TWI681122B - 流體機械 - Google Patents

Abstract

一種流體機械，其包含：本體、兩個第一螺桿、兩個第二螺桿、驅動模組、第一滑動件及第二滑動件。兩個第一螺桿相互嚙合，兩個第二螺桿相互嚙合，而兩個第一螺桿及兩個第二螺桿分別設置於本體中的第一腔室及第二腔室。驅動模組設置於本體中的驅動腔室。第一滑動件的第一缺口鄰近於兩個第一螺桿的一端設置，第二滑動件的第一缺口鄰近於兩個第二螺桿的一端設置。第一滑動件能相對於兩個第一螺桿移動。第二滑動件能相對於兩個第二螺桿移動。流體能進入本體中，並通過兩個第一螺桿及兩個第二螺桿的壓縮/膨脹後向外排出。

Description

流體機械

本發明涉及一種流體機械，特別是一種具有雙段螺桿的流體機械。

現有常見的螺桿式膨脹機或是螺桿式壓縮機，其內部的容積比大多是固定不變，而相關廠商若要更變內部的容積比，則必須請生產廠商到場更換相關構件，並進行相關的調校。

另外，由於現有的螺桿式膨脹機或螺桿式壓縮機，其內部的容積比是固定不變，為此，膨脹機或是壓縮機在不同的使用狀態下，可能無法有效達到最佳的使用效率。

緣此，本發明人乃潛心研究並配合學理的運用，而提出一種設計合理且有效改善上述問題的本發明。

本發明的主要目的在於提供一種流體機械，用以改善現有技術中，膨脹機或是壓縮機的內部容積比不易更變的問題。

為了實現上述目的，本發明提供一種流體機械，其包含：一本體、兩個第一螺桿、兩個第二螺桿、一驅動模組、一第一滑動件及一第二滑動件。本體的內部區隔有一第一腔室、一第二腔室、一驅動腔室、一第一輔助腔室及一第二輔助腔室，第一腔室、第二腔室及驅動腔室彼此相互連通，第一輔助腔室與第一腔室相連通，第二輔助腔室與第二腔室相連通；本體具有一第一通口及一第二通口，第一通口與第一腔室相連通，第二通口與第二腔室相連通。兩個第一螺桿設置於第一腔室，且兩個第一螺桿彼此相互 嚙合；各個第一螺桿的一端鄰近於第一通口設置。兩個第二螺桿設置於第二腔室，且兩個第二螺桿彼此相互嚙合；各個第二螺桿的一端鄰近於第二通口設置。驅動模組設置於驅動腔室，驅動模組與其中一個第一螺桿相連接，驅動模組與其中一個第二螺桿相連接；驅動模組能被控制，以使兩個第一螺桿彼此相互轉動；驅動模組能被控制，以使兩個第二螺桿彼此相互轉動。第一滑動件的一端具有一第一缺口，第一滑動件設置於第一輔助腔室中；第一滑動件連接驅動構件，所述第一滑動件能被其所連接的驅動構件驅動而於第一輔助腔室中移動，據以改變第一缺口相對於各個第一螺桿的位置。第二滑動件的一端具有一第二缺口，第二滑動件設置於第二輔助腔室中；第二滑動件連接驅動構件，所述第二滑動件能被其所連接的驅動構件驅動而於第二輔助腔室中移動，據以改變第二缺口相對於各個第二螺桿的位置。其中，當驅動模組驅動兩個第一螺桿及兩個第二螺桿作動，且一流體通過第一通口進入第一腔室時，流體將被兩個第一螺桿帶動，而由兩個第一螺桿的一端移動至兩個第一螺桿的另一端，並通過驅動腔室後，進入第二腔室，再被兩個第二螺桿帶動，而由兩個第二螺桿的一端移動至兩個第二螺桿的另一端，最後通過第二通口離開本體；其中，所述第一缺口位於所述第一滑動件遠離所述驅動腔室的一端。

本發明的有益效果可以在於：相關人員或是設備可以是依據需求控制第一滑動件、第二滑動件分別或是同時作動，以調整第一缺口、第二缺口分別相對於兩個第一螺桿、第二螺桿的位置，據以改變流體機械內部的容積比。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100‧‧‧流體機械

