TW279923B - - Google Patents

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279923 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（1 ) 本發明之領域 本發明係關於被導引的旋轉滑動式葉片機械之特殊領 域，其中控制葉片相對於一個定子鑽孔的徑向移動，以得 到由於葉片延伸部的半徑和定子鑽孔的配合而產生之葉片 尖端與定子鑽孔間的無接觸密封。參照在此領域中余之兩 件較早的專利案即：；[9 9 2年2月1 1日所刊出之美國專利案 NO. 5 ，087，183及其後續案亦即：1992年11月 3曰所刊出美國專利案5，1 6 0，2 5 2 ;余之前述專 利案中所揭示之某些技術資訊及某些技術原理與了解本發 明有關。因此，將本案申請人之前述專利案併入於本文中 以供參考。 本發明之背景 傳統及基本的滑動式旋轉葉片機器，在顯著的簡單性 方面，是不同於所有其它的流體排出機器。然而，在專利 申請人的前述專利案之前，申請人所熟知之習知機器的特 徵在於會表現出非常差的操作效率。如眾所周知，不良之 能量效率係由於機械和氣體動力機器摩擦所造成^ 應用余等前述之先前的專利案中所揭示及申請的原理 和獨特概念，已證實超過預期而極爲成功。然而，會很難 應用此等概念於極小直徑的壓縮器裝置。本發明則是一種 獨特的概念’其可毫無限制地特別是可應用於小尺寸的機 器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4说格（210X297公釐） --------{裝------訂------f 沐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 279923 A7 B7 五、發明説明（2 ) 本發明之概略 本發明之特徵在於僅使用單一的旋轉葉片。此單一葉 片機器是特別的，因爲不像例如余之前述專利案中所示之 多葉片實施例，可以使用傳統的雙座圈滾柱軸承來控制單 葉片之徑向無接觸位置。在余之前述各專利案中所揭示之 多葉片實施例中，葉片'的徑商和切線速度是彼此固定地變 化，因此需要使用特殊的分段軸承，其容許每一葉片可獨 立地改變速度。余之獨特概念的部份特徵在於，可提供額 外的裝置使得旋轉的轉子和葉片可以動態地平衡。與習知 裝置相比較，利用余之獨特概念的壓縮器是非常簡單的。 此外，它們之特徵爲具有非常低的機械摩擦力及良好的氣 體密封，因此在能量方面是有效率的。 圖式的簡單敘述 圖1爲本發明之正視圖，移去一個末端板以便露出轉 子及其中之單一的滑動葉片、定子外殼及鑽孔。 圖2爲圖1中所示之裝置的側視圖，其中某些項目是 以剖面圖來表示。 圖3指出轉子的端視圖。 圖4指出一對抗摩擦的徑向葉片導引組件’連同一個 葉片。 圖5 a指出包括一個內座圈和一個外座圈之軸承的剖 面圖；圖5 b指出一特殊嵌入物’用於含有圖5 a所示之 組承的組件；而圖5 c則指出前述的軸承組件或次組件。 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） II - - m H —^ί. In 1^1 {1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 A7 _ B7 五、發明説明（3 ) 圖6指出修改後的葉片導引組件之端視圖，具有經修 改後之構造的葉片附著於其上。 詳細敘述 圖式揭示了單葉片的流體排出裝置，包括具有一個直 圓筒形鑽孔1 2之定子'外殼及0，鑽孔1 2具有預定的直 徑及一預定的縱軸1 2 >。鑽孔1 2亦具有一段預定的縱 向長度12L及環繞該縱向軸12/之同圓心地彎曲的連 續內表面1 2 S。 提供裝置用於閉合鑽孔1 2之尾端。圖式中所描述之 較佳實施例指出在圓形鑽孔的各尾端之第一和第二定子末 端板裝置1 3和1 5 ，用以界定並封住在外殼內之空間》 攜帶轉子1 4之轉子軸2 6被偏心式地定位在鑽孔1

