CN102536818A - 一种壳配气式球形叶片压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壳配气式球形叶片压缩机,它包括壳体、转子、两个叶片、两个密封条和两个垫块;转子位于中心,壳***于外部,两个叶片分别位于转子的两侧,并安放在壳体对角的空心圆环内,与转子成一个角度,该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比;密封条位于转子和叶片之间,其平面一侧与转子的一个平面贴合,柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合,垫块位于壳体对角的空心圆环内,正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺;本发明所有密封处均为面密封,效率高,比功率大,结构紧凑,加工相对容易,成本较低,寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种压缩机,尤其涉及一种壳配气式球形叶片压缩机。
背景技术
现有的叶片式压缩机结构均为一转子偏心置于气缸体内,叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内,工作时转子高速旋转,叶片在离心力的作用下甩出,与气缸体形成密封腔,旋转时容积变化产生压力。叶片数量为两片或多片。这种形式压缩机由于叶片气缸体之间是靠一条接触线密封,因此密封性能较差,输出压力较低,加上旋转时叶片与转子及气缸体间产生很大摩擦,致使压缩机整体磨损快,寿命短,效率低。另外,旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出,转子必须有相当的直径,这样势必排量较小。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种壳配气式球形叶片压缩机,本发明排量大,全部密封处又均为面密封,且不易磨损。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种壳配气式球形叶片压缩机,包括:壳体、转子、两个叶片、两个密封条和两个垫块。转子位于中心,壳***于外部,两个叶片分别位于转子的两侧,并安放在壳体对角的的空心圆环(即导向槽)内,与转子成一个角度,该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比。叶片的一个平面与转子的圆台侧面相切,密封条位于转子和叶片之间,其平面一侧与转子的一个平面贴合,柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合,垫块位于壳体对角的的空心圆环内,正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺。
所述叶片由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成,其中,柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体的空心圆环的柱面E3的半径相同的柱面,柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面,点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点。两个平面A1和B1平行,连接柱面C1和E1。两平行平面A1和B1的距离为叶片厚度,叶片厚度与壳体的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为转子平板厚度的一半和密封条的高度之和。
所述密封条上侧是一中心为球心O1、半径与叶片柱面E1半径相等的柱面,下侧是一平面,球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子平板厚度的一半,柱面G1是中心为O1、半径与转子柱面P2半径相等的柱面,球面F1是球心为O1、半径与壳体球面F3半径相等的球面,平面H1和I1平行,宽度(即平面H1和I1的距离)与叶片的厚度相等。叶片和密封条均为轴对称。
所述转子当中是一块平板,G2和H2是两相同的准圆台部分侧面,位于平板中间两腰处,其中一个准圆台下底为B2,上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条中间G1半径相同的阴圆柱面P2, A2和B2是半径相等的平行的圆平面,I2和J2是平行的平板平面,E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面,位于平面I2和J2之间,两平行平面I2和J2的距离为转子平版厚度,K2M2的直线段长度为转子的宽度,整个转子不仅关于中心O2对称,也是轴对称。
