CN102155407A - 单缸双作用旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单缸单转子双作用旋转式压缩机械。包括一个椭圆形的转子、一个气缸。椭圆形的转子长轴等于气缸直径且与气缸同心；椭圆形转子的旋转中心与主轴同心；转子的外表面与气缸的内壁面始终相切，滑片在弹簧的作用下与转子的外表面啮合，并与气缸的内壁面及转子的外表面将月牙形容积分为进气(液)腔V_s和压缩和排气(液)腔V_d，形成一对对应的工作容积；气缸上分别设有两对进排气(液)口。该单缸单转子双作用旋转式压缩机械效率高、消除了旋转造成的不平衡力，无振动、工作稳定、体积小、受力均匀，结构简单。可用在各种气体的压缩机、流体泵中和真空泵中。

Description

单缸双作用旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及一种具有单缸单转子双作用旋转式压缩机，可用于各种气体的压缩，流体的输送和油、气混输以及真空泵领域。

背景技术

众所周知，气体压缩机、流体泵是重要的通用机械，广泛用于机械、化工、交通运输、空调制冷及国防建设各个领域。在油田开采中原油、伴生气和水的多相长距离输送是油田混输中的技术难题，特别在山区、沙漠和海洋油田更是研究热点。油、气混输不仅可以节省费用，简化工艺流程和提高采油率，也可以大大减少由于伴生气燃烧所产生的碳排放量和回收伴生气，节省能源。

目前在上述领域中使用的滚动活塞压缩机械和转子压缩机械都具有一个月牙型的工作腔，通过滑片将月牙型的工作腔隔离成进气腔和压缩腔，转子或者滚动活塞的旋转使进气腔和压缩腔容积产生了变化，实现压缩机械的吸气(液)和排气(液)。但是，这种传统的滚动活塞压缩机械和转子压缩机械突出的缺点是：其一是每转只有一个容积在进行气体的压缩，效率低，一个工作周期中的扭矩变化大，为了使得转速均匀，则需要一个较大的飞轮平衡，导致了能源的浪费和电网的不稳定；其二是一个工作循环排气一次，在管道中形成了较大的气流脉动，影响了机械的稳定性和可靠性；其三是滚动转子压缩机的转子几何中心与旋转中心不同心，存在一偏心距，曲拐的加工误差会积累到转子与气缸的密封面上，不仅影响了转子的外表面与气缸内壁面的密封，降低了容积效率，离心惯性力也会造成机器的振动，同时也给主轴的加工带来了高精度的麻烦。

发明内容

本发明的目的是针对传统的滚动活塞压缩机械和转子压缩机械的缺点，提出一种新型的单缸单转子双作用旋转式压缩机，有效地解决了传统滚动活塞式压缩机和转子式压缩机的存在的技术难题。该结构的压缩机在一个工作循环中有两个相对应的容积在同时工作，同时在转子一转中有两个工作循环，其排气量提高了一倍多，且气流脉动大大减少，其转子上的受力更为均匀，省去了飞轮；更为重要的是转子的几何中心和旋转中心同心，确保了压缩机旋转的稳定性。同时主轴为一直轴，有效地解决了加工的精度，提高了容积效率。

本发明的技术方案是这样解决的：

包括气缸、转子、主轴和滑片，所述的转子安装在气缸中，主轴安装在在转子的几何中心上并位于气缸中；在所述的气缸上对应设有2个滑片槽和2个滑片，滑片位于滑片槽中，滑片的一端与转子的外表面相切，另一端与位于滑片槽中的弹簧接触，气缸、转子和滑片形成2个工作容积，在气缸右侧设有一对进排气口，在左侧设有相同的一对进排气口。

所述的转子为椭圆形，其椭圆形的长轴等于气缸的直径，在任何运动的瞬时，转子的两个长轴端面均与气缸的内壁面相切。

所述的转子与气缸同心设置，且转子的旋转中心与几何中心同心，由主轴直接驱动。

所述的气缸上设有滑片槽，滑片和弹簧在滑片槽中随转子的转动作往复运动，且滑片的半圆形一端始终与转子的外表面相切。

所述的气缸两侧均设有一对进排气口。

所述的转子、气缸和滑片的轴向长度相等。

本发明单缸单转子双作用旋转式压缩机效率高，在一转中(即一个工作循环)同时有两对工作容积在进气(液)和压缩，其排量较相同体积的滚动转子压缩机和旋转式压缩机增加一倍；转子的受力均匀，转速稳定无须设置飞轮；一机多用，既可以作为各种气体的压缩机，又可以作为流体泵，当工作容积中流体的压力达到系统需要的压力时，则由设置在气缸上的排气口排出，避免了气体压缩机中的压缩不足和过压缩现象，节省了功耗，也避免了流体在工作腔中受压的现象；更为重要的是由于转子的旋转中心就是转子的几何中心，工作时无不平衡的惯性力，转速高、稳定性好，体积则更小，节省了制造费用。另外主要加工面均为圆形，工艺简单，密封性好，摩擦磨损小，容积效率高和节省功耗。

附图说明

图1是本发明的结构简图。

图2是本发明的工作原理图。

图中1、6.进气(液)口，2.气缸，3.转子，4、8.排气(液)口，5.滑片 7.主轴，9.滑片槽，10.弹簧。

具体实施方式

图1是单缸单转子双作用旋转式压缩机结构示意图，在图1中，气缸2是固定的，其中心与转子3同心，转子3绕自己的旋转中心O转动时，始终与气缸2的内壁面相切，滑片5在弹簧10的作用下沿着滑片槽运动，其端面与转子3的外表面相切，防止气体(液)由工作容积V_d漏入工作容积V_s，气缸2、转子3和滑片5轴向长度等长，气缸2的内壁面、转子3的外表面和滑片5将整个工作容积分为两对月牙形进气(液)腔V_s和压缩腔V_d，当转子3在主轴7的驱动下绕旋转中心O转动时，V_s不断增大，气体(液)自进气(液)口1和6进入，与此同时压缩腔V_d则不断缩小，压力提高，当V_d中的气体(液)压力达到系统需要的压力时，压缩腔V_d中的气体(液)则通过排气(液)口排出，直到转角θ＝180°时排气结束，这时进气(液)腔达到了最大的工作容积，实现了进气(液)、压缩和排气(液)一个工作循环。

