WO2010048894A1 - 平动转子式旋转压缩机 - Google Patents

Description

说明书

Title of Invention:平动转子式旋转压缩机

[1] 技术领域

[2] 本发明涉及一种压缩机， 具体地说涉及一种转子式旋转压缩机， 更具体地说 涉及一种平动转子式旋转压缩机。

[3] 背景技术

[4] 在各种压缩机中， 有一种转子式旋转压缩机十分有特色， 该压缩机包括一个 转轴、 一个转子、 一个气缸、 一个叶片和两个端盖， 其中转子有一个圆柱形的 外表面， 气缸有一个圆孔形内孔面， 叶片呈扁平状； 所述转轴、 转子及叶片均 布置在所述气缸内， 所述转子转动地套装在转轴上并受转轴驱动， 转子外表面 的轴线与转轴的轴线同轴且与气缸的轴线平行， 转子的轴线与气缸的轴线之距 离即是所谓的偏心距， 转子的外表面与气缸的内孔面滚动接触配合； 气缸上开 设有一条与气缸轴线平行的扁平状的滑槽， 所述叶片配装在该滑槽内并与之滑 动配合， 在滑槽的约束下叶片做往复直线运动， 在叶片的外端安置有弹簧， 在 弹簧的压迫下叶片的内端贴紧转子的外表面并形成一条密封接触线， 所述两个 端盖密封紧固在气缸的两端头； 显然， 由转子的外表面、 气缸的内孔面以及两 个端盖围构成一个月牙形的封闭空间， 该封闭空间又被叶片分隔成两个相对独 立的进气腔和压缩腔， 进气腔与进气口相连、 排气腔与排气口相通， 当转轴转 动吋， 转子被驱动， 一方面转子环绕气缸的轴线作偏心转动， 另一方面转子可 以围绕转轴进行转动， 此吋进气腔和排气腔的容积发生周期性的改变； 由于转 子的外表面沿着气缸的内孔面存在滚动运动， 因此上述转子式压缩机又叫滚动 活塞式压缩机， 而其转子就是所谓的滚动活塞。

[5] 众所周知， 转子式旋转压缩机的优点是结构简单可靠， 因此被广泛应用于各 种气体压缩领域， 如用作空调压缩机、 制冷压缩机和空气压缩机等， 但是， 转 子式压缩机也存在有较明显的缺陷： 首先， 叶片与转子之间釆用线接触密封， 因此密封不可靠， 结果压缩腔中高压的工质极易泄漏到低压的进气腔内而引起 内部泄漏损失， 结果造成压缩机的容积效率下降； 其次， 由于转子相对于两侧 端盖的旋转半径较大， 使得它们之间存在有较大的相对运动速度， 导致摩擦功 耗增大， 结果造成压缩机的机械效率下降， 同吋磨损也较为严重。

[6] 发明内容

[7] 本发明针对现有转子式旋转压缩机存在的上述问题， 提供一种平动转子式旋 转压缩机， 目的在于一方面有效提高叶片与转子之间的密封性以提高压缩机的 容积效率， 另一方面有效减少转子与端盖之间的摩擦损失以提高压缩机的机械 效率。

[8] 本发明的目的是这样实现的：

[9] 平动转子式旋转压缩机， 包括转轴、 转子、 气缸、 叶片和端盖， 其中转子有 一圆柱形的外表面， 气缸有一圆孔形内孔面； 所述转轴、 转子及叶片均布置在 所述的气缸内， 所述转子转动地套装在转轴上并受转轴驱动， 转子外表面的轴 线与气缸内孔面的轴线平行并保持有一定的偏心距， 转子的外表面与气缸的内 孔面相切接触配合， 在气缸上开设有一与气缸轴线平行的扁平状的滑槽， 所述 叶片的外端配装在该滑槽内并与之滑动配合， 在滑槽的约束下叶片做往复直线 运动， 所述转子被一平面切除掉一块体积而形成一切平面， 所述叶片的内端头 呈平面状并与转子的切平面滑动接触配合， 在叶片的约束以及转轴的驱动下转 子作平动转动。

