CN109611337A - 一种滚动转子式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚动转子式压缩机，属压缩机技术领域，其特征是偏心轮轴上设有排气通道，滚动转子的圆柱面上设有排气孔，滚动转子的端面嵌有圆柱形键，气缸前端盖上设有排气口，气缸前端盖内侧面设有径向键槽。偏心轮轴上的排气通道将偏心轮轴偏心部分的柱面和靠气缸前端盖的端面连通。偏心轮轴的一个旋转周期内，在压缩时，偏心轮轴上的排气通道、滚动转子上的排气孔和气缸前端盖上的排气口不连通；在排气时，偏心轮轴上的排气通道、滚动转子上的排气孔和气缸端盖上的排气口相连通。本发明的效果和益处是使得滚动转子式压缩机通过滚动转子、偏心轮轴和气缸前端盖相互位置的改变来控制排气，省去了排气阀，减少易损件的同时降低了噪音。

Description

一种滚动转子式压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种滚动转子式压缩机。
背景技术
滚动转子式压缩机具有结构简单、易于加工的特点，常被用作制冷空调压缩机。传统的滚动转子式压缩机的工作原理是，气缸内腔壁面、滚动转子外壁和滑片构成封闭的气缸容积，即基元容积，其容积大小随滚动转子转角变化，容积内气体的压力则随基元容积的大小而改变，从而完成压缩机的工作过程。
传统的滚动转子式压缩机通过簧片排气阀进行排气。在工作过程中，簧片排气阀与阀座频繁碰撞，产生噪音的同时导致阀片疲劳破坏。
发明内容
为了克服传统滚动转子式压缩机噪音大、簧片排气阀易损坏的不足，本发明提供了一种依靠滚动转子、偏心轮轴和气缸前端盖相互位置的改变来控制排气的滚动转子式压缩机，从而摒弃了簧片排气阀的结构，也就不存在阀片与阀座频繁碰撞，产生噪音并导致疲劳破坏的技术问题。
本发明所采用的技术方案是：一种滚动转子式压缩机，包括气缸体、滚动转子、偏心轮轴、吸气口、弹簧、滑片、气缸前端盖、气缸后端盖，其特征在于：滚动转子的圆柱面上设有排气孔，滚动转子的端面嵌有圆柱形键，偏心轮轴的偏心部分设有连通柱面和靠气缸前端盖的端面的排气通道，气缸前端盖上设有排气口，气缸前端盖内侧面设有径向键槽，圆柱形键***径向键槽内。
进一步的，气缸体靠气缸前端盖侧嵌有定位销，气缸前端盖内侧面设有定位孔。
工作时，电机驱动偏心轮轴进行转动，而嵌在滚动转子上的圆柱形键的运动因被限制在径向键槽内，使得滚动转子有了相对于偏心轮轴的围绕偏心轮轴偏心部分轴心的相对转动，而气缸前端盖是静止的，最终达到排气通道、排气孔和排气口的相对位置在一个转动周期内不断发生有规律的变化。在压缩过程，排气通道、排气孔和排气口不相连通，保证了压缩的进行。在压缩终了时，排气通道、排气孔和排气口刚好相互连通，保证了排气的进行。通过定位销和定位孔的配合，保证了气缸体和气缸前端盖在实际装配中的相对位置与设计值一致。
具体设计参数为：
径向键槽的最内端离气缸前端盖圆心的距离小于偏心轮轴偏心部分柱面上的点到转动圆心的最短距离，径向键槽的最外端离气缸前端盖圆心的距离等于气缸体的内腔半径，也就是说径向键槽的长度要确保滚动转子能在气缸内旋转一周。当滚动转子外圆柱面与气缸体内腔柱面切点的法线与径向键槽平行时，若该切点远离径向键槽，则圆柱形键运动到径向键槽槽体的内边缘；若该切点靠近径向键槽，则圆柱形键运动到径向键槽槽体的外边缘。
排气通道的入口为位于偏心轮轴的偏心部分的柱面上的条状弧形沉槽，排气通道的出口为位于偏心轮轴的偏心部分的靠气缸前端盖的端面上的与转轴同心的条状弧形沉槽。排气通道的进出口设置为条状可让压缩机有足够的时间进行排气。
将偏心轮轴转动圆心和偏心轮轴偏心部分柱面上离偏心轮轴转动圆心最远的点的连线定义为基准线；排气通道出口弧形沉槽沿转动方向的止点与偏心轮轴转动圆心形成的连线和基准线的夹角为40～90°，排气通道出口弧形沉槽沿转动反方向的止点与偏心轮轴转动圆心形成的连线和基准线的夹角为20°；排气通道入口弧形沉槽沿转动方向的止点与偏心轮轴转动圆心形成的连线和基准线的夹角为35～85°。