图2是单缸单转子双作用旋转式压缩机工作原理示意图，在图2中，转子3的回转中心为O点，旋转半径为OA，旋转方向顺时针，当θ＝0°时，图2a所示，气体(液)充满了左右两个工作容积，且使容积达到了最大值；转子3继续旋转，顺转子3的旋转方向，一对由切点A、气缸2的内壁面和转子3的外表面构成的月牙形容积开始缩小，压力则提高，与此同时逆转子3旋转方向的一对工作容积V_s则不断扩大，气体(液)通过进气(液)口1和6进入工作容积，当转子3的旋转角度为θ＝β_d时，一对工作容积V_d气体(液)的压力达到了系统所需要的压力，工作容积V_d的气体(液)则通过排气(液)口4和8排出；当转子3的旋转角度为θ＝180°时，工作容积V_d的气体(液)全部排出，完成了进气(液)、压缩和排气(液)的一个循环；当转子3继续旋转，开始了第二个工作循环，当转子3为0°时，完成了第二个工作循环。依次周而复始，气体被吸入、压缩和排出。由图2可见，月牙形的工作容积V_s和V_d在交替工作，在转子一转中，气体(液)有二次压缩和排出，气体(液)的流速均匀，压力脉动小、效率高。

参见图1和图2所示，气缸2上设置有供滑片5移动的滑片槽9，在弹簧10的作用下，始终切于转子3的外表面，防止高压工作容积V_d的气体(液)漏入到低压工作容积V_s中。

从图1和图2可以看出，本发明的工作压力与系统压力始终是自适应，当进气(液)压力或者系统压力发生变化时，在工作容积V_d中不会发生压缩不足和过压缩问题，确保该机始终在最佳工况下工作，这就解决了压缩机和流体泵进气(液)压力常常发生变化而引起压缩机和流体泵不能正常工作的技术难题。

由图2看出，本发明的机构有两个对应的工作容积，较传统的滚动活塞式压缩机和旋转式压缩机效率提高一倍；而在一转中又有两个工作循环，较传统的滚动活塞式压缩机和旋转式压缩机(一转仅有一个工作循环)效率又有所提高，而排气(液)频率更高，气流(液)的脉动小。

参见图1和图2，转子3和气缸2同心，且转子3的旋转中心与几何中心同心，运转更为平稳。

参见图1和图2，转子3由一个直的驱动轴直接带动，无需偏心轴，这样主轴的加工工艺较传统的滚动活塞式压缩机主轴更为简单。

本发明的主要零件为一个圆形气缸、一个椭圆形转子、两块滑片。转子与气缸同心，转子的回转中心即为转子的几何中心，转子的长轴等于气缸的直径，气缸的内壁面与转子长轴的外表面始终相切，转子的外表面、气缸的内壁面和滑片将月牙形的工作容积分为相对应的进气腔V_s和压缩腔V_d[附图1]，当转子在主轴的驱动下转动时，进气腔V_s不断扩大，气体(液)由进气口进入进气腔，实现进气(液)，与此同时压缩腔V_d则不断缩小，实现压缩(或排液)，当压缩腔中的气体(液)达到系统所要求的压力时，气体(液)则通过排气口排出。

Claims (6)

1.一种单缸单转子双作用旋转式压缩机，包括气缸(2)、转子(3)、主轴(7)和滑片(5)，其特征在于，所述的转子(3)安装在气缸(2)中，主轴(7)安装在在转子(3)的几何中心上并位于气缸(2)中；在所述的气缸(2)上对应设有2个滑片槽(9)和2个滑片(5)，滑片(5)位于滑片槽(9)中，滑片(5)的一端与转子(3)的外表面相切，另一端与位于滑片槽(9)中的弹簧(10)接触，气缸(2)、转子(3)和滑片(5)形成2个工作容积，在气缸(2)右侧设有一对进排气口(1)和(5)，在左侧设有相同的一对进排气口(6)和(8)。

2.根据权利要求1所述的单缸单转子双作用旋转式压缩机，其特征在于，所述的转子(3)为椭圆形，其椭圆形的长轴等于气缸(2)的直径，在任何运动的瞬时，转子(3)的两个长轴端面均与气缸(2)的内壁面相切。

3.根据权利要求1所述的单缸单转子双作用旋转式压缩机，其特征在于，所述的转子(3)与气缸(2)同心设置，且转子(3)的旋转中心与几何中心同心，由主轴(7)直接驱动。

4.根据权利要求1所述的单缸单转子双作用旋转式压缩机，其特征在于，所述的气缸(2)上设有滑片槽(9)，滑片(5)和弹簧(10)在滑片槽(9)中随转子(3)的转动作往复运动，且滑片的半圆形一端始终与转子(3)的外表面相切。

5.根据权利要求1所述的单缸单转子双作用旋转式压缩机，其特征在于，所述的气缸(2)两侧均设有一对进排气口。

6.根据权利要求1所述的单缸单转子双作用旋转式压缩机，其特征在于，所述的转子(3)、气缸(2)和滑片(5)的轴向长度相等。

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