帶有容積控制裝置的旋轉葉片壓縮機的製作方法

2023-07-07 04:52:01

專利名稱：帶有容積控制裝置的旋轉葉片壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及到壓縮機，特別是旋轉葉片型的壓縮機。這種壓縮機通常含有定子和轉子。定子有入口和出口，出口呈徑向配置並與入口隔開;轉子由馬達驅動並沿正方向旋轉通過入口，而後通過出口，由此把氣體從入口送到出口;葉片彼此隔開地安裝在轉子周圍以便和定子的壁一起構成了氣室，定子內壁成形的形狀使氣室中的氣體在從入口傳送到出口的過程中被壓縮。
已經認識到，當需要時，具有減少壓縮機工作容積的裝置是有益的，因為這將減少驅動轉子的馬達的輸出功率。一個已知的減少容積的方法是把從出口排出的一部分壓縮氣體循環返回到入口，但是這提高了排氣溫度而且並不能減少需要的功率。另一個已知的方法是氣體入口設計在某一位置，氣室在這個位置的容積小於最大容積，但是這影響了內在的壓縮率，而且就真實意義而言沒有減少需要的功率。在這方面一般可注意GB-A-752064;US-A-4866863和US-A-4815944號專利。
本發明的一個任務是提供一種減少旋轉葉片壓縮機工作容積的裝置和方法，以這樣的方式來減少驅動轉子所需功率。減少所需功率而最小限度地改變壓縮機的尺寸、重量和成本是本發明的另一個目的。
一方面，本發明提供了一種包括定子和馬達驅動的轉子的旋轉葉片壓縮機，定子有入口和出口，轉子由馬達驅動而且沿正方向旋轉通過入口而後通過出口，從而把氣體從入口傳送到出口，葉片彼此隔開地安裝在轉子周圍以便和定子的壁一起構成氣室，定子內壁成形的形狀使氣室中的氣體在從入口傳送到出口的過程中被壓縮，其特徵在於一個輔助的導管從出口管道延伸到定子壁的一個輔助入口，這個輔助入口位於轉子從出口轉回入口過程中所通過的某一位置，定子在輔助入口區的內壁成形的形狀使氣室向主入口運動過程中氣室的容積得以增加，並允許從輔助入口引到氣室的壓縮氣體在所增大的氣室容積內膨脹，從而把機械功傳遞給轉子，減少驅動轉子的馬達所需的功率，減小馬達的額定功率。
另一方面，本發明提供了一種操作旋轉葉片壓縮機的方法，該壓縮機包括定子和轉子，定子具有入口和出口;轉子安裝在定子內，從入口向出口旋轉，從而把氣體從入口傳送到出口;葉片彼此隔開地安裝在轉子周圍，和定子的壁一起構成氣室，定子內壁成形的形狀使氣室內的氣體在從入口傳送到出口的過程中被壓縮，其特徵在於在氣室移過出口後把足夠的壓縮氣體引入到每個氣室在氣室達到入口之前使氣體膨脹，佔有氣室的部分體積，從而減少來自入口處的氣體容積。
為了更好現解本發明，現僅參考附圖作進一步說明。


