CN103671111A - 一种叶片气体压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叶片气体压缩机,它包括壳体、转子、叶片、密封条和、垫块,转子位于中心,壳***于外部,叶片安放在壳体对角的空心圆环内,同时也位于转子的槽内,并与转子成一个角度,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,其平面一侧与转子贴合,圆台面一侧则与叶片的圆台面E1贴合,垫块位于壳体对角的空心圆环内,正好填满由壳体、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;排量大,压力高,效率高;比功率大;结构紧凑,加工相对容易;成本较低;不易磨损,寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机,尤其涉及一种叶片气体压缩机。
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。这种形式压缩机暨真空泵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,致使压缩机暨真空泵整体磨损快,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,虽然有双叶片式压缩机,但由于只有两片叶片,排量脉动较大,排量也欠大。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能实现大排量,排量脉动又小,全部密封处又均为面密封,且不易磨损的叶片气体压缩机。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种叶片气体压缩机,包括壳体、转子、叶片、密封条和、垫块,转子位于中心,壳***于外部,叶片安放在壳体对角的空心圆环内,同时也位于转子的槽内,并与转子成一个角度,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 贴合,圆台面一侧则与叶片 的圆台面E1贴合,垫块位于壳体对角的空心圆环内,正好填满由壳体、叶片、转子和密封条形成的空缺。
在上述的一种叶片气体压缩机中,所述叶片为四分之一圆形,共有相同的四片,其中一片叶片由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成;其中,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,D1是球心为O1半径与转子球台C2半径相同的球面,E1和J1是圆台面,其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1,M1R1和N1S1则是其侧面母线;两个平面A1和B1平行;两平行平面A1和B1的距离为叶片的厚度,叶片厚度与壳体的空心圆环宽度相等;
所述密封条共有相同的八条,其中一条E1侧是圆台面,其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1,P1R1和N1S1则是其侧面母线,K1侧是平面,过球心O1的轴线与该平面平行,其垂直距离为转子正交的十字板板厚的一半,G1是球心为O1半径与转子中心球台C2半径相等的球面,F1是球心为O1半径等于转子线段O2M2的球面,H1和I1两个面是平行的平面,其半长OP1与壳体柱面F3半径相等,宽度与叶片宽度相等,R1和S1是两斜度与面D3对于B3的斜度相等的斜面,密封条的宽度与叶片厚度相等;叶片和密封条均为轴对称;
所述转子当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台,球台中间如同对称***一正交的十字板,鼓形球台两头是两个相同的空心圆台,A2和B2是平行的圆平面,R2和S2也是平行的圆平面,C2和D2是球心为O2的球面,I2和J2是相互垂直的两平面,一个叶片和两条密封条 垂直安放在I2和J2之间的凹槽内,正好完全密合,E2和F2是中心轴过O2半径与壳体柱面F3半径相同的柱面,G2和H2是两个相同的空心圆台部分侧面,一侧圆台上下两底分别是圆平面A2和圆平面R2, 另一侧圆台上下两底分别是圆平面B2和圆平面S2,K2M2的直线段长度为转子的宽度,两圆台侧面G2和H2和相应的壳体 空心圆环平行平面C3和D3相贴合,整个转子不仅关于球台中心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,A3和B3是两个半径相等的平行的圆平面,F3是柱面,其中心轴过O3,半径与转子左右外侧E2和F2柱面的半径相等,壳体柱面的对角是一空心圆环,圆环宽度与叶片厚度相等,空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的圆环平面,E3是中心轴通过O3的柱面,位于壳体的对角线上,其外径与叶片柱面C1的外径相等,且大于壳体柱面F3的外径,圆环平行的C3和D3两平面与相应的转子两空心圆台侧面G2和H2相贴合,整个壳体关于球台中心O3对称;
所述垫块是一段圆环,共有相同的四条,其中一条外侧A4是半径与壳体对角圆环E3外径相等的柱面,内侧B4是半径等于转子线段O2M2的球面,其上下厚度与转子正交的十字板宽度K2M2相等,两腰部C4和D4是圆台面,该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1,M1P1则是其侧面母线,垫块形状为轴对称。