2中，且由末端板1 3和1 5中之軸承裝置2 8與2 8A 所支撐’以沿著轉子軸入口 2 6 >而旋轉，其平行於該縱 軸1 2 /但與該縱軸1 2 >隔開一段預定的距離。縱向軸 1 2 >與轉子軸2 6 >間之間隔或距離清楚描述於圖1中 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，轉子1 4相對於定子外殼1 〇的內表面1 2 S係偏心的 。於是’如圖1中所描述，轉子1 4具有一直徑，此直徑 被選定成當轉子1 4被安裝在軸2 6上時，轉子1 4的頂 部幾乎與鑽孔的內表面1 2 S相接觸；內表面是以參考數 字4 0來表示。界定前述的另一種方式是目視平面17 ， 其包括軸1 2 >和2 6 >(該二軸係相互平行）；如此界 定的平面1 7係垂直於圖1之紙的平面，且如圖所示係包 本紙张尺度適财賴家鮮（CNS ) Λ4規格（UGX 297公；) ~ -6 — 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 括軸1 2 —和26，。於是，平面1 7會經過在圖1中以 參考數字4 0所表示的轉子1 4之周圍上的點。 參照圖5a 、5b和5c ，抗摩擦的徑向葉片導引組 件或次組件是以參考數字21來表示；它包括一個習知的 抗摩擦軸承1 9 ，具有一個外座圏1 9 — 0、一個內座圈 1 9 — I及其間之許多'元件1 9 — R。這些抗摩擦元件 19- R可能是鋼珠（如圖所示）、滾筒或此項技藝之人 士所熟知的裝置。軸承1 9具有外直徑V1 9 — 0 D和內直. 徑1 9 一 I D。提供一個特別嵌入物2 0以便嵌套於軸承 1 9內。特別是，圖5 b中所示之嵌入物2 0包括具有外 直徑2 0 /的一個主體部份，此外直徑2 0 >被預先選定 使得元件2 0可以裝入於軸承1 9的內座圏內，如圖5 c 所清楚地指出。元件2 0另外具有延伸超過圓周之表面 2 0 /的一個徑向延伸之突緣2 0"以界定一個肩部，軸 承1 9緊靠著此肩部，如圖5 c中所示。 特別嵌入物2 0進一步包括一縱向通過的一個鑽孔 2 0〜如圖5所示，用以容納一表示於圖1與2的軸2 2 〇 圖4指出葉片導引組件~ 2 1 ，連同一個附著的葉片 1 8之剖面，該葉片1 8係予可旋轉的方式安裝在軸2 2 上。另一種方式，軸2 2可以相對於葉片1 8固定，同時 被可旋轉地支持在鑽孔2 0'"中。參照圖2 ，可以看出軸 2 2係被構件2 0所支撐，而構件2 0係被定位於與縱軸 1 2 /同圓心的末端板1 3中，軸2 2之另一端則支撐於 本紙張尺度適用t國國家標隼（CNS ) Λ4规格（2丨Ox 297公釐） ' 一 7 - (請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 279923 at ___B7 五、發明説明（5 ) 末端板1 5的對應構件2 0 a中。 再度參照圖4，可以看出構件2 0是以不對稱的方式; 而環繞於縱軸12特別是，與20〜直徑地相對而設 置一個平衡部份或重錘24 (亦即設置在與軸22連接之 點）。 轉子1 4的端視圖是表示於圖3中。轉子軸2 6裝入 於轉子之適當的中央鑽孔1 4"內，且設置適當的裝置例 如鍵2 6〜，使得轉子隨著軸2 6而旋轉，可充分地了解 此軸2 6可藉由未示之外部裝置而被旋轉。 亦圖3中亦指出轉子1 4中之狹槽1 6，其從具有一 預定的槽寬度之軸2 6 <而徑向地延伸（亦即，此槽寬度 爲槽16/與16〃的兩個側面之間的直線距離），並終 止在轉子14/的外圍上。槽16延伸於轉子14的整個 縱向長度（亦即：從一軸終端延伸至另一軸終端）。 轉子1 4具有一個平衡孔或孔隙4 2 ，其最好延伸於 轉子的整個縱向程度或長度，從一個軸終端至另一個軸終 端。如圖所示，孔隙4 2具有一弓形的形狀，其有效的質 量力矩中心恰好直徑地相對於槽1 6的有效或中央軸。如 熟於此項技藝之人士所了解的，孔隙4 2可有助於提供一 動態平衡至旋轉的組件，此旋轉的組件包括轉子、葉片 1 8、及兩個葉片導引組件合體和軸2 2。 