10‧‧‧本體

101‧‧‧第一通口

102‧‧‧第二通口

103‧‧‧第三通口

10a‧‧‧第一腔室

10b‧‧‧第二腔室

10c‧‧‧驅動腔室

10d‧‧‧第一輔助腔室

10e‧‧‧第二輔助腔室

11‧‧‧第一螺桿

12‧‧‧驅動模組

13‧‧‧第二螺桿

14‧‧‧第一滑動件

141‧‧‧第一缺口

142‧‧‧第一偵測孔

15‧‧‧第二滑動件

151‧‧‧第二缺口

152‧‧‧第二偵測孔

20‧‧‧控制裝置

30‧‧‧第一壓力偵測單元

40‧‧‧第二壓力偵測單元

圖1為本發明的流體機械的第一實施例的側視示意圖。

圖2為本發明的流體機械的前視示意圖。

圖3為本發明的流體機械的第一實施例的方塊示意圖。

圖4為本發明的流體機械的第二實施例的側視示意圖。

圖5為本發明的流體機械的第二實施例的方塊示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之流體機械的實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。又本發明之圖式僅為簡單說明，並非依實際尺寸描繪，亦即未反應出相關構成之實際尺寸，先予敘明。以下之實施方式係進一步詳細說明本發明之觀點，但並非以任何觀點限制本發明之範疇。於以下說明中，如有指出請參閱特定圖式或是如特定圖式所示，其僅是用以強調於後續說明中，所述及的相關內容大部份出現於該特定圖式中，但不限制該後續說明中僅可參考所述特定圖式。

請一併參閱圖1至圖3，圖1為本發明的流體機械的第一實施例的側視示意圖；圖2為本發明的流體機械的第一實施例的前視示意圖；圖3為本發明的流體機械的第一實施例的方塊示意圖。本發明的流體機械100特別是指應用於膨脹機或壓縮機的流體機械，亦即，任何膨脹機或壓縮機若具有本案的專利範圍所界定的技術特徵，則應落入本案的專利範圍中；另外以下說明中所指的流體可以是依據實際需求，為氣體或是液體。

如圖所示，流體機械100包含：一本體10、兩個第一螺桿11、一驅動模組12、兩個第二螺桿13、一第一滑動件14、一第二滑動件15及一控制裝置20。兩個第一螺桿11、驅動模組12、兩個第二螺桿13、第一滑動件14及第二滑動件15設置於本體10中。控 制裝置20電性連接驅動模組12，而控制裝置20能控制驅動模組12作動，控制裝置20可以是整合設置於流體機械100的電腦設備或是各式處理器等，於此不加以限制。

如圖1及圖2所示，本體10的內部區隔有一第一腔室10a、一第二腔室10b、一驅動腔室10c、一第一輔助腔室10d及一第二輔助腔室10e。第一腔室10a、第二腔室10b及驅動腔室10c彼此相互連通，第一輔助腔室10d與第一腔室10a相連通，第二輔助腔室10e與第二腔室10b相連通。關於上述各個腔室的具體外型可以是依據需求變化，於此不加以限制。在本實施例中，是以驅動腔室10c位於第一腔室10a及第二腔室10b之間，但驅動腔室10c的設置位置，不以此為限，在不同的應用中，驅動腔室10c也可以是位於第一腔室10a及第二腔室10b的同一側，而不位於第一腔室10a及第二腔室10b之間。

如圖2所示，在實際應用中，第一輔助腔室10d可以是對應位於第一腔室10a的下方，而第一輔助腔室10d是與第一腔室10a彼此相互連通。於圖中是以第一輔助腔室10d大致位於第一腔室10a的下方為例，但在另一實施例中，第一輔助腔室10d也可以是位於第一腔室10a的上方。相對地，第二輔助腔室10e與第二腔室10b相互連通，且第二輔助腔室10e可以是依據需求對應位於第二腔室10b的下方或上方。

本體10鄰近於第一腔室10a的位置具有一第一通口101，而第一腔室10a能通過第一通口101與外連通。本體10鄰近於第二腔室10b的位置具體一第二通口102，而第二腔室10b能通過第二通口102與外連通。於本實施例圖中，是以第一通口101大致位於本體10的右方，而第二通口102大致位於本體10的上方，但第一通口101及第二通口102設置於本體10的位置不以此為限，可依據需求變化。

