一种旋转式流体驱替组件制造技术

一种旋转式流体驱替组件，其具有一个壳体以及一个定位在壳体内部空腔之内的转子。该转子配置为绕与一个壳体纵向轴线不同心的转子旋转轴线旋转。一个闸门也设置为其可滑动地随转子安装，且可围绕以及可在一第一位置和一第二位置之间轴向运动，在所述第一位置，闸门的远端定位在距离转子的外围表面第一距离处，而在所述第二位置，闸门的远端定位在距离转子的外围表面第二距离处。随着转子绕转子旋转轴线旋转，闸门的远端被约束为靠近壳体的内壁表面而间隔开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种旋转式流体驱替组件(fluid-displacementassembly)，更具体 而言涉及一种具有一个间门的旋转式流体驱替组件，该间门配置为安装在一个壳体之内且 与偏心凸轮相关联地运动，使得间门的远端维持一个与壳体的中心纵向轴线基本恒定的距罔。
技术介绍
已有各种叶片型流体驱替装置被提出用于一些有限的应用中。所提出的装置主要 由泵、压缩机、流体驱动马达以及流体流量计组成。迄今为止所提出的叶片型装置的运行通 常是令人满意的，且已被具体的流体应用所接受。现有技术的叶片型装置遇到的共同问题 包括不适合用于摩擦减小的设备，这一直将它们的应用限制在中等功率水平；一个大的 固定表面至移动表面的接触区域，这导致高摩擦；不能承受施加至曲轴的弯曲力；对离散 的止回阀或类似物的依赖；以及不能从每个单独的腔同时实现往复流动。传统地，叶片式或间门式压缩机典型地包括一个凸轮环；一个转子，其可旋转地 被接收在该凸轮环之内；一个驱动轴，转子紧固在其上；一个前侧块，其固定至凸轮环的前 侧端面；一个后侧块，其固定至凸轮环的后侧端面；一个前头部，其紧固至前侧块的前侧端 面；一个后头部，其紧固至后侧块的后侧端面；多个轴向叶片缝隙，其在转子外部的外围表 面上周向等间隔地形成；以及多个叶片，其分别径向可滑动地装配在轴向叶片缝隙内。所述 用于旋转转子的驱动轴使其相对的端部分别由布置在前和后侧块内的径向轴承可旋转地 支撑。典型地，一个排出腔由所述前头部的内壁表面、前侧块的前侧端面以及凸轮环的前侧 端面限定，而从压缩腔中输送的液体或气体流入到该排出腔中。在现有技术的旋转式压缩机的另一个实例中，压缩机机构可包括一个适于由一个 驱动马达驱动的轴，且该轴使得其上端和下端部分别由主轴承和辅助轴承可旋转地接收。 该轴的中间部分延伸穿过被固定在密封容器内侧适当位置的一个圆柱体。一个偏心部分安 装在被定位圆柱体之内的轴的一部分以用于与之共同旋转。此外，一个环形辊可操作地定 位在圆柱体的内壁表面和曲轴外部的外围表面之间，并且将在轴被可旋转地被驱动时进行 行星运动。在一个实例中，圆柱体将具有一个限定在其内的径向凹槽，使该凹槽沿圆柱体径 向方向延伸，以及一个可滑动的径向叶片被容纳在径向凹槽之内，以便在径向凹槽之内沿 朝向和远离环形辊的方向运动。这种可滑动的径向叶片通常由一个偏压弹簧沿一个方向偏 压，其径向向内的端部保持与环形辊外部的外围表面滑动接触，使得通过将圆柱体的容积 分成体积可变的，吸入和压缩腔相对于轴旋转的方向在可滑动径向叶片的前侧和后侧上限定。在这个实例中，在由于曲轴的偏心旋转而引起环形辊的行星运动期间，一种液体 或气体通过进口被吸入到吸入腔中，接着在通过排出口排出之前被压缩。为了便于环形辊 相对于圆柱体的内壁表面和可滑动径向叶片的径向内端的滑动运动以及便于径向叶片在 径向凹槽之内的滑动运动，大量的润滑油被容纳在密封容器的底部内。在一个实例中，所述 润滑油通过一个安装在轴下端的油泵被吸取以便为压缩机机构内的各种滑动元件提供润 滑油。在这种传统压缩机机构中使用的各种滑动元件中，可滑动的径向叶片当其磨损时 会引起一个不利的问题。如本领域内技术人员所熟知的，可滑动径向叶片不仅与环形辊摩 擦接合，而且也与限定圆柱体内的径向凹槽的侧表面摩擦接合。具体地，通过偏压弹簧的 偏压力以及作用在可滑动径向叶片的后表面上的背压，可滑动径向叶片的径向内端被不变 地保持与该环形棍摩擦接合，以及此外由于吸入腔和压缩腔之间的压力差的作用，可滑动 径向叶片相对的侧表面交替地保持与限定径向凹槽的相应侧表面摩擦接合。与其他的滑动 元件例如轴和其轴承机构不同，该可滑动径向叶片不是通过由油泵直接供应的润滑油润滑 的，而是通常通过在被压缩的液体或气体中所包含的润滑油组分和/或自辊端部泄露的油 来润滑。可从被压缩的流体获得的以及从辊端部泄露的润滑油量通常不足以令人满意地润 滑可滑动径向叶片及其周围部件。另外，考虑到流体压缩时会达到一个高温，与压缩流体接 触的可滑动径向叶片被加热，且因此容易加快其摩擦磨损。