所述壳体是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面,厚度与转子的宽度K2M2相等,顶面A3和底面B3是半径相等的平行的圆平面,球面F3是以O3为球心,半径与转子左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面,壳体球面的对角是一空心圆环,空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的平面圆环,E3是中心轴通过O3的柱面,位于壳体的对角线上,空心圆环平行的两平面C3和D3的空间位置以如下而定:保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子两圆台侧面G2和H2分别贴合,K3G3H3的球面为排气面, 圆弧K3H3在底面圆B3上的圆心角小于90度,圆弧G3H3所在的过球心O3的平面垂直于底圆面B3;L3I3J3的球面为进气面,I3J3的位置是当转子由纸面位置转到垂直于纸面位置时,转子平板右侧平面的位置。整个壳体关于球台中心O3对称。
所述垫块是一段圆环,其外侧面A4是半径与壳体空心圆环E3外径相等的柱面,内侧面B4是半径与壳体球面F3半径相等的球面,两腰部C4和D4是半径与叶片底面柱面E1的半径相等的柱面,垫块的厚度与叶片厚度相同。垫块形状为轴对称;
当所述壳配气式球形叶片压缩机输入力矩时,低压气体从壳体(1)的球面L3I3J3的进气面吸入,高压气体从壳体(1)的球面K3G3H3的排气面排出到负载。
本发明的有益效果是:
1)所有密封处均为面密封;
2)排量大,压力高,效率高;
3)比功率大;
4)结构紧凑,加工相对容易;
5) 成本较低;
6)不易磨损,寿命长。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的叶片形状示意图
图2是图1的左视图;
图3是本发明的密封条结构示意图;
图4是图3中Q1向示意图;
图5是本发明的转子结构示意图;
图6是图5的W-W剖视图;
图7是本发明的壳体结构示意图;
图8是壳体的剖视图;
图9是图8的M-M剖视图;
图10是本发明的整体结构示意图;
图11是图10的K向示意图;
图12是图10的N-N剖视图;
图13是本发明的运行原理示意图;
图14是图10的U-U剖视图;
图15是本发明的工作过程原理示意图;
图16是图13的V-V剖视图;
图17是本发明的工作过程原理示意图;
图中:壳体1、转子2、叶片3、密封条4、垫块5。
具体实施方式
如图13所示,本发明壳配气式球形叶片压缩机包括:壳体1、转子2、两个叶片3、两个密封条4和两个垫块5。转子2位于中心,壳体1位于外部,两个叶片3分别位于转子2的两侧,并安放在壳体1对角的的空心圆环(即导向槽)内,与转子2成一个角度,该角度的正切为壳体1高度与壳体1底圆直径之比。叶片3的一个平面与转子2的圆台侧面相切,密封条4位于转子2和叶片3之间,其平面一侧与转子2的一个平面贴合,柱面一侧则与叶片3的柱面E1贴合,垫块5位于壳体1对角的的空心圆环内,正好填满由叶片3、转子2和密封条4形成的空缺。
图1和图2所示为本发明的叶片3的形状。叶片3由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成,其中,柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体1的空心圆环的柱面E3的半径相同的柱面,柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面,点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点。两个平面A1和B1平行,连接柱面C1和E1。两平行平面A1和B1的距离为叶片3厚度,叶片3厚度与图8壳体1的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为图6转子2平板厚度的一半和密封条的高度之和。
图3和图4所示为本发明的密封条4的形状。如图4所示,密封条4上侧是一中心为球心O1、半径与叶片3柱面E1半径相等的柱面,下侧是一平面,球心O1与该下侧平面的垂直距离为图6转子2平板厚度的一半,柱面G1是中心为O1、半径与图5转子2柱面P2半径相等的柱面,球面F1是球心为O1、半径与图8壳体1球面F3半径相等的球面,平面H1和I1平行,宽度(即平面H1和I1的距离)与叶片3的厚度相等。叶片3和密封条4均为轴对称。
图5和图6所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是一块平板,G2和H2是两相同的准圆台部分侧面,位于平板中间两腰处,其中一个准圆台下底为B2,上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条4中间G1半径相同的阴圆柱面P2, A2和B2是半径相等的平行的圆平面,I2和J2是平行的平板平面,E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面,位于平面I2和J2之间,两平行平面I2和J2的距离为转子2平版厚度,K2M2的直线段长度为转子2的宽度,整个转子2不仅关于中心O2对称,也是轴对称。