兩個第一螺桿11設置於第一腔室10a，兩個第一螺桿11彼此 相互嚙合。在具體的應用中，兩個第一螺桿11可以是具有不相同的齒數配比，各個第一螺桿11的齒間距離可以是依據需求變化，於此不加以限制。各個第一螺桿11的一端是鄰近於第一通口101設置，而通過第一通口101進入第一腔室10a的流體，將可對應進入兩個第一螺桿11彼此相互嚙合的密封齒間中；通過兩個第一螺桿11帶動的流體，則將由兩個第一螺桿11的一端流動至兩個第二螺桿13的另一端，而流體的容積則將對應被膨脹或被壓縮。

驅動模組12設置於驅動腔室10c，驅動模組12與其中一個第一螺桿11相連接，驅動模組12與其中一個第二螺桿13相連接，而驅動模組12能被控制裝置20控制，以使兩個第一螺桿11及兩個第二螺桿13轉動。具體來說，驅動模組12可以包含有馬達及旋轉軸體，旋轉軸體可以與其中一個第一螺桿11及其中一個第二螺桿13相連接。在不同的應用中，驅動模組12也可以是透過齒輪組，而分別與其中一個第一螺桿11及其中一個第二螺桿13相互連接。

兩個第二螺桿13設置於第二腔室10b，且兩個第二螺桿13彼此相互嚙合。在具體的應用中，兩個第二螺桿13可以是具有不相同的齒數配比，各個第二螺桿13的齒間距離可以是依據需求變化，於此不加以限制。兩個第一螺桿11及兩個第二螺桿13的尺寸、彼此相對應的齒數配比等，可依據實際對於壓縮比、膨脹比的需求而進行設計，於此不加以限制。

各個第二螺桿13的一端是鄰近於第二通口102設置。由第一通口101進入的流體，在經過兩個第一螺桿11帶動，而由兩個第一螺桿11的一端流動至兩個第一螺桿11的另一端後，將通過驅動腔室10c，以進入第二腔室10b。進入第二腔室10b的流體，將進入兩個第二螺桿13彼此相互嚙合的密封齒間中；通過兩個第二螺桿13帶動的流體，則將由兩個第二螺桿13的一端流動至兩個第二螺桿13的另一端，而流體的容積則將再次被膨脹或被壓縮， 最後流經兩個第二螺桿13的流體將可通過第二通口102離開本體10。

第一滑動件14設置於第一輔助腔室10d中，第一滑動件14可以是連接有驅動構件(例如活塞構件或是線性滑軌等構件)，而第一滑動件14能被其所連接的驅動構件驅動，以於第一輔助腔室10d中移動(例如線性移動)。第一滑動件14的一端具有一第一缺口141，且第一缺口141與兩個第一螺桿11彼此相互嚙合的部份齒間相互連通。在具體的應用中，控制裝置20可以是控制連接於第一滑動件14的活塞構件或線性滑軌，而控制裝置20能透過控制活塞構件或線性滑軌，以使第一滑動件14於第一輔助腔室10d中移動(例如線性移動)。於本實施例的圖式中，是以第一缺口141位於一第一滑動件14遠離驅動腔室10c，而鄰近於第一通口101的位置為例，但不以此為限；第一缺口141的位置可以是依據第一腔室10a與驅動腔室10c的相對應位置、第一通口101的位置等決定。

如圖1及圖2所示，當控制裝置20控制第一滑動件14於第一輔助腔室10d中移動時，第一缺口141相對於兩個第一螺桿11的位置將對應改變，從而可對應改變通過第一通口101進入兩個第一螺桿11之間的流體的容積，進而可對應改變流體機械100的壓縮比率或是膨脹比率。具體來說，圖1中的第一滑動件14被控制而向圖中左側方向移動時，通過第一通口101而進入兩個第一螺桿11的流體的容積將增加；反之，第一滑動件14被控制向圖1的右側方向移動時，通過第一通口101進入兩個第一螺桿11的流體的容積則將減少。在實際應用中，第一缺口141的外型可以是對應於兩個第一螺桿11的星齒外型設計，於此不加以限制。