本发明具有的优点是:
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是本发明的叶片和密封条形状示意图;
图2是图1的左视图;
图3是图1的S向和T向示意图;
图4是本发明的转子形状示意图;
图5是图4的W-W剖面示意图;
图6是本发明的壳体的俯视图;
图7是本发明的壳体的主视图;
图8是图7的M-M剖面示意图;
图9是本发明的整体结构示意图;
图10是图9的K向示意图;
图11是图9的N-N剖面示意图;
图12是本发明的运行原理示意图;
图13是图12的U-U剖面示意图;
图14是本发明的工作过程原理示意图;
图15是图12的V-V剖面示意图;
图16是本发明的工作过程原理示意图。
图中:1.壳体,2.转子,3.叶片,4.密封条,5垫块。
具体实施方式
本发明的结构如图12所示,转子2位于中心,壳体1位于外部,叶片3安放在壳体1对角的空心圆环(导向槽)内,同时也位于转子2的槽内,并与转子2成一个角度,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和叶片之间,其平面一侧与转子2贴合,圆台面一侧则与叶片3的圆台面E1贴合,垫块5位于壳体1对角的空心圆环内,正好填满由壳体1,叶片3,转子2和密封条4形成的空缺。
图1和图3所示为本发明的叶片3和密封条4的形状。叶片3为四分之一圆形或近似四分之一圆形,共有相同的四片,其中一片叶片3由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成;其中,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,D1是球心为O1半径与图5转子2球台C2半径相同的球面,E1和J1是圆台面,其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1,M1R1和N1S1则是其侧面母线;两个平面A1和B1平行;两平行平面A1和B1的距离为叶片3的厚度,叶片3厚度与图7壳体1的空心圆环宽度相等。
密封条4共有相同的八条,其中一条E1侧是圆台面,其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1,P1R1和N1S1则是其侧面母线, K1侧是平面,过球心O 1的轴线(如图1所示)与该平面平行,其垂直距离为图4转子2正交的十字板板厚的一半,G1是球心为O1半径与图5转子2中心球台C2半径相等的球面,F1是球心为O1半径等于图4转子2线段O2M2的球面,H1和I1两个面是平行的平面,其半长OP1与图7壳体(1)柱面F3半径相等,宽度与叶片3宽度相等, R1和S1是两斜度与图7中面D3对于B3的斜度相等的斜面。密封条4的宽度(即平面H1和I1的距离)与叶片3厚度相等;叶片3和密封条4均为轴对称。
图4和图5所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台,球台中间如同对称***一正交的十字板,鼓形球台两头是两个相同的空心圆台,A2和B2是平行的圆平面,R2和S2也是平行的圆平面,C2和D2是球心为O2的球面,I2和J2是相互垂直的两平面,将图1的整个图形,即一个叶片3和两条密封条4垂直安放在I2和J2之间的凹槽内,正好完全密合,E2和F2是中心轴过O2半径与壳体1柱面F3半径相同的柱面,G2和H2是两个相同的空心圆台部分侧面,一侧圆台上下两底分别是圆平面A2和圆平面R2, 另一侧圆台上下两底分别是圆平面B2和圆平面S2,K2M2的直线段长度为转子2的宽度,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空心圆环平行平面C3和D3相贴合,整个转子2不仅关于球台中心O2对称,也是轴对称。
图6、图7和图8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是两个半径相等的平行的圆平面,F3是柱面,其中心轴过O3,半径与转子2左右外侧E2和F2柱面的半径相等,壳体1柱面的对角是一空心圆环,圆环宽度与叶片3厚度相等,空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的圆环平面,E3是中心轴通过O3的柱面,位于壳体1的对角线上,其外径与叶片3柱面C1的外径相等,且大于壳体1柱面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2两空心圆台侧面G2和H2相贴合,L3I3J3的球面为进气面,I3J3的位置是当转子2转到图14所示位置时腔Q4和Q5之间的转子2平板靠Q5侧平面的位置,K3G3H3的球面为排气面,G3H3的位置视排气压力而定。整个壳体1关于球台中心O3对称。
图11中5 所示为本发明的垫块5的形状。垫块5是一段圆环,共有相同的四条,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是半径等于图4转子2线段O2M2的球面,其上下厚度与转子2正交的十字板宽度K2M2相等,两腰部C4(和D4)是圆台面,该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1(如图1所示),M1P1则是其侧面母线,垫块5形状为轴对称。
