点附近产生了约130m/s²振幅的显著峰值，然后在约30ms后的55ms的时间点附近产生了约115m/s²振幅的显著峰值。可以预期，在转子的一转中出现的这两个显著峰值会持续地在随后的第二转中产生。然而，如果振幅较大，那么振动就具有约33Hz的较低频率。此外，即使压缩机的每分钟转数提高200rpm，频率会降低到约40Hz。在这种低频振动的情况下，和汽车相关的共振频率也较低，并处于实际上没有人会认为它是振动或噪音的范围内。因此，可以降低在实际车辆上人们可察觉到的振动和噪音。

转子150B和150C提供了类似的减振效果。

接下来，图6显示了本发明的第二实施例。

此实施例设有转子250，其中叶片槽55在方向上以固定间隔设置，而且在相邻叶片槽之间，叶片槽55的中心线B和转子中心之间的距离D不同。

也就是说，这五个相邻叶片槽55(55a，55b，55c，55d和55e)在方向上以72度的相同角度相互间隔开。关于叶片槽55的中心线B和转子中心P之间的距离，它们是：对于叶片槽55a来说其距离Da为3mm，对于叶片槽55b来说其距离Db为7.2mm，对于叶片槽55c来说其距离Dc为10mm，对于叶片槽55d来说其距离Dd为10mm，对于叶片槽55e来说其距离De为3mm。

由于这种设置，尽管叶片槽55的倾斜角相同，但是转子250的外周表面上的叶片槽55的开口和第一实施例一样以不相等的间隔在周向地设置。

因此，由叶片槽55支撑的叶片58经过出口42的时间是不规则的，使得多个压缩室之间的排气周期不同。这样，基于排气周期的振动周期也是不规则的。结果，可以与第一实施例一样获得抑制噪音的效果。

在这种情况下，叶片槽55的中心线B和转子中心P之间的距离Da到De并不限于上述示例的那些距离。只要转子250的外周表面上的叶片槽55的开口是以不相等的间隔设置，它们就可以任意地设置。

另外，也可以将叶片以不相等的间隔而周向设置的第一实施例与叶片槽中心线和转子中心之间的距离相互不同的第二实施例结合起来。

图7显示了这种组合的一个示例。在转子350中，叶片槽56a和56b间的角度间隔为82度，叶片槽56b和56c间的角度间隔为62度，叶片槽56c和56d间的角度间隔为67度，叶片槽56d和56e间的角度间隔为62度，而叶片槽56e和56a间的角度间隔为87度。这样，由这些叶片槽支撑的叶片58在方向上的角度间隔为：82度、62度、67度、62度和87度。另外，所有相邻压缩室之间的角度差异不小于5度(20度、5度、5度、25度和5度)。

此外，叶片槽56的中心线B和转子中心P之间的距离如下：对于叶片槽56a来说其距离Da为7.2mm，对于叶片槽56b来说其距离Db为3mm，对于叶片槽56c来说其距离Dc为10mm，对于叶片槽56d来说其距离Dd为5mm，对于叶片槽56e来说其距离De为10mm。

在这种装置中，多个压缩室之间的排气周期是不相等的，因而可以获得抑制噪音的效果。

如上所述，根据本发明提供了一种回转叶片式气体压缩机，其中可支撑多个叶片的叶片槽的开口在转子外周表面上以不相等的间隔周向地设置，因而叶片经过出口的时间是不规则的，这样排气周期不相等，使得振动的周期性减小，从而防止了噪音的产生。

通过使叶片槽之间在方向上的角度间隔不相等，或者使叶片槽中心线和转子中心之间的距离相互不同，或者将这些设置结合在一起，就能够以不相等的间隔来设置叶片槽的开口。在任何情况下，都可以只通过改变叶片槽的设置而容易地实现这种不规则的设置。

Claims

1.一种气体压缩机，包括：

压缩机箱体；

设置于所述压缩机箱体内并具有椭圆形的内周表面的气缸；

可旋转地设置于所述气缸内的转子；

多个以不相等的间隔周向地设置在所述转子的外周表面上的叶片槽；

由所述气缸、所述转子和所述叶片分隔并形成的压缩室；和

形成于所述气缸的侧壁上的出口，在所述压缩室中压缩的气体通过所述出口排放。

2.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述多个叶片槽的方向确定成使得所述叶片槽处于不相等的角度间隔。

3.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述多个叶片槽的各个中心线和所述转子中心之间的距离相互间保持恒定。

4.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述多个叶片槽的各个中心线和所述转子中心之间的距离相互间不相等。

5.根据权利要求4所述的气体压缩机，其特征在于，所述多个叶片槽的各个方向确定成使得所述叶片槽处于相等的角度间隔。

6.根据权利要求1到4中任一项所述的气体压缩机，其特征在于，所述叶片槽的数目为五，所述叶片槽的各个方向确定成使得至少三个相邻的所述压缩室之间的各个角度差异不小于5度。

7.根据权利要求6所述的气体压缩机，其特征在于，所述叶片槽的方向之间的角度间隔设置成在50到120度的范围内。