第二滑動件15設置於第二輔助腔室10e中，第二滑動件15可以是連接有驅動構件(例如活塞構件或是線性滑軌等構件)，而第二滑動件15能被其所連接的驅動構件驅動，以於第二輔助腔室10e 中移動(例如線性移動)。第二滑動件15的一端具有一第二缺口151，且第二缺口151與兩個第二螺桿13彼此相互嚙合的部份齒間相互連通。在具體的應用中，控制裝置20可以是控制連接於第二滑動件15的活塞構件或線性滑軌，而控制裝置20能透過控制活塞構件或線性滑軌，以使第二滑動件15於第二輔助腔室10e中移動(例如線性移動)。

如圖1及圖2所示，當控制裝置20控制第二滑動件15於第二輔助腔室10e中移動時，第二缺口151相對於兩個第二螺桿13的位置將對應改變，從而可對應改變通過驅動腔室10c進入兩個第二螺桿13之間的流體的容積，進而可對應改變流體機械100的壓縮比率或是膨脹比率。在實際應用中，第二缺口151的外型可以是對應於兩個第二螺桿13的星齒外型設計，於此不加以限制。

在具體的應用中，控制裝置20可以獨立地控制連接第一滑動件14及第二滑動件15的相關構件(例如活塞、線性滑軌等)，而相關人員則可依據需求，通過控制裝置20控制第一滑動件14於第一輔助腔室10d中移動(例如線性移動)、第二滑動件15於第二輔助腔室10e中移動(例如線性移動)，或使第一滑動件14及第二滑動件15同時作動。於本實施例圖中，是以第二缺口151遠離第二通口102，而靠近於驅動腔室10c為例，但第二缺口151的位置不以此為限，可依據需求變化。

請一併參閱圖4及圖5，其為本發明的流體機械的第二實施例的側視示意圖及方塊示意圖。如圖所示，本實施例與前述實施例最大不同之處在於：流體機械100還可以包含有一第一壓力偵測單元30及一第二壓力偵測單元40。其中，流體機械100可以是包含有僅包含有第一壓力偵測單元30或僅包含有第二壓力偵測單元40，於此不加以限制。

第一壓力偵測單元30鄰近於第一腔室10a及第一輔助腔室10d設置，第一壓力偵測單元30用以偵測第一滑動件14與兩個第 一螺桿11之間的流體壓力。第一壓力偵測單元30電性連接控制裝置20，而控制裝置20能據以接收第一壓力偵測單元30量測流體壓力所對應產生的訊號。在實際應用中，控制裝置20可以是包含有顯示器，而控制裝置20能依據第一壓力偵測單元30所傳遞的訊號，對應以數值的方式顯示於顯示器，從而讓相關人員可清楚地得知第一腔室10a的流體壓力狀況。第一壓力偵測單元30可以是依據需求設置於第一腔室10a中的任何位置，於此不加以限制；另外，第一壓力偵測單元30的數量也可依據需求增加。透過第一壓力偵測單元30的設置，相關人員可以具體瞭解改變第一滑動件14的位置後，第一腔室10a的流體壓力的變化，從而可更好地改變流體機械100的壓縮比率或是膨脹比率。

在實際應用中，第一滑動件14還可以具有一第一偵測孔142，第一偵測孔142貫穿第一滑動件14設置，而第一壓力偵測單元30則能通過第一偵測孔142量測流體壓力，亦即，第一壓力偵測單元30可以設置於第一偵測孔142的一端。關於第一偵測孔142設置的位置，可以是依據需求變化，且第一偵測孔142也可以是不貫穿第一滑動件14設置，亦即，第一偵測孔142也可以是盲孔，而第一壓力偵測單元30，則可以是對應位於第一偵測孔142中。

