CN211397884U - 泵体组件、换热设备和流体机械 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种泵体组件、换热设备和流体机械。泵体组件包括:活塞;转轴;活塞套,转轴驱动活塞在转动的同时在活塞套内往复运动;气缸,活塞套位于气缸内,且活塞的外周壁与气缸的内壁之间形成压缩腔,活塞的外周壁或气缸的内壁上设置有泄压凹部,且泄压凹部对应于压缩腔。本实用新型改善了现有技术中泵体组件在排气时,出现过压缩的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及换热系统领域,具体而言,涉及一种泵体组件、换热设备和流体机械。
背景技术
中国专利CN109595157A公开了转缸活塞压缩机的泵体结构及转缸活塞压缩机,其工作原理为转轴驱动活塞旋转、活塞带动活塞套在汽缸内旋转。而活塞相对于转轴、活塞套仅存在相对往复运动,且两个往复运动相互垂直。在此过程中实现吸气、压缩和排气。在吸气、压缩、排气过程中,活塞与气缸内径的径向距离周期性变化。在吸气过程中,活塞与气缸内径的径向距离不断增大,在压缩、排气过程中,距离不断减小,直至10-2mm量级。排气的通道面积为挤压端面与气缸径向之间距离与截面高度的乘积,排气过程中,排气口以外的高压气体要先流经活塞挤压端面与气缸之间的空间后,才能到达排气口,但是随着活塞挤压端面与气缸径向之间距离不断减小,此时排气面积远小于排气口面积,随着距离的不断减小,有效排气面积也不断减小,从而导致排气阻力大,排气压力升高,高于设计排气压力,整个压缩腔出现过压缩现象,影响压缩机能效。
针对此,中国专利CN107387410A公开了一种泄压的技术方案,通过在气缸上开设泄压通道,一定程度上缓解了过压缩问题,但由于整个活塞挤压端面的气体都是高压气体,泄压通道仅能改善泄压通道附近位置的过压缩问题,远离泄压通道及排气通道位置依然存在过压缩现象。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种泵体组件、换热设备和流体机械,以改善现有技术中泵体组件在排气时,出现过压缩的情况。
为了实现上述目的,根据本实用新型的一个方面,提供了一种泵体组件包括:活塞;转轴;活塞套,转轴驱动活塞在转动的同时在活塞套内往复运动;气缸,活塞套位于气缸内,且活塞的外周壁与气缸的内壁之间形成压缩腔,活塞的外周壁或气缸的内壁上设置有泄压凹部,且泄压凹部对应于压缩腔。
进一步地,在运动的过程中,活塞的外周壁除泄压凹部所在的位置能够与气缸的内壁适配。
进一步地,泄压凹部沿活塞的周向延伸。
进一步地,泄压凹部沿活塞的旋转方向的两端距离压缩腔相应两端的弧长之和大于等于2毫米。
进一步地,气缸还具有排气通道,泄压凹部沿活塞的旋转方向的两端中靠近排气通道的一端与排气通道之间的弧长大于等于1毫米。
进一步地,在转轴的轴线方向上,泄压凹部与活塞的边缘之间的距离大于等于1毫米;或在转轴的轴线方向上,泄压凹部与气缸的边缘之间的距离大于等于1毫米。
进一步地,泄压凹部包括至少一条泄压槽,当泄压槽为多个时,多个泄压槽彼此连通或彼此独立。
进一步地,各泄压槽的槽宽大于等于0.5毫米;和/或各泄压槽的槽深大于等于0.1毫米;和/或所有泄压槽的横截面积大于等于0.025平方毫米。
进一步地,所有泄压槽的横截面积之和与活塞沿垂直于气缸轴线的横截面积的比值大于等于0.001且小于等于0.5。
进一步地,各泄压槽的横截面为矩形或者扇形。
进一步地,泄压槽为一条且沿活塞的周向或者气缸的周向延伸;或者泄压槽为两条且呈十字形;或者泄压槽为三条且呈H形;或者泄压槽为三条且呈“工”字形;或者泄压槽为多条且呈鱼骨形;或者泄压槽为两条,且第一条泄压槽沿活塞的周向或者气缸的周向延伸,第二条泄压槽呈环状并与第一条泄压槽交叉。
进一步地,泄压凹部的凹腔体积与泵体组件的排量之比大于等于0.001且小于等于0.02。
根据本实用新型的另一个方面,提供了一种流体机械,包括上述泵体组件。
进一步地,流体机械是压缩机。
根据本实用新型的另一个方面,提供了一种换热设备,包括上述流体机械。
应用本实用新型的技术方案,活塞套位于气缸内,且活塞的外周壁与气缸的内壁之间形成压缩腔,活塞的外周壁或气缸的内壁上设置有泄压凹部,且泄压凹部对应于压缩腔。当泵体组件处于排气过程中时,远离排气口的气体能够通过泄压凹部向排气口处流动,增大了排气面积,进一步地改善了泵体组件在排气时出现过压缩的情况。
