專利名稱：一種球形葉片式壓縮機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓縮機，尤其涉及一種球形葉片式壓縮機。
背景技術：
現有的葉片式壓縮機結構均為一轉子偏心置于氣缸體內，葉片徑向或與轉子半徑成一定角度置于轉子內，工作時轉子高速旋轉，葉片在離心力的作用下甩出，與氣缸體形成密封腔，旋轉時容積變化產生壓力。葉片數量為兩片或多片。這種形式壓縮機由于葉片氣缸體之間是靠一條接觸線密封，因此密封性能較差，輸出壓力較低，加上旋轉時葉片與轉子及氣缸體間產生很大摩擦，致使壓縮機整體磨損快，壽命短，效率低。另外，旋轉時為了保證葉片能在轉子內安全進出，轉子必須有相當的直徑，這樣勢必排量較小。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種球形葉片式壓縮機。本發明排量大，全部密封處均為面密封，且不易磨損。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下一種球形葉片式壓縮機，包括 殼體、轉子、兩個葉片、兩個密封條、兩個配氣錐和兩個墊塊；轉子位于中心，殼體位于外部， 兩個配氣錐分別位于轉子兩端空心錐形面內，兩個葉片分別位于轉子的兩側，并安放在殼體對角的的空心圓環內，與轉子成一個角度，該角度的正切為殼體高度與殼體底圓直徑之比；葉片的一個平面與配氣錐的圓臺側面相貼合，密封條位于轉子和葉片之間，其平面一側與轉子的一個平面貼合，柱面一側則與葉片的柱面El貼合，墊塊位于殼體對角的的空心圓環內，正好填滿由葉片、轉子和密封條形成的空缺。所述葉片由兩個平面Al、Bl和兩個柱面Cl、El圍合而成；其中，柱面Cl是中心為球心01、半徑與殼體的空心圓環的柱面E4的半徑相同的柱面，柱面El是中心為球心01、半徑為OlKl的柱面，點Kl為過球心01的垂直對稱軸與柱面El的交點；兩個平面Al和Bl平行，連接柱面Cl和El ；兩平行平面Al和Bl的距離為葉片的厚度，葉片的厚度與殼體的空心圓環寬度相等；OlKl的長度為轉子厚度的一半與密封條的高度之和；
所述密封條上側是一中心為球心01、半徑與葉片的柱面El半徑相等的柱面，下側是一平面，球心01與該下側平面的垂直距離為轉子厚度的一半，柱面Gl是中心為01、半徑與轉子的柱面P2半徑相等的柱面，球面Fl是球心為01、半徑與殼體的球面F4半徑相等的球面，平面Hl和Il平行，密封條的寬度(即平面Hl和Il的距離)與葉片厚度相等；葉片和密封條均為軸對稱；
所述轉子當中是一塊平板，平板中間兩腰處是兩個完全相同的準圓臺，其中一個準圓臺下底面為面B2，上底面與平板相接處是中心為02半徑與密封條中間柱面Gl的半徑相同的陰圓柱面P2，準圓臺錐角與陰圓臺H2的錐角相同，兩個準圓臺的下底面A2和B2是平行的圓平面，平板的兩個平面12和J2平行，球面E2和F2是球心為02的左右外側大球面，G2和H2是兩相同的陰圓臺部分側面，其中一個陰圓臺上下兩底分別是圓平面B2和以K2L2為直徑的圓面，兩平行平面12和J2的距離為轉子的厚度，K2M2的直線段長度為轉子的寬度，整個轉子不僅關于中心02對稱，也是軸對稱；
所述配氣錐是一圓臺，頂面A3和底面B3的半徑分別和轉子陰圓臺上下兩底面的半徑相等，高度也與轉子陰圓臺的高度相等，兩配氣錐的空間位置以如下而定保證裝配好后， 兩配氣錐圓臺側面分別和相應的殼體的空心圓環相應的平行平面C4或D4相貼合，點D3至 E3的錐面為進氣面，點D3為過圓心的水平軸與底面B3的交點，點E3的位置是當轉子由圖 5所示紙面位置轉到如圖16所示的垂直于紙面位置時，轉子左側平面與底圓的交點，點D3 至G3的錐面為排氣面，D3至G3的錐面小于90度，其角度大小視排氣壓力而定。所述殼體是兩頭平行截掉兩個球冠的腰鼓形球面，厚度與轉子的寬度K2M2相等， 頂面A4和底面B4是兩個半徑相等的平行的圓平面，球面F4是以04為球心，半徑與轉子左右外側大球面E2和F2的半徑相等的球面，殼體球面的對角是一空心圓環，空心圓環的兩個側面C4和D4是平行的平面圓環，空心圓環的柱面E4是中心軸通過04的柱面，位于殼體的對角線上；整個殼體關于球臺中心04對稱；