第二壓力偵測單元40鄰近於第二腔室10b及第二輔助腔室10e設置，第二壓力偵測單元40用以偵測第二滑動件15與兩個第二螺桿13之間的流體壓力。第二壓力偵測單元40電性連接控制裝置20，而控制裝置20能據以接收第二壓力偵測單元40量測流體壓力所對應產生的訊號。在實際應用中，控制裝置20可以是包含有顯示器，而相關人員可通過顯示器，觀看第二壓力偵測單元40量測第二腔室10b的流體壓力。第二壓力偵測單元40的設置位置及其數量可以是依據需求變化，不以圖中所示為限。透過第二壓力偵測單元40的設置，相關人員可以具體瞭解改變第二滑動件 15的位置後，第二腔室10b的流體壓力的變化，從而可更好地改變流體機械100的壓縮比率或是膨脹比率。

在實際應用中，依據第二壓力偵測單元40的種類及其設置位置的不同，第二滑動件15還可以具有一第二偵測孔152，而第二壓力偵測單元40可以對應設置於第二偵測孔152的一端，藉此，第二壓力偵測單元40則可通過第二偵測孔152量測第二腔室10b的流體壓力。依據實際需求的不同，第二偵測孔152也可以盲孔。

特別說明的是，第一壓力偵測單元30可以是依據需求設置於第一腔室10a中的不同位置，以量測兩個第一螺桿11與第一缺口141處的流體壓力，或兩個第一螺桿11彼此相互嚙合的密封齒間的流體壓力。同理，第二壓力偵測單元40可以是用來量測第二螺桿13與第二缺口151處的流體壓力，或是兩個第二螺桿13彼此相互嚙合的密封齒間的流體壓力。

另外，還可以是於第一通口101及第二通口102處設置流體壓力偵測單元，藉此，相關人員可以透過第一壓力偵測單元30、第二壓力偵測單元40、分別設置於第一通口101及第二通口102的流體壓力偵測單元，所量測的壓力值，來決定第一滑動件14及第二滑動件15的移動量，據以使流體機械100達到較佳的壓縮效率或膨脹效率。

在特殊的應用中，控制裝置20可以是依據預設的指令及第一壓力偵測單元30所即時量測得到的壓力值，自動地調整第一滑動件14作動；相同地，控制裝置20可以是依據預設的指令及第二壓力偵測單元40所即時量測得到的壓力值，自動地調整第二滑動件15作動。

值得一提的是，如圖2所示，本創作的流體機械100應用為壓縮機時，通過兩個第一螺桿11的流體(例如冷媒、冷卻液等)，是先進入驅動腔室10c，才進入第二腔室10b，如此，通過兩個第一螺桿11的流體，將可對設置於驅動腔室10c中驅動模組12進 行降溫作業，從而可提升驅動模組12的運轉效率。另外，本體10還可以是包含有一第三通口103，第三通口103與驅動腔室10c相連通，而第三通口103能用來注入冷卻流體，以冷卻運轉中的驅動模組12；是以，透過冷卻流體及通過第一螺桿11的流體的冷卻，驅動模組12的運作效能將可被有效提升。

綜上所述，本發明的流體機械透過第一滑動件及第二滑動件的設置，相關人員可以依據需求控制第一滑動件、第二滑動件或兩者作動，以對應改變進入兩個第一螺桿之間的流體的容積，或進入兩個第二螺桿之間的流體的容積，從而調整流體機械的壓縮效率或膨脹效率，藉此，確保流體機械具有良好的運作效率。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

100‧‧‧流體機械

10‧‧‧本體

101‧‧‧第一通口

102‧‧‧第二通口

10a‧‧‧第一腔室

10b‧‧‧第二腔室

10c‧‧‧驅動腔室

11‧‧‧第一螺桿

12‧‧‧驅動模組

13‧‧‧第二螺桿

14‧‧‧第一滑動件

141‧‧‧第一缺口

15‧‧‧第二滑動件

151‧‧‧第二缺口

Claims (9)