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实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1示出了本实用新型的实施例一的泵体组件的内部结构示意图;以及
图2示出了图1中气缸的内部结构示意图;
图3示出了图1中活塞的立体示意图;
图4示出了图3中活塞的主视图;
图5示出了图4中活塞的A-A面的剖视图;
图6示出了图4中B-B面的剖视图,其中泄压凹部的横截面的形状为半圆形;
图7示出了图6中D处的放大图;
图8示出了图5中C-C面的剖视图;
图9示出了实施一中的泵体组件的排气速度随转角变化趋势的对比图;
图10示出了本实用新型的实施例三的活塞的截面视图(其视角相似于图6),其中泄压凹部的横截面的形状为矩形;
图11示出了图10中E处的放大图;
图12示出了本实用新型的实施例四的活塞的结构示意图;
图13示出了本实用新型的实施例五的活塞的结构示意图;
图14示出了本实用新型的实施例六的活塞的结构示意图;
图15示出了本实用新型的实施例七的活塞的结构示意图;
图16示出了本实用新型的实施例八的活塞的结构示意图;
图17示出了本实用新型的实施例九的活塞的结构示意图;
图18示出了本实用新型的实施例十的活塞的结构示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
1、活塞;11、泄压凹部;2、转轴;3、活塞套;4、气缸;41、排气通道;42、泄压通道;43、吸气通道;5、压缩腔。
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实用新型。
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。
在本实用新型中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的,或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的;同样地,为便于理解和描述,“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实用新型。
为了改善现有技术中泵体组件在排气时,出现过压缩的情况,本实用新型提了一种供泵体组件、换热设备、流体机械及其运转方法。具体的,流体机械包括下述泵体组件。换热设备包括下述的流体机械。
可选地,流体机械为压缩机。
实施例一
如图1至图9所示,泵体组件包括活塞1、转轴2、活塞套3、气缸4,转轴2驱动活塞1在转动的同时在活塞套3内往复运动;气缸,活塞套3位于气缸4内,且活塞1的外周壁与气缸4的内壁之间形成压缩腔5,活塞1的外周壁或气缸的内壁上设置有泄压凹部11,且泄压凹部11对应于压缩腔5。
需要说明的是,在本实施例中,泄压凹部11开设于活塞1的外周壁上。
应用本实用新型的技术方案,活塞套3位于气缸内,且活塞1的外周壁与气缸4的内壁之间形成压缩腔5,活塞1的外周壁或气缸4的内壁上设置有泄压凹部11,且泄压凹部11对应于压缩腔5。当泵体组件处于排气过程中时,远离排气口的气体能够通过泄压凹部11向排气口处流动,增大了排气面积,进一步地改善了泵体组件在排气时出现过压缩的情况。
如图1所示,活塞1的外周壁除泄压凹部11所在的位置在运动的过程中能够与气缸4的内壁适配。泄压凹部11是为了进一步缓解压缩腔5内气体的过压缩情况,压缩腔5内的气体还是需要保证有一定的压缩比,因此活塞1的外周壁除泄压凹部11所在的位置,需要与气缸4的内壁适配。
如图3和图4所示,泄压凹部11沿活塞1的周向延伸。需要说明的是,上述泄压凹部11沿活塞1的周向延伸并不是说,泄压凹部11只能是一个条状的槽,而是说其大体上的延伸趋势是沿着活塞1的周向的。或者说,泄压凹部11沿着活塞1的周向进行分布,泄压凹部11的作用是为了缓解压缩腔5内气体的过压缩情况,泄压凹部11沿活塞1的周向分布,使得泄压凹部11能够覆盖压缩腔5更多的范围,压缩腔5内不在排气口位置的气体能够通过泄压凹部11流向排气口,从而起到更好的缓解过压缩的作用。
如图1、图3、图4、图5所示,泄压凹部11沿活塞1的旋转方向的两端距离压缩腔5相应两端的弧长之和大于等于2毫米。考虑到泵体组件两个容积腔的独立性及避免串气的需要,在排气结束时刻,泄压凹部11不能贯穿排气口和吸气通道43,因此在活塞1开设泄压凹部11时需要在两端留有一定的密封距离。如图1所示,当泵体组件排气结束时,活塞1的两端位置与压缩腔5对应的两端位置大致重合,本实施例中以活塞1的两端为基准,如图5所示,密封距离即为L1和L2,L1和L2的长度之和大于等于2毫米。