所述墊塊是一段圓環，其外側面A5是半徑與殼體空心圓環的柱面E4外徑相等的柱面， 內側面B5是半徑與殼體球面F4半徑相等的球面，兩腰部C5和D5是半徑與葉片底面柱面 El的半徑相等的柱面，墊塊的厚度與葉片厚度相同；墊塊形狀為軸對稱。當所述球形葉片壓縮機輸入力矩時，低壓氣體從配氣錐(5)的點D3至E3的進氣面吸入，高壓氣體從的配氣錐(5)的點D3至G3的排氣面排出到負載。本發明的有益效果是
1)所有密封處均為面密封；
2)排量大，壓力高，效率高；
3)比功率大；
4)結構緊湊，加工相對容易；
5)成本較低；
6)不易磨損，壽命長。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1是本發明的葉片形狀示意2是圖1的左視圖3是本發明的密封條結構示意圖； 圖4是圖3中Ql向示意圖； 圖5是本發明的轉子結構示意圖； 圖6是圖5的W-W剖視圖； 圖7是圖5的T-T剖視圖； 圖8是本發明的配油錐結構示意圖； 圖9是圖8的P向示意10是本發明的殼體結構示意圖； 圖11是殼體的剖視圖；圖12是圖11的M-M剖視圖13是本發明的整體結構示意圖14是圖13的K向示意圖15是圖13的N-N剖視圖16是本發明的運行原理示意圖17是圖13的U-U剖視圖18是本發明的工作過程原理示意圖19是圖16的V-V剖視圖20是本發明的工作過程原理示意圖中殼體1、轉子2、葉片3、密封條4、配氣錐5、墊塊6。
具體實施例方式如圖16所示，本發明球形葉片式壓縮機包括殼體1、轉子2、兩個葉片3、兩個密封條4、兩個配氣錐5和兩個墊塊6。轉子2位于中心，殼體1位于外部，兩個配氣錐5分別位于轉子2兩端空心錐形面內，兩個葉片3分別位于轉子2的兩側，并安放在殼體1對角的的空心圓環(即導向槽)內，與轉子2成一個角度，該角度的正切為殼體1高度與殼體1底圓直徑之比。葉片3的一個平面與配氣錐5的圓臺側面相貼合，密封條4位于轉子2和葉片3 之間，其平面一側與轉子2的一個平面貼合，柱面一側則與葉片3的柱面El貼合，墊塊6位于殼體1對角的的空心圓環內，正好填滿由葉片3、轉子2和密封條4形成的空缺。圖1和圖2所示為本發明的葉片3的形狀。葉片3由兩個平面A1、B1和兩個柱面 Cl、El圍合而成，其中，柱面Cl是中心為球心01、半徑與殼體1的空心圓環的柱面E4的半徑相同的柱面，柱面El是中心為球心01、半徑為OlKl的柱面，點Kl為過球心01的垂直對稱軸與柱面El的交點。兩個平面Al和Bl平行，連接柱面Cl和El。兩平行平面Al和Bl 的距離為葉片3厚度，葉片3厚度與圖11殼體1的空心圓環寬度相等。OlKl的長度為圖6 轉子2厚度的一半和密封條的高度之和。圖3和圖4所示為本發明的密封條4的形狀。如圖4所示，密封條4上側是一中心為球心01、半徑與葉片3柱面El半徑相等的柱面，下側是一平面，球心01與該下側平面的垂直距離為圖6轉子2厚度的一半，柱面Gl是中心為01、半徑與圖5轉子2柱面P2半徑相等的柱面，球面Fl是球心為01、半徑與圖11殼體1球面F4半徑相等的球面，平面Hl和 Il平行，寬度(即平面Hl和Il的距離)與葉片3的厚度相等。葉片3和密封條4均為軸對稱。圖5、圖6和圖7所示為本發明的轉子2的形狀。轉子2當中是一塊平板，平板中間兩腰處是兩個完全相同的準圓臺，其中一個準圓臺下底為B2，上底與平板相接處是中心為02半徑與密封條4中間Gl半徑相同的陰圓柱面P2，準圓臺錐角與陰圓臺H2的錐角相同，A2和B2是平行的圓平面，12和J2是平行的平板平面，E2和F2是球心為02的左右外側大球面，G2和H2是兩相同的陰圓臺部分側面，其中一個陰圓臺上下兩底分別是圓平面B2 和以K2L2為直徑的圓面，兩平行平面12和J2的距離為轉子2厚度，K2M2的直線段長度為轉子2的寬度，整個轉子2不僅關于中心02對稱，也是軸對稱。圖8和圖9所示為本發明的配氣錐5的形狀。