TWI611108B

TWI611108B - 含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機

Info

Publication number: TWI611108B
Application number: TW104132048A
Authority: TW
Inventors: 黃元茂; 黃敏媛
Original assignee: 黃元茂; 黃敏媛
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2018-01-11
Also published as: TW201712230A

Abstract

一種壓縮機，其特徵在於含空心轉子與特殊輪廓的定子與前蓋，定子內壁輪廓由三角函數設計而成、定子內側面有一橢圓形凸輪與由反三角函數推導而設計的葉片滑軌、前蓋上亦有一個相同的葉片滑軌、含有溝槽的空心轉子置放於定子內壁與橢圓形凸輪之間、雙側面皆有葉片銷的兩個葉片置放於空心轉子的溝槽內、與葉片銷上之軸承置放於定子內側面與前蓋的葉片滑軌內。定子內壁輪廓與橢圓形凸輪的距離恆為一定值，葉片兩端分別和定子內壁輪廓與橢圓形凸輪保持些微接觸，當轉子啟動旋轉或降低轉速時，可減少葉片和定子內壁輪廓與橢圓形凸輪碰撞的機會，具有保護葉片、穩定流量與壓力的作用。定子內壁、轉子外圓、前蓋與葉片形成外氣室，轉子內圓、橢圓形凸輪、前蓋與葉片形成內氣室，空心轉子之設計可增加定子內部的使用空間，增加壓縮機的氣體體積流量率。當轉子旋轉時，帶動葉片沿著定子內壁滑動，外氣室與內氣室的容積產生變化，使進入容積內之氣體獲得被壓縮的效果，再經由定子的無閥排氣口排出。氣體的進氣口與排氣口皆設計於定子上，節省於進氣口外與排氣口外的管路與整體壓縮機所佔的空間。

Description

含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機

本創作係關於一種壓縮機，特徵在於轉子內的葉片與定子內壁與橢圓形凸輪與前蓋之運作關係。定子內壁輪廓由三角函數設計而成，定子內側面有一橢圓形凸輪與由反三角函數推導而設計的葉片滑軌，前蓋上亦有一個相同的葉片滑軌，含有溝槽的空心轉子置放於定子內壁內與橢圓形凸輪之間，雙側面皆有葉片銷的兩個葉片置放於空心轉子的溝槽內，葉片銷上之軸承置放於定子內側面與前蓋的葉片滑軌內。定子內壁輪廓之三角函數與葉片滑軌之反三角函數計算如下：內壁曲線採參數式解，其中a為橢圓半長軸；b為橢圓半短軸；t為角度，且(h,k)為圓心，等於(0,0)。

x=h+a*cos(t)y=k+b*sin(t)外部葉片滑軌採函數解，其中因葉片為固定長度，其長度設為L，而葉片旋轉角度設為R，並為使葉片與內橢圓接觸，而使用內橢圓長度計算出反三角角度t。

R=arctan(b*sin(t)/a*cos(t))=arctan(b/a * tan(t))X=a*cos(t)+L*cos(R)Y=b*sin(t)+L*sin(R)

定子內壁輪廓與橢圓形凸輪的距離恆為一定值，葉片兩端分別和定子內壁輪廓與橢圓形凸輪保持些微接觸，當轉子於啟動或降低轉速時，減少葉片和定子內壁輪廓與橢圓形凸輪撞擊的機會，具有保護葉片、穩定流量與壓力的作用；定子內壁、轉子外圓、前蓋與葉片形成外氣室，轉子內圓、橢圓形凸輪、前蓋與葉片形成內氣室，空心轉子之設計可增加定子內部空間的利用，增加壓縮機的氣體體積流量率。當轉子旋轉時，帶動葉片沿著定子內壁滑動，外氣室與內氣室的容積產生變化，使進入容積內之氣體獲得被壓縮的效果，再經由定子的無閥排氣口排出。氣體的進氣口與排氣口皆設計於定子上，節省進氣口外與排氣口外的管路與整體壓縮機所佔的空間。