图7、图8和图9所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面,厚度与转子2的宽度K2M2相等,顶面A3和底面B3是半径相等的平行的圆平面,球面F3是以O3为球心,半径与转子2左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面,壳体1球面的对角是一空心圆环,空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的平面圆环,E3是中心轴通过O3的柱面,位于壳体的对角线上,空心圆环平行的两平面C3和D3的空间位置以如下而定:保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子2两圆台侧面G2和H2分别贴合,K3G3H3的球面为排气面, 圆弧K3H3在底面圆B3上的圆心角小于90度,L3I3J3的球面为进气面,I3J3的位置是当转子2由图5所示纸面位置转到如图13所示的垂直于纸面位置时,转子2平板右侧平面的位置。整个壳体1关于球台中心O3对称。
图12中示出了垫块5的形状。垫块5是一段圆环,其外侧面A4是半径与壳体1空心圆环E3外径相等的柱面,内侧面B4是半径与壳体1球面F3半径相等的球面,两腰部C4和D4是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面,垫块5的厚度与叶片3厚度相同。垫块5形状为轴对称。
如图6所示,本发明球型叶片式压缩机装配好后,各部件的中心O1、O2、O3重合。本发明的结构如图13所示,转子2位于中心,壳体1位于外部,叶片3位于转子2的两侧,并安放在壳体1对角的的空心圆环(导向槽)内,与转子2成一个角度,叶片3与转子2的圆台侧面相切,密封条4位于转子2和叶片3之间,其平面一侧与转子2 贴合,柱面一侧则与叶片3贴合,垫块5位于壳体1对角的的空心圆环内,正好填满由叶片3,转子2和密封条4形成的空缺。
图1和图2所示为本发明的叶片3的形状。叶片3近似半圆形,共有相同的两片,其中一片A1和B1是平行的平面,叶片3宽度与图8壳体1的空心圆环宽度相等,C1是中心为O1半径与壳体1柱面E3半径相同的柱面,D1是球心为O1半径与转子2球台C2半径相同的球面,E1是柱面,E1柱面以过球心的对称轴为中心轴,以O1K1为半径。
图3和图4所示为本发明的密封条4的形状。密封条4共有相同的两条,其中一条上侧是一半径与叶片3柱面E1半径相等的柱面,下侧是平面,球心O1与该平面的垂直距离为图5转子2平板厚度的一半,G1是中心为O1半径与图5转子2柱面P2半径相等的柱面,F1是球心为O1半径与图8壳体1球面F3半径相等的球面,H1和I1两个面是平行的平面,宽度与叶片3宽度相等。叶片3和密封条4均为轴对称。
图5和图6所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是一块平板,平板中间两腰处是两个完全相同的圆台,其中一个圆台下底B2是以K2L2为直径的圆面,上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条4中间G1半径相同的阴圆柱P2,G2和H2是两相同的圆台侧面,两圆台侧面G2和H2的空间位置以如下而定:保证装配好后两圆台侧面G2和H2和相应的壳体1圆环平行平面C3和D3相贴合, A2和B2是平行的圆平面, I2和J2是平行的平板平面,E2和F2是球心为O2半径与壳体1球面F3半径相同的球面,球面E2和F2位于平面I2和J2之间,整个转子2不仅关于球台中心O2对称,也是轴对称。
图7,图8和图9所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面,厚度与转子2的宽度K2M2相等,A3和B3是平行的圆平面,球面F3以O3为球心,半径与转子2左右外侧E2和F2球面的半径相等,壳体1球面的对角是一空心圆环,圆环宽度与叶片3厚度相等,C3和D3是平行的圆平面,E3是中心为O3的柱面,其外径与叶片3柱面C1的外经相等,且大于壳体1球面F3的外径,圆环平行的C3和D3两平面的空间位置以如下而定:保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子2两圆台侧面G2和H2相贴合,L3I3J3的球面为进气面,圆弧I3J3的位置是当转子2由图5所示纸面位置转到如图13所示的垂直于纸面位置时,转子2平板右侧平面的位置。K3G3H3的球面为排气面,圆弧K3H3在底圆面B3上的圆心角小于90度,圆弧G3H3所在的过球心O3的平面垂直于底圆面B3。整个壳体1关于球台中心O3对称。
图12中5 所示为本发明的垫块5的形状。垫块5是一段圆环,共有相同的两条,其中一条外侧A4是半径与壳体1对角圆环E3外径相等的柱面,内测B4是半径与壳体1球面F3半径相等的球面,厚度与转子2平板厚度相等,两腰部C4和D4是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面。垫块5形状为轴对称。
本发明的运行工作原理如下:
如图16 ,在压缩机的一端,转子2,叶片3,密封条4和壳体1将气腔分割成三个各自独立的密封腔Q1,Q2和Q3。当转子2自图10或6a 位置顺时针旋转时,腔Q2开始吸气,Q3为吸气腔,Q1为压缩腔,如图15。转子2顺时针继续旋转,吸气腔Q2和Q3不断扩大,压缩腔Q1不断缩小 。当转到图13或图16 位置时,吸气腔Q3达到最大。这时,吸气腔Q2及Q3和压缩腔Q1仍保持隔离。当转子2继续旋转时,腔Q3开始压缩,这时腔Q2仍为吸气腔,腔Q1仍为压缩腔。当转子2继续旋转至图17位置时,压缩腔Q1开始排气 。当转子2转到图10或6a 位置时,腔Q1气体排尽,这时腔Q2仍为吸气腔,腔Q3仍为压缩腔。当转子2继续旋转,新的吸气腔开始吸气,腔Q2还在吸气,腔Q3还在压缩。当转子2又转到图16 位置时,吸气腔Q2达到最大,继而开始压缩,这时,新的吸气腔仍在吸气,腔Q3仍在压缩。如此周而复始。在压缩机的另一端,情况也和这一端完全相同。