如图1和图5所示,气缸4还具有排气通道41,泄压凹部11沿活塞1的旋转方向的两端中靠近排气通道41的一端与排气通道41之间的弧长大于等于1毫米。本实施例中,此段距离对应图示L1,即L1大于1或者等于1毫米。位于排气口位置的气体具有较高的气压,因此需要对L1的距离进行限制,如果密封距离过小,高压的气体可能会通过泄压凹部11进入吸气通道43内,影响泵体组件吸气。位于吸气口位置的气体的气压相对较低,因此对于密封距离L2只需要设置一定的密封距离即可。
本实用新型中的泄压凹部11包括至少一条泄压槽,当泄压槽为多个时,多个泄压槽彼此连通或彼此独立。泄压凹部11是为了缓解泵体组件过压缩的现象,根据泵体组件的压缩量、功率等情况,每个泵体组件过压缩的状况是不同的,实际使用的过程中,可以根据不同的状况采用不同形式的泄压凹部11。
在图3至图5所示的具体实施例中,采用的是一条泄压槽,并且沿着活塞1的周向延伸。
如图6至图8所示,各泄压槽的槽宽大于等于0.5毫米。可选地,各泄压槽的槽深大于等于0.1毫米。可选地,所有泄压槽的横截面积大于等于0.025平方毫米。对于所有的泄压槽而言,最终都是用来排出压缩末端的高压气体,泄压槽本身也是一段排气的通道,同时需要考虑加工工艺问题,对泄压槽的宽度、深度以及横截面积需要有一定的限制,在一个具体的实施例中,槽宽为0.8毫米,槽深为0.2毫米,槽的横截面积为0.16平方毫米。
如图6至图8所示,所有泄压槽的横截面积之和与活塞1沿垂直于气缸4轴线的横截面积的比值大于等于0.001且小于等于0.5。如图10所示,活塞1横截面积的大小根据泵体组件的压缩量确定的,泄压槽的作用是为了增大泵体组件排气末端的有效排气面积,因此限制二者之间的比值大小既可以保证泄压槽起到缓解过压缩的作用,也尽可能的不对泵体组件的压缩量造成影响。
可选地,各泄压槽的横截面为矩形或者扇形。泄压槽的横截面为矩形或者扇形可以通过铣床直接加工出来。本实施例中,泄压槽的横截面积为半圆形。
在转轴2的轴线方向上,泄压凹部11与活塞1的边缘之间的距离大于等于1毫米。考虑到活塞1在气缸内运动,气缸上下端面在气体力作用下向气缸4的活塞腔内变形,为了避免气缸4变形后与活塞1边缘出现“剐蹭”,泄压凹部11与活塞1的边缘之间的距离大于等于1毫米。
如图9所示,泵体组件中转轴2驱动活塞1旋转、活塞1相对于活塞套3仅存在相对往复运动,且两个往复运动相互垂直,在此过程中实现吸气、压缩和排气。泵体组件中为单气缸双压缩腔结构,两个压缩腔5相互独立。对单个容积腔而言,吸气开始角度为0°,在0°~180°完成吸气,1在80°~360°完成压缩和排气。另外一个压缩腔5与之错位180°,此意味着当一个压缩腔5完成吸气即将进入压缩阶段的同时,另外一个压缩腔5完成排气即将进入吸气阶段。
在排气初始阶段,压缩腔5的排气面积为排气口和泄压口的面积之和:
S=πd1^2/4+πd2^2/4
d1为排气口直径;d2为泄压口直径。
在排气末端,由于活塞1头部与气缸4内圆径向距离不断减小,此时,压缩腔5的排气面积与活塞1头部与气缸4径向距离、排气口、泄压口周长之和成线性关系:
S=πd1+πd2×Δ
Δ为活塞1头部与气缸4内圆的径向间隙。
在压缩腔5逐渐脱离排气口的过程中,压缩腔5与排气口重叠的区域逐渐减小,此时,
有效排气面积S:
S=δ×πd1+πd2×Δ
δ为有效接触占比。
定义转缸压缩机的理论排气速度v的计算公式如下:
v=V’/S
V’为转缸压缩腔5的容积变化率。
定义开始压缩的角度为0°角,此时V’计算公式如下:
V’=V×ω×sinθ/4
V为压缩机排量;ω为转轴转动的角速度。
在整个排气阶段,压缩腔5的有效排气面积、理论排气速度随转角的变化规律见图9所示,可以明确看到在压缩末端,压缩腔5的有效排气面积逐渐减小,理论排气速度不断增大;此时对应的排气阻力就不断增加,末端排气出现较大的过压缩现象,严重影响压缩机能效。具体如附图9所示,组合泄压槽的排气速度随转角变化的曲线也如附图9所示。
如图1所示,泄压凹部11的凹腔体积与泵体组件的排量之比大于等于0.001且小于等于0.02。活塞头部开设泄压凹部,在吸气过程中会增加泵体实际吸气量。在排气过程中,泄压凹部11内的高压气体会进去下一个吸气循环,因此,若泄压凹部11过大就会影响吸气过程。故整个活塞上的泄压凹部11的凹腔体积与泵体组件的排量之比大于等于0.001且小于等于0.02。