排气通道入口弧形沉槽的中心线到气缸后端盖的距离和滚动转子上排气孔圆心到气缸后端盖的距离相等，以保证偏心轮轴在转动过程中，能实现排气通道入口和排气孔的连通。
排气口圆心与气缸前端盖中心的连线和径向键槽槽体所在直线夹角为135°。
排气口圆上的点到气缸前端盖中心的最小距离和排气通道出口弧形沉槽的内侧圆弧的半径相等，以保证在偏心轮轴转动过程中，能实现排气通道出口和排气口的连通。
排气口圆上的点到气缸前端盖中心的最大距离小于偏心轮轴偏心部分柱面上的点到转动圆心的最短距离加上滚动转子的厚度，即保证在不经过排气通道的情况下，气缸体内腔不会和排气口连通。
圆柱形键圆心与滚动转子圆心所形成的连线和排气孔圆心与滚动转子圆心形成的连线夹角为165°。
圆柱形键的直径与径向键槽的宽度一致，以保证圆柱形键在径向键槽内的运动被严格限制在一根线上。
通过以上的设计方案，最终使得偏心轮轴上的排气通道、滚动转子上的排气孔和气缸前端盖上的排气口在需要压缩时不连通，在需要排气时候连通。
与现有技术相比，改变了现有滚动转子式压缩机排气***的结构，现有技术排气口是设计在气缸体的侧棱上，并且需要排气阀进行排气，而本发明的排气口设置在气缸前端盖上，并通过在偏心轮轴的一个旋转周期内，排气通道、排气孔和排气***替性连通与断开来实现排气。
本发明的有益效果是，采用上述技术方案，滚动转子式压缩机通过滚动转子、偏心轮轴和气缸前端盖相互位置的改变控制排气，省去了簧片排气阀，减少了易损件的同时降低了噪音。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是滚动转子与偏心轮轴相对滑移的结构示意图。
图3是气缸前端盖内侧面图。
图4是偏心轮轴示意图。
图5是偏心轮轴的端面图。
图6是偏心轮轴的立面图。
图7是滚动转子的立面图。
图8是滚动转子的端面图。
图9是吸气及压缩过程示意图。
图10是吸气及排气过程示意图。
图11是排气结束示意图。
图中：1.气缸前端盖，2.排气口，3.吸气腔，4.吸气口，5.滑片，6.弹簧，7.压缩腔，8.排气孔，9.气缸后端盖，10.气缸体，11.排气通道，12.定位销，13.圆柱形键，14.滚动转子，15.偏心轮轴，16.径向键槽，17.定位孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
请参阅附图1所示的发明的结构示意图，滚动转子式压缩机主要由气缸体10、滚动转子14、偏心轮轴15、吸气口4、弹簧6、滑片5、气缸前端盖1、气缸后端盖9、滚动转子14柱面上的排气孔8、嵌在滚动转子14端面的圆柱形键13、连通偏心轮轴15的偏心部分的柱面和靠气缸前端盖1的端面的排气通道11、气缸前端盖1上的排气口2、气缸前端盖1内侧面的径向键槽16和定位孔17(见图3)、气缸体10靠气缸前端盖1侧的定位销12组成。
工作时，电机驱动偏心轮轴15进行转动，而嵌在滚动转子14上的圆柱形键13的运动因被限制在一根线上，使得滚动转子14有了相对于偏心轮轴15的围绕偏心轮轴15偏心部分轴心的相对转动，而气缸前端盖1是静止的，这最终使得偏心轮轴15上的排气通道11、滚动转子14上的排气孔8和气缸前端盖1上的排气口2的相对位置在偏心轮轴15的一个转动周期内有规律变化。
请参阅附图2所示，B代表滚动转子14的端面上的点，A代表偏心轮轴15偏心部分端面上的点，它们相互接触。B点是被限制在直槽的方向上运动的；A点随偏心轮轴15转动，它的位置并不一直保持在直槽的方向上，也就是A、B点随着偏心轮轴15的转动会分开，代表滚动转子14和偏心轮轴15产生滑移，即滚动转子14会产生相对于偏心轮轴15的围绕偏心轮轴15偏心部分轴心的相对转动。