与发明人之前的专利申请(专利申请号为200810063748.0)相比,密封条由四条变为两条,与一个叶片相配的密封条由左右分开的两条变为一整条,这样不仅简化了结构,而且提高了密封效果和可靠性。同时,转子中间由球面变为准圆台,使转子中间体积更小,空间更大。从而使比排量大幅度增加。
上述实施例用来解释说明本发明,而不是对本方面进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种壳配气式球形叶片压缩机,其特征在于,它包括壳体(1)、转子(2)、两个叶片(3)、两个密封条(4)和两个垫块(5);转子(2)位于中心,壳体(1)位于外部,两个叶片(3)分别位于转子(2)的两侧,并安放在壳体(1)对角的的空心圆环(即导向槽)内,与转子(2)成一个角度,该角度的正切为壳体(1)高度与壳体(1)底圆直径之比;叶片(3)的一个平面与转子(2)的圆台侧面相切,密封条(4)位于转子(2)和叶片(3)之间,其平面一侧与转子(2)的一个平面贴合,柱面一侧则与叶片(3)的柱面E1贴合,垫块(5)位于壳体(1)对角的的空心圆环内,正好填满由叶片(3)、转子(2)和密封条(4)形成的空缺。
2.根据权利要求1所述壳配气式球形叶片压缩机,其特征在于,所述叶片(3)由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成,其中,柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体(1)的空心圆环的柱面E3的半径相同的柱面,柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面,点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点;两个平面A1和B1平行,连接柱面C1和E1;两平行平面A1和B1的距离为叶片(3)厚度,叶片(3)厚度与壳体(1)的空心圆环宽度相等;O1K1的长度为转子(2)平板厚度的一半和密封条的高度之和;
所述密封条(4)上侧是一中心为球心O1、半径与叶片(3)柱面E1半径相等的柱面,下侧是一平面,球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子(2)平板厚度的一半,柱面G1是中心为O1、半径与转子(2)柱面P2半径相等的柱面,球面F1是球心为O1、半径与壳体(1)球面F3半径相等的球面,平面H1和I1平行,宽度(即平面H1和I1的距离)与叶片(3)的厚度相等;叶片(3)和密封条(4)均为轴对称;
所述转子(2)当中是一块平板,G2和H2是两相同的准圆台部分侧面,位于平板中间两腰处,其中一个准圆台下底为B2,上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条(4)中间G1半径相同的阴圆柱面P2, A2和B2是半径相等的平行的圆平面,I2和J2是平行的平板平面,E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面,位于平面I2和J2之间,两平行平面I2和J2的距离为转子(2)平版厚度,K2M2的直线段长度为转子(2)的宽度,整个转子(2)不仅关于中心O2对称,也是轴对称;
所述壳体(1)是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面,厚度与转子(2)的宽度K2M2相等,顶面A3和底面B3是半径相等的平行的圆平面,球面F3是以O3为球心,半径与转子(2)左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面,壳体1球面的对角是一空心圆环,空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的平面圆环,E3是中心轴通过O3的柱面,位于壳体的对角线上,空心圆环平行的两平面C3和D3的空间位置以如下而定:保证装配好后C3和D3两平面与相应的转子(2)两圆台侧面G2和H2分别贴合,K3G3H3的球面为排气面,圆弧K3H3在底圆面B3上的圆心角小于90度,圆弧G3H3所在的过球心O3的平面垂直于底圆面B3;底L3I3J3的球面为进气面,I3J3的位置是当转子(2)由纸面位置转到垂直于纸面位置时,转子(2)平板右侧平面的位置;整个壳体(1)关于球台中心O3对称;
所述垫块(5)是一段圆环,其外侧面A4是半径与壳体(1)空心圆环E3外径相等的柱面,内侧面B4是半径与壳体(1)球面F3半径相等的球面,两腰部C4和D4是半径与叶片(3)底面柱面E1的半径相等的柱面,垫块(5)的厚度与叶片(3)厚度相同;垫块(5)形状为轴对称;
当所述壳配气式球形叶片压缩机输入力矩时,低压气体从壳体(1)的球面L3I3J3的进气面吸入,高压气体从壳体(1)的球面K3G3H3的排气面排出到负载。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150211 Termination date: 20181230 |