具有定子橢圓形內壁之壓縮機，其特徵在於定子內壁為橢圓形曲線之設計，葉片沿著此定子內壁滑動時，葉片與此定子內壁有分離沒接觸漏氣之現象，失去壓縮效果的現象。

本創作係為一種具有含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其特徵在於滑動葉片的兩端分別與接觸定子內壁與橢圓形凸輪接觸，減少轉子於啟動或降低轉速時葉片與它們撞擊的機會，具有保護葉片、穩定流量與壓力的作用；空心轉子放置於定子內壁與橢圓形凸輪之間，定子內壁、轉子外圓、前蓋與葉片形成外氣室，轉子內圓、橢圓形凸輪、前蓋與葉片形成內氣室，空心轉子之設計可增加定子內部空間的利用與氣體體積流量率。當轉子轉動時，帶動葉片旋轉與滑動，經由葉片、轉子、定子內壁與橢圓形凸輪與前蓋間之體積變化，達到壓縮氣體之效果，再經由定子的無閥排氣口排出。氣體的進氣口與排氣口皆設計於定子上，節省進氣口外與排氣口外的管路與整體壓縮機所佔的空間。

圖1係本創作之零件爆炸圖，顯示整體組合的構件。

1‧‧‧前蓋

2‧‧‧轉子

3‧‧‧葉片

4‧‧‧定子

5‧‧‧葉片滑軌

6‧‧‧橢圓形凸輪

7‧‧‧定子內壁

11‧‧‧軸承

圖2係本創作之定子平面圖，顯示定子內壁、進氣口、排氣口、葉片滑軌與橢圓形凸輪位置。

4‧‧‧定子

7‧‧‧定子內壁

8‧‧‧螺絲孔

9‧‧‧外氣室排氣口

10‧‧‧外氣室進氣口

12‧‧‧排氣口

13‧‧‧進氣口

14‧‧‧葉片滑軌

圖3係本創作之前蓋立體圖，顯示前蓋形狀與葉片滑軌位置。

8‧‧‧螺絲孔

15‧‧‧連接孔

16‧‧‧軸承槽

17‧‧‧凹槽

22‧‧‧葉片滑軌

圖4係本創作之葉片立體圖，顯示葉片形狀與設計。

3‧‧‧葉片

18‧‧‧葉片銷

圖5係本創作之轉子立體圖，顯示轉子構造與形狀。

2‧‧‧轉子

19‧‧‧轉軸

20‧‧‧葉片滑槽

21‧‧‧外圓

23‧‧‧轉子內圓

圖6係本創作之葉片滑軌平面圖，顯示葉片滑軌、定子內壁、轉子、橢圓形凸輪與葉片間的關係。

圖7係本創作葉片接近內氣室的進氣口和排氣口之位置與關係。

A‧‧‧進氣口

B‧‧‧進氣口

C‧‧‧進氣口

D‧‧‧進氣口

E‧‧‧排氣口

F‧‧‧排氣口

G‧‧‧排氣口

H‧‧‧排氣口

圖8係本創作葉片接近外氣室的進氣口和排氣口之位置與關係。

A‧‧‧進氣口

B‧‧‧進氣口

C‧‧‧進氣口

D‧‧‧進氣口

E‧‧‧排氣口

F‧‧‧排氣口

G‧‧‧排氣口

H‧‧‧排氣口

圖1係本創作之分解立體圖，顯示整體組成的構件與相對位置。

圖2係本創作之定子平面圖，顯示定子內壁、進氣口、排氣口、葉片滑軌與橢圓形凸輪之形狀與位置。

圖3係本創作之前蓋立體圖，顯示前蓋與葉片滑軌之形狀與位置。

圖4係本創作之葉片立體圖，顯示葉片與葉片銷之形狀與設計。

圖5係本創作之轉子立體圖，顯示轉子形狀與葉片滑槽位置。

圖6係本創作之葉片滑軌圖，顯示葉片滑軌之形狀與定子內壁、轉子、橢圓形凸輪和葉片的關係與位置。

圖7係本創作於轉子逆時針旋轉時，葉片抵達A點與C點時，葉片前面的內氣室中的氣體將開始被壓縮，於葉片後面的內氣室將開始進氣的狀態。

圖8係本創作於轉子逆時針旋轉時，葉片抵達B點與D點時，葉片前面的外氣室中的氣體將開始被壓縮，於葉片後面的外氣室將開始進氣的狀態。

葉片銷(18)上之軸承(11)裝置於葉片滑軌(14)內，使葉片(3)保持與橢圓形凸輪(6)和定子內壁(7)接觸。於圖7中，當轉子逆時針旋轉，葉片(3) 經過排氣口(12)E時，於葉片(3)前面的內氣室排氣完成，然後葉片(3)經過進氣口(13)A時，葉片(3)後面的內氣室開始進氣，於葉片(3)前面的內氣室中的氣體開始被壓縮，葉片(3)經過進氣口(13)A至排氣口(12)G前，內氣室中的氣體處於壓縮過程，葉片(3)經過排氣口(12)G時，葉片(3)前面的內氣室的氣體排氣完成，如同葉片(3)經過排氣口(12)E之情況。葉片(3)經過進氣口(13)C時，如同葉片(3)經過進氣口(13)A之情況，於葉片(3)後面的內氣室開始進氣，於葉片(3)前面的內氣室的氣體開始被壓縮，隨著轉子的旋轉，進氣、氣體被壓縮與排氣，周而復始。