[10] 叶片的内端做成 L型结构或 T型结构或紧固连接一滑板来与转子的切平面滑动 接触配合。

[11] 叶片釆用燕尾状扣接结构、 矩形状扣接结构、 梯形状扣接结构或圆弧状扣接 结构与所述转子滑动扣接连接。

[12] 叶片通过弹簧抵接于转子的切平面上。

[13] 转轴通过滑动轴承或滚动轴承驱动转子。

[14] 转轴的个数为一个， 且至少具有一个压缩机单元。

[15] 转轴的个数为多个， 且相应地具有多个压缩机单元。

[16] 平动转子式旋转压缩机的用途， 可用于制冷压缩机、 空调压缩机、 空气压缩 机、 特种气体压缩机、 真空泵、 液压泵和水泵。

[17] 本发明平动转子式旋转压缩机， 由于叶片与转子之间釆用平面接触的结构， 因此密封可靠， 能有效减少内部泄漏损失， 故可以提高压缩机的容积效率； 由 于转子釆用平动转动的工作方式， 因此转子上任意一点的转动半径均为转子轴 线相对于气缸轴线的偏心距， 该偏心距的数值比较小， 亦即转子相对于端盖的 运动速度较小， 换言之它们之间的摩擦损失亦小， 故可以提高压缩机的机械效 率， 降低零部件之间的磨损。

[18] 附图说明

[19] 图 1是本发明平动转子式旋转压缩机的结构示意图；

[20] 图 2是本发明平动转子式旋转压缩机的工作状态示意图；

[21] 图 3是本发明平动转子式旋转压缩机釆用单转轴单气缸结构形式吋的立体示 意图；

[22] 图 4是图 3中平动转子式旋转压缩机的横剖面示意图；

[23] 图 5是本发明平动转子式旋转压缩机的叶片釆用燕尾状扣接结构扣接转子吋 的示意图；

[24] 图 6是本发明平动转子式旋转压缩机的叶片釆用矩形状扣接结构扣接转子吋 的示意图；

[25] 图 7是本发明平动转子式旋转压缩机的叶片釆用梯形状扣接结构扣接转子吋 的示意图；

[26] 图 8是本发明平动转子式旋转压缩机的叶片釆用圆弧状扣接结构扣接转子吋 的示意图；

[27] 图 9是本发明平动转子式旋转压缩机釆用一个直轴状转轴配两个压缩机单元 的布局示意图；

[28] 图 10是本发明平动转子式旋转压缩机釆用一个曲轴状转轴配两个压缩机单元 的布局示意图；

[29] 图 11是本发明平动转子式旋转压缩机釆用两个转轴的布局示意图；

[30] 图 12是本发明平动转子式旋转压缩机釆用三个转轴的布局示意图。

[31] 具体实施方式

[32] 下面以具体实施例对本发明作进一步描述， 参照图 1至图 12:

[33] 一种平动转子式旋转压缩机， 包括转轴 1、 转子 2、 气缸 3、 叶片 4和端盖 5， 转子 2包括一个圆柱形的转子外表面 22， 气缸 3包括一个圆孔形的气缸内孔面 33 ， 叶片 4的外端呈扁平状； 转轴 1、 转子 2以及叶片 4均布置在气缸 3内， 转子 2转 动地套装在转轴 1上并受转轴 1驱动， 转子外表面 22的轴线为转子轴线 02， 气缸 内孔面 33的轴线为气缸轴线 03， 转子轴线 02与气缸轴线 03平行且保持有一定的 偏心距 （允许存在一定的制造误差和安装误差） ， 转子外表面 22与气缸内孔面 3 3相切接触配合 （允许存在一定的配合间隙与油膜间隙） ； 气缸 3上开设有一条 与气缸轴线 03平行的扁平状滑槽 6， 所述叶片 4的外端配装在滑槽 6内并与之滑动 配合， 显然， 在滑槽 6的约束下叶片 4做往复直线运动； 压缩机有两个端盖 5， 分 别紧固密封在气缸 3的两端部； 本发明与现有转子式旋转压缩机的区别在于： 转 子被一平面切除一块体积而形成一切平面 7， 最佳情况是切平面 7与转子轴线 02 平行， 另外叶片 4的内端头做成平面状的内端面 8， 叶片内端面 8与切平面 7滑动 接触配合并形成密封面， 需要说明的是， 为了保证密封效果， 叶片 4的内端可以 做成 L型结构或 T型结构， 由此可以延伸或扩大叶片内端面 8与切平面 7的配合接 触面， 亦即它们之间的密封面可以做得更大， 甚至可以在叶片 4的内端紧固连接 一个滑板， 这样也可以获得大的密封接触面， 换而言之叶片 4的内端可以通过 L 型结构或 T型结构或紧固连接的滑板来形成内端面 8并与切平面 7进行滑动接触配 合， 图 2显示了转子 2分别处在上、 下、 左、 右四个极限工作位置吋的情形， 不 难发现， 在叶片 4的约束及转轴 1的驱动下， 转子 2的运动为平动转动， 此吋转子 2上任意一个质点的运动均为旋转半径等于转子轴线 02与气缸轴线 03偏心距的圆 周运动， 由于釆用了本结构， 偏心距的尺寸较小， 换言之转子 2相对于端盖 5的 运动速度较小， 故它们之间的摩擦损失亦必然较小， 磨损也随之降低； 显然， 由转子外表面 22、 气缸内孔面 33以及端盖 5围构成一个月牙形的封闭空间， 该封 闭空间又被叶片 4分隔成两个相对独立的进气腔 9和压缩腔 10， 进气腔 9与进气口 11相连、 排气腔 10与排气口 12相连， 进气口 11和排气口 12既可以设置在气缸 3上 也可以设置在端盖 5上， 当转轴 1转动吋， 转子 2被驱动， 此吋进气腔 9和排气腔 1 0的容积会发生周期性的改变。

为了保证工作吋叶片内端面 8与切平面 7始终保持良好的滑动接触配合， 可以 釆用扣接结构强制对叶片 4和转子 2进行约束， 如图所示在叶片 4和转子 2的端头 处分别加工出燕尾状扣接结构 13a和 13b、 或者矩形状扣接结构 14a和 14b、 或者梯 形状扣接结构 15a和 15b、 或者圆弧状扣接结构 16a和 16b， 釆用上述扣接结构可以 非常可靠地将叶片 ₄与转子 2滑动扣接在一起， 这样既有效防止叶片 4与转子 2之 间出现脱空， 而且又不妨碍叶片 4与转子 2之间的滑动配合， 使密封效果更佳。 需要指出的是， 该扣接结构也可以布置在叶片 4和转子 2的中间部位 （图中未示 出） ， 其具有相同的效果， 此外还可以釆用弹簧来使叶片 4的内端面 8与转子 2的 切平面 7贴紧 （图中未示出） ， 就如同传统转子式旋转压缩机的做法一样， 弹簧 的一端紧压在叶片 4的外端处、 或紧压在 L型结构或 T型结构叶片 4的内端凸缘上 ； 本发明平动转子式旋转压缩机的布局可以为单轴单缸、 单轴多缸和多轴多缸 等形式。 所谓单轴单缸是指仅釆用一个转轴、 一个转子、 一个气缸、 一个叶片 和两个端盖， 此吋压缩机具有一组压缩机单元， 结构最为简单， 需要说明的是 ， 压缩机单元是指包含有转子、 气缸和叶片的能相对独立进行工作的单元； 所 谓单轴多缸是指釆用一个转轴， 沿转轴的轴线方向以串联形式布置有两组或两 组以上的压缩机单元， 在相邻压缩机单元之间布置有隔板 17， 两个端盖则分别 布置在最外端的两组压缩机单元上， 釆用单轴多缸形式的转轴可以为直轴状结 构也可以是曲轴状结构， 各组压缩机单元的转子 2、 气缸 3和叶片 4可以布置在相 对于转轴 1的相同一侧， 也可以布置在相反一侧还可以布置成 V型或星型布局等 ； 所谓多轴多缸是指釆用两个或两个以上呈并联状布局的转轴 1， 其中每一个转 轴 1上至少布置有一组压缩机单元， 此吋各转轴 1的轴线以相互平行设置为最佳 ， 同样地转轴 1可以为直轴状结构也可以是曲轴状结构； 需要指出的是， 当釆用 多缸形式吋， 所有压缩机单元中的气缸 3的缸体可以是相互独立的结构也可以是 一体制作的结构， 同样地它们的端盖 5和隔板 17可以是各自独立的结构也可以是 一体制作的结构； 本发明平动转子式旋转压缩机的转子 2可以直接转动套装在转 轴 1上， 也可以通过滑动轴承或滚动轴承 18转动套装在转轴 1上， 即转轴 1通过滑 动轴承或滚动轴承 18驱动转子 2。