圖1和4中所示之葉片1 8具有一長方形的截面，而 圖2中所示之葉片具有與鑽孔之縱向長度相同的縱向長度 。所指出的葉片係被可樞轉地安裝在由構件2 0與2 0 a 本紙張尺度適用中國1¾家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐) — 一 8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 訂 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（6 ) 所承載的軸2 2上。葉片1 8的尖端半徑是由圖1與4中 之參考數字1 8 a來表示。預先選定葉片1 8之弓形寬度 ,使得葉片可以自由地來回滑動於轉子的槽1 6之中。 另外，對於定子的鑽孔之預定的直徑及軸2 2之軸與 縱軸1 2 —之間的距離，選定尖端半徑。吾人發現在葉片 的面或尖端1 8 a相對'於鑽芤的內面1 2 S間有一條極成 功的間隙，其大小是在〇 . 〇 〇 2 "至0 . 0 0 4 "的範 圍內。此間隙可產生良好的操作結果，而仍能允許製造該 單元的低成本。 將安裝在罩套或外殼10上之氣體入口設備30 (在 平面1 7的右方，如圖1中所示）連接至從鑽孔1 2凹入 外殼中的一根吸氣岐管3 2。當轉子1 4沿轉子軸2 6 / 而旋轉時（如圖1中所示之順時針），吸入的氣體在入口 3 0處進入裝置內。然後此氣體流入吸氣岐管區域3 2中 ，並繼續流動通過其後緣3 2 a而進入葉片1 8後面之擴 張的吸氣體積凹穴3 4中。 當轉子葉片組件繼續旋轉時，可以看到在旋轉的葉片 1 8前方之氣體體積（由參考數字3 6所表示）正逐漸減 少。當壓縮體積3 6內之壓力略超過被壓縮的氣體欲被釋 出之壓力時’則氣體將會從壓縮機向外流出而通過一個出 口岐管區域3 8 ’如圖1中所示，它是流至平面1 7之左 方’而且如圖2所示從出口岐管區域3 8流至具有出口埠 5 0之杯狀端框C內的一個儲槽z。當存在的氣體流入相 當大的體積儲槽空間或區域z中時，該氣體即迅速地減速 本纸張尺度適用中國國家標隼（^)/\4規格（2丨(以297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) ，斧 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 。所夾帶進入氣流中之液體潤滑劑，因應於重力而凝聚並 落下至儲槽Z的底部W »該凝聚後的潤滑劑是以參考字母 Y來指示，當然是存在於儲槽z中之高壓下。浸入於潤滑 劑Y中的是液體導管裝置6 1的一個入口裝置6 0 ’此液 體導管裝置6 1是從其上終端6 1 '附近被連接至放置在 中央並縱向地延伸的軸' 2 6訑份之一個潤滑鑽孔6 3 ，如 圖2中所示。一個徑向延伸的鑽孔6 5將鑽孔6 3連接至 軸2 6之外圍，於是通至轉子1 4中的一根適當導管6 7 (參見圖3 )，此導管允許潤滑劑流至槽1 6 ，而用以潤 滑葉片1 8在該槽內之徑向滑動。並供給潤滑劑至壓縮機 的其它部份（例如轉子軸之軸承2 8和28 a)。 從高壓或昇壓的體積部份3 6至吸氣區域3 4之氣體 滲漏流動，橫跨於轉子/定子密封區域，被減至最小，藉 著轉子外部直徑之緊密的切線接近及該區域中之預定的定 子鑽孔。 圖6指出一種修改後的葉片導引組件1 2 1 ，其有兩 方面與組件2 1不同，二者均可應用於本發明。特別是， 構件1 2 0具有可作爲抗摩擦軸承的內座圈之功能。其它 的改變爲：在葉片1 1 8 —中設置一個縱向延伸的空隙或 鑽孔1 1 8 " ’以便利組件之動態平衡。 本發明能以此處所特別敘述以外的各種方式來予以實 施，文中所述爲一較佳實施例，其亦爲非限制性的實例。 只要在不偏離本文中所述之本發明的要旨和範圍下，可以 作成各種變化及修改。本發明是以如下所附之申請專利範 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ 訂 A7 圍範其}定 8限U地 ""畠 、 圍五 -------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 丄 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（2!0X 297公釐） -11 -