本实用新型的流体机械的运转方法,流体机械是上述流体机械,流体机械的气缸具有间隔设置的吸气通道、泄压通道42和排气通道41,且泄压通道42与气缸的腔体通过泄压口连通,排气通道41与气缸的腔体通过排气口连通,运转方法包括:在流体机械处于排气结束时,流体机械的泵体组件的泄压凹部11直接或间接地与泄压口连通,同时与排气口脱离。在排气结束时刻,压缩腔5离开排气口位置,压缩腔5内的气体只能够通过泄压口进行泄压,为了达到泄压效果同时避免串气,排气结束时刻,流体机械的泵体组件的泄压凹部11直接或间接地与泄压口连通,同时与排气口脱离。
实施例二
本实施例与实施例一主要的区别是,泄压凹部11开设于气缸4上。
具体的,泵体组件包括活塞1、转轴2、活塞套3、气缸4,转轴2驱动活塞1在转动的同时在活塞套3内往复运动。气缸,活塞套3位于气缸4内,且活塞1的外周壁与气缸4的内壁之间形成压缩腔5,气缸4的内壁上设置有泄压凹部11,且泄压凹部11对应于压缩腔5。
应用本实用新型的技术方案,活塞套3位于气缸内,且活塞1的外周壁与气缸的内壁之间形成压缩腔5,活塞1的外周壁或气缸4的内壁上设置有泄压凹部11,且泄压凹部11对应于压缩腔5。当泵体组件处于排气过程中时,远离排气口的气体能够通过泄压凹部11从排气口排出,增大了排气面积,进一步地改善了泵体组件在排气时,出现过压缩的情况。
可选地,在转轴2的轴线方向上,泄压凹部11与气缸4的边缘之间的距离大于等于1毫米。
实施例三
本实施例与实施例一主要的区别是,如图10和图11所示,泄压槽的横截面为矩形,矩形相对半圆形加工起来更加方便,加工的过程中只需要移动刀头一个方向。
当然,根据泄压槽个数的不同,本申请还另提供了多种实施例。实施例四至实施例六是泄压槽为一条的实施例。实施例七至实施例十为泄压槽是多个的实施例。泄压槽是为了缓解泵体组件过压缩的现象,根据泵体组件的压缩量、功率等情况,每个泵体组件过压缩的状况是不同的,实际使用的过程中,可以根据不同的状况采用不同形式的泄压槽。考虑到加工的方便性,实施例一中泄压槽沿活塞1的周向开设,并且只有一条。
实施例四
与实施例一相同,泄压槽为一条。与实施例一的区别在于,泄压槽的延伸方向与实施例一是不同的。
在图12所示的具体实施例中,泄压槽为一条且沿转轴的轴线方向延伸。
实施例五
与实施例一相同,泄压槽为一条。与实施例一的区别在于,泄压槽的延伸方向与实施例一是不同的。
在图13所示的具体实施例中,泄压槽为一条且与转轴的轴线方向之间具有夹角,且所述夹角不等于90度。
实施例六
与实施例一相同,泄压槽为一条。与实施例一的区别在于,泄压槽的形状与实施例一是不同的。
在图14所示的具体实施例中,泄压槽为一条且呈环形。
实施例七
与实施例一的区别在于,泄压槽的个数与实施例一是不同的。
在图15所示的具体实施例中,泄压槽为两条且呈十字形。
实施例八
与实施例七相同,泄压槽为多条。与实施例七的区别在于,泄压槽的形状是不同的。
在图16所示的具体实施例中,泄压槽为三条且呈H形。
当然,三条泄压槽的组合也可以呈“工”字形。
实施例九
与实施例七相同,泄压槽为多条。与实施例七的区别在于,泄压槽的形状是不同的。
在图17所示的具体实施例中,泄压槽为多条且呈鱼骨形。
实施例十
与实施例七相同,泄压槽为多条。与实施例七的区别在于,泄压槽的形状是不同的。
在图18所示的具体实施例中,泄压槽为两条,且第一条泄压槽沿活塞1的周向或者气缸4的周向延伸,第二条泄压槽呈环状并与第一条泄压槽交叉。
显然,上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都应当属于本实用新型保护的范围。
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。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种泵体组件,其特征在于,包括:
活塞(1);
转轴(2);
活塞套(3),所述转轴(2)驱动所述活塞(1)在转动的同时在所述活塞套(3)内往复运动;
气缸(4),所述活塞套(3)位于所述气缸(4)内,且所述活塞(1)的外周壁与所述气缸(4)的内壁之间形成压缩腔(5),所述活塞(1)的外周壁或所述气缸(4)的内壁上设置有泄压凹部(11),且所述泄压凹部(11)对应于所述压缩腔(5)。
2.根据权利要求1所述的泵体组件,其特征在于,在运动的过程中,所述活塞(1)的外周壁除所述泄压凹部(11)所在的位置能够与所述气缸(4)的内壁适配。
3.根据权利要求1所述的泵体组件,其特征在于,所述泄压凹部(11)沿所述活塞(1)的周向延伸。