请参阅附图3所示的气缸前端盖内侧面示意图。在气缸前端盖1的内侧面设置有径向键槽16，径向键槽16用于将滚动转子14的运动限制在一根线上，迫使滚动转子14在偏心轮轴15转动时，产生相对于偏心轮轴15的围绕偏心轮轴15偏心部分轴心的相对转动，实现滚动转子14上的排气孔8和偏心轮轴15上的排气通道11周期性的连通与断开。
径向键槽16的最内端离气缸前端盖1圆心的距离R2小于偏心轮轴15偏心部分柱面上的点到转动圆心的最短距离L1(见图5)，即R2＜L1，径向键槽16的最外端离气缸前端盖1圆心的距离R3等于气缸体10(见图1)的内腔半径，也就是说径向键槽16的长度要确保滚动转子14能在气缸内旋转一周。当滚动转子14外圆柱面与气缸体10内腔柱面切点的法线与径向键槽16平行时，若该切点远离径向键槽16，则圆柱形键13运动到径向键槽16槽体的内边缘；若该切点靠近径向键槽16，则圆柱形键13运动到径向键槽16槽体的外边缘。
排气口2圆心与气缸前端盖1中心的连线m和径向键槽16槽体所在直线n的夹角θ＝135°。
排气口2圆上的点到气缸前端盖1中心的最小距离R1和排气通道11出口弧形沉槽的内侧圆弧的半径R5(见图5)相等，即R1＝R5，以保证在偏心轮轴15转动过程中，能实现排气通道11出口和排气口2的连通。
排气口2圆上的点到气缸前端盖1中心的最大距离为R4，需满足R4＜L1+δ(见图5、图7)，即保证在不经过排气通道11的情况下，气缸体10(见图1)内腔不会和排气口2连通。
请参阅附图4所示偏心轮轴示意图。在偏心轮轴15上设有排气通道11，排气通道11连通偏心轮轴15的偏心部分的柱面和靠气缸前端盖1的端面，排气通道11的入口为位于偏心轮轴15的偏心部分的柱面上的条状弧形沉槽。排气通道11的出口为位于偏心轮轴15的偏心部分的靠气缸前端盖1的端面上的与转轴同心的条状弧形沉槽。排气通道11的进出口设置为条状可让压缩机有足够的时间进行排气。
请参阅附图5所示的偏心轮轴的端面图。将偏心轮轴15转动圆心和偏心轮轴偏心部分柱面上离偏心轮轴15转动圆心最远的点的连线定义为基准线q；排气通道11出口弧形沉槽沿转动方向的止点与偏心轮轴15转动圆心形成的连线h和基准线q的夹角γ＝40°，排气通道11出口弧形沉槽沿转动反方向的止点与偏心轮轴15转动圆心形成的连线g和基准线q的夹角α＝20°；排气通道11入口弧形沉槽沿转动方向的止点与偏心轮轴15转动圆心形成的连线k和基准线q的夹角β＝35°。
请参阅附图6所示的偏心轮轴的立面图和图7所示的滚动转子的立面图。排气孔8圆心到气缸后端盖的距离L2和排气通道11入口弧形沉槽的中心线到气缸后端盖9(见图1)的距离L3相等，即L2＝L3，以保证偏心轮轴15在转动过程中，能实现排气通道11入口和排气孔8的连通。
请参阅附图8所示的滚动转子端面图。圆柱形键13圆心与滚动转子14圆心所形成的连线e和排气孔8圆心与滚动转子14圆心形成的连线f的夹角ψ＝165°。
图9是吸气及压缩过程示意图。当滚动转子14越过吸气口4时，一个工作周期开始，压缩机开始进行压缩及新一轮吸气。此过程滚动转子14上的排气孔8、偏心轮轴15上的排气通道11、气缸前端盖1上的排气口2不相连通，吸气腔3通过容积不断增大进行吸气，压缩腔7通过容积不断减小进行压缩。
图10是吸气及排气过程示意图。压缩终了时，滚动转子14上的排气孔8、偏心轮轴15上的排气通道11、气缸前端盖1上的排气口2开始连通，排气开始。此过程中，吸气腔3进一步增大进行吸气。
图11是排气结束示意图。压缩机在旋转至排气孔8、排气通道11和排气口2不再相互连通后，排气结束。当滚动转子14进一步越过吸气口4时，吸气结束，压缩机进入下一工作周期。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换，尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (11)