Claims (1)

1. A8 279923 cl 六、申請專利範圍 1 . 一種旋轉式單葉片空氣壓縮機，包括： (a )—個定子外殼，具有直圓筒形鑽孔通過其中， 該鑽孔具有預定的直徑、預定的縱軸和長度，及環繞該縱 軸而同圓心地彎曲的一個連續內表面； (b )在圓形鑽孔的各終端處附著至該外殼之第一與 第二定子末端板裝置，用於i該外殼中界定一個包封的空 間在外殼以內； (c ) 一轉子軸，偏心地設置在該鑽孔中，並被末端. 板裝置中的軸承裝置所支撐，而可以沿著平行於但是與該 縱軸相間隔一段預定距離的轉子軸旋轉； (d )在該鑽孔中之一個直圓筒形的轉子，此鑽孔安 裝在並連接至該轉子軸，以使轉子可以沿著該轉子軸而旋 轉’該轉子具有（i)兩個軸終端、（ii)與該鑽孔之縱 向程度大致相同之預定的縱向長度、及（iii)具有預定的 槽寬度並終止在該轉子之外圍的徑向延伸槽，該槽亦縱向 地延伸於該兩個軸終端之間； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (e )第一與第二抗摩擦的徑向葉片導引組件，各組 件包括具有預定的直徑之外部座圈、同圓心地並可旋轉地 安裝在外座圈中的一個內座圈，該第一與第二組件係各自 被安裝在第一與第二末端板裝置中，使其旋轉軸與縱向軸 爲问圓心， (f )連接至第一與第二組件之內座圈的軸； (g )具有長方形的形狀之葉片，其預定的縱向長度 基本上是與轉子的縱向長度相同，其預定的厚度可容許該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -12 - 經濟部中夬榡準局员工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 葉片可滑動地裝入於轉子槽內，及一個外部尖端表面，該 葉片係被可旋轉地安裝在軸上且被定位在轉子槽內•其外 表面則靠近鑽孔之內表面而呈不接觸但封閉的關係； (h )安裝在該外殼上之氣體入口裝置和氣體出口裝 置； (i )從鑽孔凹入'外殻中的一根吸氣岐管，其亦連接 至氣體入口裝置； (j )從鑽孔凹入外殼中之一根出口岐管，其亦連接-至氣體出口裝置，該吸氣及出口岐管係各別地定位在由該 轉子及縱軸所界定的一個平面之相對側面；及 (k)用於旋轉該轉子之裝置。' 2. 如申請專利範圍第1項之旋轉式單葉片空氣壓縮 機，其進一步特徵爲該第一與第二徑向葉片導引組件的該 內座圈包括動態平衡裝置。 3. 如申請專利範圍第1項之旋轉式單葉片空氣壓縮 機，其進一步特徵爲定位在內座圈與外座圈之間的抗摩擦 元件。 4. 如申請專利範圍第1項之旋轉式單葉片空氣壓縮 機，其進一步特徵爲該葉片的該外部尖端表面係相對於該 縱軸而同圓心地彎曲。 5. 如申請專利範圍第2項之旋轉式單葉片空氣壓縮 機，其進一步特徵爲該動態平衡裝置包含在該內座圈上之 額外的質量，此額外的質量之中心係直徑地與該軸相對。 6. 如申請專利範圍第1項之旋轉式單葉片空氣壓縮 本紙張尺度適用中國國家楳準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   13 - A8 B8 C8 D8 279923 六、申請專利範圍 機’其進一步特徵爲包括裝置用於動態平衡該組合後的裝 置。 7.如申請專利範圍第6項之旋轉式單葉片空氣壓縮 機，其進一步特徵爲該動態平衡裝置包括在該內座圈上之 額外的質量，其圓心定在於該軸直徑地相對之處。 8 .如申請專利範'圍第 > 項之旋轉式單葉片空氣壓縮 機，其進一步特徵爲該葉片具有一縱向延伸的空隙，以減 小其質量而不有損抽送功能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 用 適 度 一尺 I張 k i本 準 標 家 國 一國 I釐 公 7 9 2