1. 一種流體機械，其包含：一本體，其內部區隔有一第一腔室、一第二腔室、一驅動腔室、一第一輔助腔室及一第二輔助腔室，所述第一腔室、所述第二腔室及所述驅動腔室彼此相互連通，所述第一輔助腔室與所述第一腔室相連通，所述第二輔助腔室與所述第二腔室相連通；所述本體具有一第一通口及一第二通口，所述第一通口與所述第一腔室相連通，所述第二通口與所述第二腔室相連通；兩個第一螺桿，其設置於所述第一腔室，且兩個所述第一螺桿彼此相互嚙合；各個所述第一螺桿的一端鄰近於所述第一通口設置；兩個第二螺桿，其設置於所述第二腔室，且兩個所述第二螺桿彼此相互嚙合；各個所述第二螺桿的一端鄰近於所述第二通口設置；一驅動模組，其設置於所述驅動腔室，所述驅動模組與其中一個所述第一螺桿相連接，所述驅動模組與其中一個所述第二螺桿相連接；所述驅動模組能被控制，以使兩個所述第一螺桿彼此相互轉動；所述驅動模組能被控制，以使兩個所述第二螺桿彼此相互轉動；一第一滑動件，其一端具有一第一缺口，所述第一滑動件設置於所述第一輔助腔室中；所述第一滑動件連接驅動構件，所述第一滑動件能被其所連接的驅動構件驅動而於所述第一輔助腔室中移動，據以改變所述第一缺口相對於各個所述第一螺桿的位置；一第二滑動件，其一端具有一第二缺口，所述第二滑動件設置於所述第二輔助腔室中；所述第二滑動件連接驅動構 件，而所述第二滑動件能被其所連接的驅動構件驅動而於所述第二輔助腔室中移動，據以改變所述第二缺口相對於各個所述第二螺桿的位置；其中，當所述驅動模組驅動兩個所述第一螺桿及兩個所述第二螺桿作動，且一流體通過所述第一通口進入所述第一腔室時，所述流體將被兩個所述第一螺桿帶動，而由兩個所述第一螺桿的一端移動至兩個所述第一螺桿的另一端，並通過所述驅動腔室後，進入所述第二腔室，再被兩個所述第二螺桿帶動，而由兩個所述第二螺桿的一端移動至兩個所述第二螺桿的另一端，最後通過所述第二通口離開所述本體；其中，所述第一缺口位於所述第一滑動件遠離所述驅動腔室的一端。
2. 如請求項1所述的流體機械，其中，所述第一滑動件連接的驅動構件為活塞構件或線性滑軌構件，所述第二滑動件連接的驅動構件為活塞構件或線性滑動構件。
3. 如請求項1所述的流體機械，其中，所述流體機械還包含有一第一壓力偵測單元，其鄰近於所述第一腔室及所述第一輔助腔室設置，所述第一壓力偵測單元用以偵測所述第一滑動件與兩個所述第一螺桿之間的流體壓力。
4. 如請求項3所述的流體機械，其中，所述流體機械還包含有一控制裝置，其電性連接所述第一壓力偵測單元，所述控制裝置能依據所述第一壓力偵測單元所量測的結果，對應控制所述第一滑動件，而使所述第一滑動件於所述第一輔助腔室中活動，據以改變所述第一缺口相對於兩個所述第一螺桿的位置。
5. 如請求項3或4所述的流體機械，其中，所述第一滑動件具有一第一偵測孔，所述第一偵測孔貫穿所述第一滑動件設置，所述第一壓力偵測單元能通過所述第一偵測孔量測流體壓力。
6. 如請求項1所述的流體機械，其中，所述流體機械還包含有一第二壓力偵測單元，其鄰近於所述第二腔室及所述第二輔助腔室設置，所述第二壓力偵測單元用以偵測所述第二滑動件與兩個所述第二螺桿之間的流體壓力。
7. 如請求項6所述的流體機械，其中，所述流體機械還包含有一控制裝置，其電性連接所述第二壓力偵測單元，所述控制裝置能依據所述第二壓力偵測單元所量測的結果，對應控制所述第二滑動件，而使所述第二滑動件於所述第二輔助腔室中活動，據以改變所述第二缺口相對於兩個所述第二螺桿的位置。
8. 如請求項6或7所述的流體機械，其中，所述第二滑動件具有一第二偵測孔，所述第二偵測孔貫穿所述第二滑動件設置，所述第二壓力偵測單元能通過所述第二偵測孔量測流體壓力。
9. 如請求項3所述的流體機械，其中，所述第二缺口位於所述第二滑動件靠近所述驅動腔室的一端。

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