圖1是本發明壓縮機的局部橫剖視圖;
圖2是用圖解表示氣體在一個周期內的狀態。
多葉片氣體壓縮機由包括氣室的定子腔11的外殼、位於氣室一側的入口12和與入口徑向隔開的出口13組成。氣室的橫截面不是園形的，但其形狀可提供氣體膨脹區和壓縮區。氣室內有由馬達(未畫出)驅動的轉子20，馬達和轉子20的軸21相聯。轉子周圍有徑向間隔布置的槽22，其內裝有葉片23，葉片能在槽內滑進、滑出。相鄰的葉片23和定子的端壁構成了氣室C以把氣體從入口12輸送到出口13。從入口12到出口13的定子壁是壓縮壁，其形狀使氣室的容積從主入口12到出口13是逐漸減小的，以壓縮氣體。輔助導管14從出口13延伸到出口13和與成形壁相對的主入口12之間的輔助入口15。電磁閥或者類似的閥16裝在輔助導管14上。
根據本發明，定子從出口13到入口12與壓縮壁11A相對的壁11B成形的形狀使氣室C在它們朝入口12移動時容積增大，特別是允許氣室容積增大。
如圖1所示，氣體在主入口12進入壓縮機充滿每個封閉的氣室C。每個氣室在朝排氣口13運動期間減少了容積，氣體在排出排氣口13之前被壓縮。如圖所示，定子內的氣缸壁11A不是園形的，但在入口12和出口13之間以及輔助入口15和主入口12之間，其輪廓形狀設計得可提供所需要的氣室容積比。
關閉閥16，壓縮機將在滿排量下工作，每個排空的氣室在通過入口12時可充滿，並在通過出口13時排空。打開閥16，每個氣室在通過輔助入口15時，將充滿從輔助導管14進入的高壓氣體。每個氣室C在輔助入口15處的容積，可根據需要設計的輪廓11B的形狀予先確定，但當轉子旋轉到主入口部分12時氣體膨脹的體積一般是最大入口氣室容積的50%。因為達到主入口12前每個氣室已是半充滿的，所以壓縮機吸入的氣體體積減少了50%。對本發明而言，50%的比例不是極限的，而是根據情況變化的。
在氣體從輔助入口15到主入口12的膨脹過程中，機械功傳遞到軸21上，驅動壓縮氣體的轉子的需要的外部軸功率也就減少了。
考慮一種典型情況並參看圖2，我們假定入口處氣室容積VS為12個容積單位，排出的體積VD為3個容積單位。為了簡便起見，我們還假定入口處的壓力為2巴，根據排出壓力是體積比的函數，近似估出排出的壓力是8巴。8巴的氣壓進入入口處氣室的體積VE，VE設計成1.5個容積單位。8巴、1.5個體積單位的氣體膨脹到2巴、12個體積單位時、將還原成6個體積單位，因而進入壓縮機的外界氣體體積將減少一半。8巴、VE體積的氣體膨脹到2巴、VS體積的過程中，傳遞的機械功率大約是壓縮功率的30%。換言之，排量減少50%時，所需要的功將減少30%。
定子腔的輪廓形狀能成形成適合於任何的體積之比和所要求減少的排量。
權利要求
1.一種旋轉葉片壓縮機，包括定子(11)和馬達驅動的轉子(20)，定子有入口(12)和出口(13)，轉子(20)由馬達驅動並沿正方向旋轉先通過入口(12)而後通過出口(13)，從而把氣體從入口(12)傳送到出口(13)，葉片(23)間隔安裝在轉子周圍和定子的壁(11)共同構成氣室(C)，定子壁的一部分(11A)可使氣室(C)中的氣體在從入口(12)傳送到出口(13)過程中被壓縮，其特徵在於有一輔助導管(14)從出口(13)處的管延伸到輔助入口(15)，輔助入口(15)位於轉子(20)從出口(13)轉回入口(12)所通過的定子壁的一部分(11B)上某一位置，當氣室朝主入口轉移的過程中定子壁(11B)在輔助入口(15)的區域內的形狀應使氣室的體積增加並允許壓縮氣體從輔助入口(15)引入氣室(C)中，使之在增加的氣室體積內膨脹，從而把機械功率傳遞到轉子(20)上，而且當在減少排量的情況下工作時減少了驅動轉子(20)的馬達所需要的功率。
2.如權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於閥(16)安裝在輔助導管(14)上。
3.如權利要求1或2所述的壓縮機，其特徵在於在從輔助入口(15)到主入口的區段內定子(11B)的輪廓加工成的尺寸和/或形狀允許壓縮氣體在氣室達到主入口(12)膨脹到氣室處的氣體壓力時大約佔據氣室體積的一半。
4.如上述權利要求中任何一項所述的壓縮機，其特徵在於葉片(23)在轉子(20)壁中的槽(22)內運動。
5.一種操作旋轉葉片壓縮機的方法，所述的壓縮機由具有入口(12)和出口(13)的定子、位於定子內並旋轉通過入口(12)後通過出口(13)把氣體從入口(12)傳送到出口(13)的轉子(20)、相互隔開並安裝在轉子(20)周圍並與定子壁一起構成氣室(C)的葉片(23)組成，定子壁(11A)的形狀使氣室(C)中的氣體在氣室從入口(12)到出口(13)的傳送過程中被壓縮，其特徵在於包括把足夠的壓縮氣體在每個氣室轉過出口(13)之後引入到每個氣室的步驟，在每個氣室達到入口(12)之前膨脹佔有氣室(C)的部分體積並因此佔有了在主入口(12)處進入氣室(C)的氣體的一部分體積，以減少旋轉轉子(20)所需要的功率。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於通過位於出口(13)和主入口(12)之間的輔助入口(15)引入壓縮氣體。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特徵在於把壓縮氣體引入由部分定子壁(11B)所確定的氣室(C)中，其輪廓是根據允許壓縮氣體膨脹到氣室達到主入口(12)處氣室內的氣體所具有的壓力時，大約佔據氣室(C)一半體積的尺寸或形狀來選定。
全文摘要
一種旋轉葉片壓縮機，它包括定子(11)和轉子(12)，在出口(13)和入口(12)之間有輔助導管(14)，以便當氣室(C)移向入口(12)時把壓縮氣體引入到每個氣室中膨脹，從而把機械功傳遞給轉子(20)。
文檔編號F04C29/12GK1073237SQ92112839
公開日1993年6月16日 申請日期1992年10月10日 優先權日1991年10月11日
發明者A·S·米勒 申請人:羅託科爾德集團有限公司