葉片(3)經過排氣口(12)F時，於葉片(3)前面的外氣室排氣完成，然後葉片(3)經過進氣口(13)B時，葉片(3)後面的外氣室開始進氣，於葉片(3)前面的外氣室中的氣體開始被壓縮，葉片(3)經過進氣口(13)B至排氣口(12)H前，外氣室中的氣體處於壓縮過程，葉片(3)經過排氣口(12)H時，葉片(3)前面的外氣室的氣體排氣完成，如同葉片(3)經過排氣口(12)F之情況。葉片(3)經過進氣口(13)D時，如同葉片(3)經過進氣口(13)B之情況，於葉片(3)後面的外氣室開始進氣，於葉片(3)前面的外氣室的氣體開始被壓縮，隨著轉子的旋轉，進氣、氣體被壓縮與排氣，周而復始。

1‧‧‧前蓋

2‧‧‧轉子

3‧‧‧葉片

4‧‧‧定子

5‧‧‧葉片滑軌

6‧‧‧橢圓形凸輪

7‧‧‧定子內壁

11‧‧‧軸承

Claims

一種含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其特徵包括：前蓋(1)，具有與轉子(2)相耦合的凹槽(17)、與葉片銷(18)上之軸承(11)所對應的葉片滑軌(22)、裝置轉軸(19)的軸承槽(16)、組合壓縮機之螺絲孔(8)與轉軸(19)穿過前蓋(1)的連接孔(15)；轉子(2)，具有轉軸(19)、葉片滑槽(20)、產生壓縮的轉子外圓(21)與轉子內圓(23)；葉片(3)，具有葉片銷(18)，其上裝置有軸承(11)、軸承(11)置於定子(4)的葉片滑軌(14)和前蓋的葉片滑軌(22)內；定子(4)，具有與葉片銷(18)上的軸承(11)所對應的葉片滑軌(14)、橢圓形凸輪(6)、組合壓縮機之螺絲孔(8)、外氣室排氣口(9)、外氣室進氣口(10)、特殊曲線之定子內壁(7)、內氣室排氣口(12)與內氣室進氣口(13)，此設計具有構造簡單與組件少的優點。
如申請專利範圍第1項含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其中特殊曲線之定子內壁(7)與定子內之橢圓形凸輪(6)與葉片(3)的關係是以三角函數計算而得，使橢圓形凸輪(6)與特殊曲線之定子內壁(7)和葉片(3)皆保持接觸。
如申請專利範圍第1項含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其中定子內側的葉片滑軌(14)與前蓋的葉片滑軌(22)是以反三角函數設計，與定子內之橢圓形凸輪(6)與葉片(3)的關係而得，使橢圓形凸輪(6)與定子內側的葉片滑軌(14)皆保持一定的距離，並使葉片(3)之兩端分別與定子內壁(7)和橢圓形凸輪(6)接觸，減少轉子於啟動或降低轉速時葉片與它們撞擊的機會，具有保護葉片、穩定流量與壓力的作用，並可增加壓縮機之壽命。
如申請專利範圍第1項含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，氣體之進氣口((10)、(13))與排氣口((9)、(12))皆設計在定子(4)上，減少進氣口((10)、(13))與排氣口((9)、(12))的外接管所佔的空間，可縮小整體之體積。
如申請專利範圍第1項含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其中空心轉子(2)的設計可增加定子(4)內所容納氣體的空間與氣體體積流率，並且提供形成氣體的外壓室與內壓室。
如申請專利範圍第1項含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其中壓縮機之壓縮效果由二個外壓室：轉子(2)之轉子外圓(21)、定子(4)的定子內壁(7)、前蓋(1)與葉片(3)所形成。
如申請專利範圍第1項含空心轉子與特殊輪廓零件之壓縮機，其中壓縮機之壓縮效果另由二個內壓室：轉子(2)之轉子內圓(23)、定子(4)內之橢圓形凸輪(6)、前蓋(1)與葉片(3)所形成。