1.一种滚动转子式压缩机，包括气缸体、滚动转子、偏心轮轴、吸气口、弹簧、滑片、气缸前端盖、气缸后端盖，其特征在于：所述的滚动转子的圆柱面上设有排气孔，滚动转子的端面嵌有圆柱形键，所述的偏心轮轴的偏心部分设有连通柱面和靠气缸前端盖的端面的排气通道，所述的气缸前端盖上设有排气口，气缸前端盖内侧面设有径向键槽，所述的圆柱形键***径向键槽内。
2.根据权利要求1所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：所述的圆柱形键的直径与径向键槽的宽度一致。
3.根据权利要求2所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：所述的径向键槽的最内端离气缸前端盖圆心的距离小于偏心轮轴偏心部分柱面上的点到转动圆心的最短距离，径向键槽的最外端离气缸前端盖圆心的距离等于气缸体的内腔半径。
4.根据权利要求3所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：当滚动转子外圆柱面与气缸体内腔柱面切点的法线与径向键槽平行时，若该切点远离径向键槽，则圆柱形键运动到径向键槽槽体的内边缘；若该切点靠近径向键槽，则圆柱形键运动到径向键槽槽体的外边缘。
5.根据权利要求1所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：所述的排气通道的出口为位于偏心轮轴偏心部分的靠气缸前端盖的端面上的与转轴同心的条状弧形沉槽，所述的排气通道的入口为位于偏心轮轴偏心部分的柱面上的条状弧形沉槽。
6.根据权利要求1所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：所述的排气口圆心与气缸前端盖中心的连线和径向键槽槽体所在直线夹角为135°，排气口圆上的点到气缸前端盖中心的最小距离和排气通道出口弧形沉槽的内侧圆弧的半径相等，排气口圆上的点到气缸前端盖中心的最大距离小于偏心轮轴偏心部分柱面上的点到转动圆心的最短距离与滚动转子厚度的和。
7.根据权利要求2所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：所述的圆柱形键圆心与滚动转子圆心所形成的连线和滚动转子柱面上排气孔圆心与滚动转子圆心形成的连线夹角为165°。
8.根据权利要求5所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：将偏心轮轴转动圆心和偏心轮轴偏心部分柱面上离偏心轮轴转动圆心最远的点的连线定义为基准线；排气通道出口弧形沉槽沿转动方向的止点与偏心轮轴转动圆心形成的连线和基准线的夹角为40～90°，排气通道出口弧形沉槽沿转动反方向的止点与偏心轮轴转动圆心形成的连线和基准线的夹角为20°；排气通道入口弧形沉槽沿转动方向的止点与偏心轮轴转动圆心形成的连线和基准线的夹角为35～85°。
9.根据权利要求7或8所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：排气通道入口弧形沉槽的中心线到气缸后端盖的距离和滚动转子上排气孔圆心到气缸后端盖的距离相等。
10.根据权利要求1至8任一权利要求所述的一种滚动转子式压缩机，其特征在于：气缸体靠气缸前端盖侧嵌有定位销，气缸前端盖内侧面设有定位孔。
11.根据权利要求1所述的一种滚动转子式压缩机压缩排气的过程，其特征在于：工作时，电机驱动偏心轮轴转动，嵌在滚动转子上的圆柱形键的运动因被限制在径向键键槽内，使得滚动转子有了围绕偏心轮轴偏心部分轴心的相对转动，而气缸前端盖是静止的，最终达到排气通道、排气孔和排气口的相对位置在一个转动周期内不断发生变化，在压缩过程，由于排气通道、排气孔和排气口不相连通，保证了压缩的进行，在压缩终了时，排气通道、排气孔和排气口刚好相互连通，保证了排气的进行。
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