配氣錐5是一圓臺，頂面A3和底面B3的半徑分別和轉子2陰圓臺的上下兩底面的半徑相等，高度也與轉子2陰圓臺的高度相等，兩配氣錐5的空間位置以如下而定保證裝配好后兩配氣錐5圓臺側面分別和相應的殼體1的空心圓環相應的平行平面C4或D4相貼合，點D3至E3的錐面為進氣面，點D3為過圓心的水平軸與底面B3的交點，點E3的位置是當轉子2由圖5所示紙面位置轉到如圖16 所示的垂直于紙面位置時，轉子2左側平面與底圓的交點，點D3至G3的錐面為排氣面，D3 至G3的錐面小于90度，其角度大小視排氣壓力而定。圖10、圖11和圖12所示為本發明的殼體1的形狀。殼體1是兩頭平行截掉兩個球冠的腰鼓形球面，厚度與轉子2的寬度K2M2相等，頂面A4和底面B4是半徑相等的平行的圓平面，球面F4是以04為球心，半徑與轉子2左右外側大球面E2和F2的半徑相等的球面，殼體1球面的對角是一空心圓環，空心圓環的兩個側面C4和D4是平行的平面圓環，E4 是中心軸通過04的柱面，位于殼體的對角線上，空心圓環平行的兩平面C4和D4的空間位置以如下而定保證裝配好后C4和D4兩平面與兩配氣錐5圓臺側面分別貼合。整個殼體 1關于球臺中心04對稱。圖15中示出了墊塊6的形狀。墊塊6是一段圓環，其外側面A5是半徑與殼體1 空心圓環E4外徑相等的柱面，內側面B5是半徑與殼體1球面F4半徑相等的球面，兩腰部 C5和D5是半徑與葉片3底面柱面El的半徑相等的柱面，墊塊6的厚度與葉片3厚度相同。 墊塊6形狀為軸對稱。。如圖16所示，本發明球型葉片式壓縮機裝配好后，各部件的中心01、02、04重合。本發明的運行工作原理如下
如圖19，在壓縮機的一端，轉子2，葉片3，密封條4，配氣錐5和殼體1將氣腔分割成三個各自獨立的密封腔Q1，Q2和Q3。當轉子2自圖13或7a位置順時針旋轉時，腔Q2開始吸氣，Q3為吸氣腔，Ql為壓縮腔，如圖18。轉子2順時針繼續旋轉，吸氣腔Q2和Q3不斷擴大，壓縮腔Ql不斷縮小。當轉到圖16或圖19位置時，吸氣腔Q3達到最大。這時，吸氣腔Q2及Q3和壓縮腔Ql仍保持隔離。當轉子2繼續旋轉時，腔Q3開始壓縮，這時腔Q2仍為吸氣腔，腔Ql仍為壓縮腔。當轉子2繼續旋轉至圖20位置時，壓縮腔Ql開始排氣。當轉子2轉到圖13或7a位置時，腔Ql氣體排盡，這時腔Q2仍為吸氣腔，腔Q3仍為壓縮腔。 當轉子2繼續旋轉，新的吸氣腔開始吸氣，腔Q2還在吸氣，腔Q3還在壓縮。當轉子2又轉到圖19位置時，吸氣腔Q2達到最大，繼而開始壓縮，這時，新的吸氣腔仍在吸氣，腔Q3仍在壓縮。如此周而復始。在壓縮機暨真空泵的另一端，情況也和這一端完全相同。與發明人之前的專利申請(專利申請號為200810063250. 4)相比，密封條由四條變為兩條，與一個葉片相配的密封條由左右分開的兩條變為一整條，這樣不僅簡化了結構，而且提高了密封效果和可靠性。同時，轉子中間由球面變為準圓臺，使轉子中間體積更小，空間更大。從而使比排量大幅度增加。上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本方面進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種球形葉片式壓縮機，其特征在于，它包括殼體(1)、轉子(2)、兩個葉片(3)、兩個密封條(4)、兩個配氣錐(5 )和兩個墊塊(6 )等；轉子(2 )位于中心，殼體(1)位于外部，兩個配氣錐(5)分別位于轉子(2)兩端空心錐形面內，兩個葉片(3)分別位于轉子(2)的兩側， 并安放在殼體(1)對角的的空心圓環(即導向槽)內，與轉子(2)成一個角度，該角度的正切為殼體(1)高度與殼體(1)底圓直徑之比；葉片(3)的一個平面與配氣錐(5)的圓臺側面相貼合，密封條(4)位于轉子(2)和葉片(3)之間，其平面一側與轉子(2)的一個平面貼合，柱面一側則與葉片(3)的柱面El貼合，墊塊(6)位于殼體(1)對角的的空心圓環內，正好填滿由葉片(3)、轉子(2)和密封條(4)形成的空缺。