本发明的运行工作原理如下:
如图14,在压缩机的一端,转子2、叶片3、密封条4和壳体1将气腔分割成五个各自独立的密封腔Q1、Q2、Q3、Q4和Q5。
当转子2自图13 位置顺时针旋转时,腔Q2开始吸气,Q3和Q4为吸气腔,Q5和Q1为压缩腔。
当转子2转到图14位置时,吸气腔Q4达到最大。这时,吸气腔Q2、Q3及Q4和压缩腔Q5和Q1仍保持隔离。转子2顺时针继续旋转,腔Q4开始压缩,吸气腔Q2和Q3不断扩大,压缩腔Q5和Q1不断缩小。
当转到图15位置时,腔Q1气体排尽。当转子2继续旋转时,新的吸气腔开始吸气,吸气腔Q2和Q3仍在不断扩大,腔Q4和Q5仍在不断压缩。当转子2继续旋转至排气位置时,压缩腔Q5开始排气。
当转子2转到图16位置时,吸气腔Q3达到最大,继而排气。
当转子2继续转到图13位置时,腔Q5气体排尽。当转子2再转到图14位置时,吸气腔Q2达到最大。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。
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)
1.一种叶片气体压缩机,其特征在于,包括壳体(1)、转子(2)、叶片(3)、密封条(4)和垫块(5)等,转子(2)位于中心,壳体(1)位于外部,叶片(3)安放在壳体(1)对角的空心圆环内,同时也位于转子(2)的槽内,并与转子(2)成一个角度,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)和叶片之间,其平面一侧与转子(2) 贴合,圆台面一侧则与叶片(3) 的圆台面E1贴合,垫块(5)位于壳体(1)对角的空心圆环内,正好填满由壳体(1)、叶片(3)、转子(2)和密封条(4)形成的空缺。
2.根据权利要求1所述的一种叶片气体压缩机,其特征在于,所述叶片(3)为四分之一圆形,共有相同的四片,其中一片叶片(3)由两个平面A1、B1和柱面C1、球面D1及两圆台面E1、J1围合而成;其中,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,D1是球心为O1半径与转子(2)球台C2半径相同的球面,E1和J1是圆台面,其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和直线M1N1,M1R1和N1S1则是其侧面母线;两个平面A1和B1平行;两平行平面A1和B1的距离为叶片(3)的厚度,叶片(3)厚度与壳体(1)的空心圆环宽度相等;
所述密封条(4)共有相同的八条,其中一条E1侧是圆台面,其上底面和下底面的直径分别是直线R1S1和P1Q1,P1R1和N1S1则是其侧面母线,K1侧是平面,过球心O1的轴线与该平面平行,其垂直距离为转子(2)正交的十字板板厚的一半,G1是球心为O1半径与转子(2)中心球台C2半径相等的球面,F1是球心为O1半径等于转子(2)线段O2M2的球面,H1和I1两个面是平行的平面,其半长OP1与壳体(1)柱面F3半径相等,宽度与叶片(3)宽度相等, R1和S1是两斜度与面D3对于B3的斜度相等的斜面,密封条(4)的宽度与叶片(3)厚度相等;叶片(3)和密封条(4)均为轴对称;
所述转子(2)当中是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球台,球台中间如同对称***一正交的十字板,鼓形球台两头是两个相同的空心圆台,A2和B2是平行的圆平面,R2和S2也是平行的圆平面,C2和D2是球心为O2的球面,I2和J2是相互垂直的两平面,一个叶片(3)和两条密封条(4) 垂直安放在I2和J2之间的凹槽内,正好完全密合,E2和F2是中心轴过O2半径与壳体(1)柱面F3半径相同的柱面,G2和H2是两个相同的空心圆台部分侧面,一侧圆台上下两底分别是圆平面A2和圆平面R2, 另一侧圆台上下两底分别是圆平面B2和圆平面S2,K2M2的直线段长度为转子(2)的宽度,两圆台侧面G2和H2和相应的壳体(1) 空心圆环平行平面C3和D3相贴合,整个转子(2)不仅关于球台中心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,A3和B3是两个半径相等的平行的圆平面,F3是柱面,其中心轴过O3,半径与转子(2)左右外侧E2和F2柱面的半径相等,壳体(1)柱面的对角是一空心圆环,圆环宽度与叶片(3)厚度相等,空心圆环的两个侧面C3和D3是平行的圆环平面,E3是中心轴通过O3的柱面,位于壳体(1)的对角线上,其外径与叶片(3)柱面C1的外径相等,且大于壳体(1)柱面F3的外径,圆环平行的C3和D3两平面与相应的转子(2)两空心圆台侧面G2和H2相贴合,整个壳体(1)关于球台中心O3对称;
所述垫块(5)是一段圆环,共有相同的四条,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,内侧B4是半径等于转子(2)线段O2M2的球面,其上下厚度与转子(2)正交的十字板宽度K2M2相等,两腰部C4和D4是圆台面,该圆台面上底面和下底面的直径分别是直线P1Q1和M1N1,M1P1则是其侧面母线,垫块(5)形状为轴对称。
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