本发明平动转子式旋转压缩机， 由于叶片 4与转子 2之间釆用平面接触的结构 ， 因此密封可靠， 能有效减少内部泄漏损失， 故可以提高压缩机的容积效率； 由于转子 2釆用平动转动的工作方式， 因此转子 2上任意一点的转动半径均为转 子 2相对于气缸 3的偏心距， 注意到偏心距的数值比较小， 亦即转子 2相对于端盖 5的运动速度较小， 换言之它们之间的摩擦损失少， 故可以提高压缩机的机械效 率， 并降低磨损。

[36] 本发明平动转子式旋转压缩机的用途， 可以用于制冷压缩机、 空调压缩机、 空气压缩机、 特种气体压缩机、 真空泵、 液压泵和水泵， 其中特种气体压缩机 是指包括天然气压缩机、 二氧化碳压缩机、 制氧压缩机、 氨气压缩机和氮气压 缩机等气体压缩机。

[37] 以上所述的实施例仅为本发明的优选实施例， 目的并非依此限制本发明的保 护范围， 凡依本发明的结构、 形状以及原理所做的各种等效变换， 均落入本发 明的保护范围之中。

Claims

权利要求书

[Claim 1] 平动转子式旋转压缩机， 包括转轴 （1 ) 、 转子 （2) 、 气缸 （3)

、 叶片 （4) 和端盖 （5) ， 所述转子 （2) 有一圆柱形的外表面， 所述气缸 （3) 有一圆孔形内孔面， 转轴 （1 ) 、 转子 （2) 及叶片

(4) 布置在气缸 （3) 内， 转子 （2) 转动地套装在转轴 （1 ) 上 并受转轴 （1 ) 驱动， 转子 （1 ) 外表面的轴线与气缸 （3) 内孔面 的轴线平行且保持有一定的偏心距， 转子 （2) 的外表面与气缸 （ 3) 的内孔面相切接触配合， 气缸 （3) 上开设有一与气缸轴线平 行的扁平状的滑槽 （6) ， 所述叶片 (4) 的外端配装在该滑槽 (6 ) 内并与滑槽滑动配合， 其特征在于： 所述转子 （2) 被一平面切 除掉一块体积而形成一切平面 （7) ， 所述叶片 (4) 的内端头呈 平面状并与所述转子的切平面 （₇) 滑动接触配合。

[Claim 2] 根据权利要求 1所述的平动转子式旋转压缩机， 其特征在于所述叶 片 （4) 的内端做成 L型结构或 T型结构或紧固连接一滑板来与转子 的切平面 （7) 滑动接触配合。

[Claim 3] 根据权利要求 2所述的平动转子式旋转压缩机， 其特征在于所述叶 片 （4) 釆用燕尾状扣接结构、 矩形状扣接结构、 梯形状扣接结构 或圆弧状扣接结构与所述转子 （2) 滑动扣接连接。

[Claim 4] 根据权利要求 1至 3中任一项所述的平动转子式旋转压缩机， 其特 征在于所述叶片通过弹簧抵接于转子的切平面 （7) 上。

[Claim 5] 根据权利要求 1至 3中任一项所述的平动转子式旋转压缩机， 其特 征在于所述转轴 （1 ) 通过滑动轴承或滚动轴承驱动转子 （2) 。

[Claim 6] 根据权利要求 5所述的平动转子式旋转压缩机， 其特征在于所述转 轴 （1 ) 的数量为一个， 且至少具有一个压缩机单元。

[Claim 7] 根据权利要求 5所述的平动转子式旋转压缩机， 其特征在于所述转 轴的数量为多个， 且其相应地具有多个压缩机单元。

[Claim 8] 平动转子式旋转压缩机作为制冷压缩机、 空调压缩机、 空气压缩 机、 特种气体压缩机、 真空泵、 液压泵和水泵的用途。