4.根据权利要求3所述的泵体组件,其特征在于,所述泄压凹部(11)沿所述活塞(1)的旋转方向的两端距离所述压缩腔(5)相应两端的弧长之和大于等于2毫米。
5.根据权利要求3所述的泵体组件,其特征在于,所述气缸(4)还具有排气通道(41),所述泄压凹部(11)沿所述活塞(1)的旋转方向的两端中靠近所述排气通道(41)的一端与所述排气通道(41)之间的弧长大于等于1毫米。
6.根据权利要求1所述的泵体组件,其特征在于,
在所述转轴(2)的轴线方向上,所述泄压凹部(11)与所述活塞(1)的边缘之间的距离大于等于1毫米;或
在所述转轴(2)的轴线方向上,所述泄压凹部(11)与所述气缸(4)的边缘之间的距离大于等于1毫米。
7.根据权利要求1所述的泵体组件,其特征在于,所述泄压凹部(11)包括至少一条泄压槽,当所述泄压槽为多个时,多个所述泄压槽彼此连通或彼此独立。
8.根据权利要求7所述的泵体组件,其特征在于,
各所述泄压槽的槽宽大于等于0.5毫米;和/或
各所述泄压槽的槽深大于等于0.1毫米;和/或
所有所述泄压槽的横截面积大于等于0.025平方毫米。
9.根据权利要求7所述的泵体组件,其特征在于,所有所述泄压槽的横截面积之和与所述活塞(1)沿垂直于所述气缸(4)轴线的横截面积的比值大于等于0.001且小于等于0.5。
10.根据权利要求7所述的泵体组件,其特征在于,各所述泄压槽的横截面为矩形或者扇形。
11.根据权利要求7所述的泵体组件,其特征在于,
所述泄压槽为一条且沿所述活塞(1)的周向或者所述气缸(4)的周向延伸;或者
所述泄压槽为两条且呈十字形;或者
所述泄压槽为三条且呈H形;或者
所述泄压槽为三条且呈“工”字形;或者
所述泄压槽为多条且呈鱼骨形;或者
所述泄压槽为两条,且第一条所述泄压槽沿所述活塞(1)的周向或者所述气缸(4)的周向延伸,第二条所述泄压槽呈环状并与第一条所述泄压槽交叉。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的泵体组件,其特征在于,所述泄压凹部(11)的凹腔体积与所述泵体组件的排量之比大于等于0.001且小于等于0.02。
13.一种流体机械,其特征在于,包括权利要求1至12中任一项所述的泵体组件。
14.根据权利要求13所述的流体机械,其特征在于,所述流体机械是压缩机。
15.一种换热设备,其特征在于,包括权利要求13或14所述的流体机械。
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CN201922055361.7U CN211397884U (zh) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | 泵体组件、换热设备和流体机械 |
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CN201922055361.7U CN211397884U (zh) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | 泵体组件、换热设备和流体机械 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110905809A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 泵体组件、换热设备、流体机械及其运转方法 |
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2019
- 2019-11-22 CN CN201922055361.7U patent/CN211397884U/zh active Active
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CN110905809A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 泵体组件、换热设备、流体机械及其运转方法 |
CN110905809B (zh) * | 2019-11-22 | 2024-02-27 | 珠海格力电器股份有限公司 | 泵体组件、换热设备、流体机械及其运转方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
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