2.根據權利要求1所述球形葉片式壓縮機，其特征在于，所述葉片(3)由兩個平面Al、 Bl和兩個柱面Cl、El圍合而成；其中，柱面Cl是中心為球心01、半徑與殼體(1)的空心圓環的柱面E4的半徑相同的柱面，柱面El是中心為球心01、半徑為OlKl的柱面，點Kl為過球心01的垂直對稱軸與柱面El的交點；兩個平面Al和Bl平行，連接柱面Cl和El ；兩平行平面Al和Bl的距離為葉片(3)的厚度，葉片(3)的厚度與殼體(1)的空心圓環寬度相等； OlKl的長度為轉子(2)厚度的一半與密封條的高度之和；所述密封條(4)上側是一中心為球心01、半徑與葉片(3)的柱面El半徑相等的柱面， 下側是一平面，球心01與該下側平面的垂直距離為轉子(2)厚度的一半，柱面Gl是中心為 01、半徑與轉子(2)的柱面P2半徑相等的柱面，球面Fl是球心為01、半徑與殼體(1)的球面F4半徑相等的球面，平面Hl和Il平行，密封條(4)的寬度(即平面Hl和Il的距離)與葉片(3)厚度相等；葉片(3)和密封條(4)均為軸對稱；所述轉子(2 )當中是一塊平板，平板中間兩腰處是兩個完全相同的準圓臺，其中一個準圓臺下底面為面B2，上底面與平板相接處是中心為02半徑與密封條(4)中間柱面Gl的半徑相同的陰圓柱面P2，準圓臺錐角與陰圓臺H2的錐角相同，兩個準圓臺的下底面A2和B2 是平行的圓平面，平板的兩個平面12和J2平行，球面E2和F2是球心為02的左右外側大球面，G2和H2是兩相同的陰圓臺部分側面，其中一個陰圓臺上下兩底分別是圓平面B2和以K2L2為直徑的圓面，兩平行平面12和J2的距離為轉子(2)的厚度，K2M2的直線段長度為轉子(2)的寬度，整個轉子(2)不僅關于中心02對稱，也是軸對稱；所述配氣錐(5 )是一圓臺，頂面A3和底面B3的半徑分別和轉子(2 )陰圓臺上下兩底面的半徑相等，高度也與轉子(2)陰圓臺的高度相等，兩配氣錐(5)的空間位置以如下而定 保證裝配好后，兩配氣錐(5)圓臺側面分別和相應的殼體(1)的空心圓環相應的平行平面 C4或D4相貼合，點D3至E3的錐面為進氣面，點D3為過圓心的水平軸與底面B3的交點，點 E3的位置是當轉子(2)垂直于紙面位置時，轉子(2)左側平面與底圓的交點，點D3至G3的錐面為排氣面，D3至G3的錐面小于90度；所述殼體(1)是兩頭平行截掉兩個球冠的腰鼓形球面，厚度與轉子(2)的寬度K2M2相等，頂面A4和底面B4是兩個半徑相等的平行的圓平面，球面F4是以04為球心，半徑與轉子(2)左右外側大球面E2和F2的半徑相等的球面，殼體(1)球面的對角是一空心圓環，空心圓環的兩個側面C4和D4是平行的平面圓環，空心圓環的柱面E4是中心軸通過04的柱面，位于殼體的對角線上；整個殼體(1)關于球臺中心04對稱；所述墊塊(6)是一段圓環，其外側面A5是半徑與殼體(1)空心圓環的柱面E4外徑相等的柱面，內側面B5是半徑與殼體(1)球面F4半徑相等的球面，兩腰部C5和D5是半徑與葉片(3)底面柱面El的半徑相等的柱面，墊塊(6)的厚度與葉片(3)厚度相同；墊塊(6)形狀為軸對稱；當所述球形葉片壓縮機輸入力矩時，低壓氣體從配氣錐(5)的點D3至E3的進氣面吸入，高壓氣體從的配氣錐(5)的點D3至G3的排氣面排出到負載。
全文摘要
本發明公開了一種球形葉片式壓縮機，它包括殼體、轉子、兩個葉片、兩個密封條、兩個配氣錐和兩個墊塊；轉子位于中心，殼體位于外部，兩個配氣錐分別位于轉子兩端空心錐形面內，兩個葉片分別位于轉子的兩側，并安放在殼體對角的空心圓環內，與轉子成一個角度，該角度的正切為殼體高度與殼體底圓直徑之比；葉片的一個平面與配氣錐的圓臺側面相貼合，密封條位于轉子和葉片之間，其平面一側與轉子的一個平面貼合，柱面一側則與葉片的柱面E1貼合，墊塊位于殼體對角的空心圓環內，正好填滿由葉片、轉子和密封條形成的空缺；本發明所有密封處均為面密封，效率高，比功率大，結構緊湊，加工相對容易，成本較低，壽命長。
文檔編號F04C18/344GK102536816SQ20111045395
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者金波, 陳行 申請人:浙江大學