在这种传统的叶片泵中，随着泵速度的提高，作用在叶片上的向心力将叶片有力 地紧压至限制壳体的内表面，这有利地提供了一个可靠的密封力，但同时也不利地在叶片 远端和壳体的内表面之间产生了高摩擦力。如本领域内技术人员将理解的是，这不仅降低 了压缩机的运行效率，也加快了摩擦磨损。美国专利No. 3，821，899教导了一种用于与石油或其他流体产品一起使用的叶片 型仪表。它的结构包括一个壳体，其具有一个入口和一个出口 ；一个旋转的内部盘；一个 内部轴，其相对于旋转盘保持在一个固定的偏心位置；四个径向延伸的铰接叶片，其在壳体 之内绕内部轴旋转；以及四个阀结构，其地从旋转盘一侧的外部周边垂直地延伸。每个叶片 包括一个内部叶片元件，该内部叶片元件包括一个基本平坦的主体；一个单封闭的环，其 从主体的一端延伸且可旋转地绕内部轴定位；以及一个细长的、开放式的C形凹槽，其沿主 体的相对端延伸。每个铰接的叶片还包括一个外部叶片元件，该外部叶片元件包括一个基 本平坦的主体；一个细长的笔(pentil)结构，其沿主体的一端形成且枢轴地保持在一个形 成于内部构件上的C形槽中；以及一个第二细长的笔结构，其沿主体的另一端形成。该第二 细长笔结构枢轴地保持在多个阀结构中的一个阀结构之内。流体流过美国专利No. 3，821，899中所公开的仪表引起了盘、阀口以及铰接叶片 在仪表壳体内旋转。随着它们的旋转，叶片形成隔室，该隔室容积变化且已知量的液体通过 该隔室被从设备的入口转移到设备的出口。因此，设备的旋转速度提供了对于流体流速的 直接指示。美国专利No. 2，139,856中公开了一种泵或流体驱动的发动机，其采用了具有成 型的外表面的铰接叶片。该叶片形成容积连续变化的流体腔。在一个实施方案中，美国专利 No. 2，139，856中公开的装置包括一个壳体；一个圆柱形机壳，其保持在壳体之内的固定位置处；一个曲轴销，其安装在机壳内用于偏心的旋转运动；八个铰接的、双部件叶片(two part vane)，每个叶片都具有一个枢轴地连接至曲轴销的内端以及一个枢轴地连接至机壳 的外端；八个流动口，其穿过驱替腔的内壁设置；一个流动腔，其设置在机壳和壳体之间； 以及八个流动口和相应的止回阀，它们设置在叶片外端之间的机壳内。在美国专利No. 2，139，856中公开的设备的第二实施方案中，曲轴销被保持在机 壳之内固定的偏心位置处，且机壳在壳体内旋转。随着机壳绕偏心定位的曲轴销旋转，由铰 接叶片形成的隔室相继地从穿过驱替腔的其中一个平坦侧壁形成的入口吸取流体，接着将 流体通过壳体内的一个或多个固定口排出。每个铰接叶片具有或一个或两个在其内端上形 成的封闭环。这些内部的封闭环围绕曲轴销可旋转地定位。如前所述，那些例如由美国专利No. 2，139，856和美国专利No. 3，821，899所提出 的设备具有一些缺陷。首先，这些设备没有提供任何适合的用于减小在运动的铰接叶片组 件之内产生的摩擦力的装置。另外，由于需要使用完全分立的流体进入和排出阀系统和/ 或端口结构，显著地增加了该设备的成本和复杂性。再者，该设备没有提供任何用于在相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转式流体驱替组件，包括：一个壳体，其限定一个具有一内壁表面的内部空腔，其中该壳体具有一个相对于等分内壁表面的一壳体平面横向延伸的壳体纵向轴线；一个转子，其具有一个外围表面且定位在壳体的内部空腔之内，该转子配置为绕与该壳体纵向轴线不同心的一个转子旋转轴线旋转；以及一个闸门，其具有一个远端，该闸门与转子可滑动地安装，且可围绕以及可在一第一位置和一第二位置之间轴向运动，在所述第一位置，闸门的远端定位在距离转子的外围表面第一距离处，而在所述第二位置，闸门的远端定位在距离转子的外围表面第二距离处，其中随着转子绕转子旋转轴线旋转，闸门的远端被约束为靠近壳体的内壁表面而间隔开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-9-26 60/995,319一种旋转式流体驱替组件，包括一个壳体，其限定一个具有一内壁表面的内部空腔，其中该壳体具有一个相对于等分内壁表面的一壳体平面横向延伸的壳体纵向轴线；一个转子，其具有一个外围表面且定位在壳体的内部空腔之内，该转子配置为绕与该壳体纵向轴线不同心的一个转子旋转轴线旋转；以及一个闸门，其具有一个远端，该闸门与转子可滑动地安装，且可围绕以及可在一第一位置和一第二位置之间轴向运动，在所述第一位置，闸门的远端定位在距离转子的外围表面第一距离处，而在所述第二位置，闸门的远端定位在距离转子的外围表面第二距离处，其中随着转子绕转子旋转轴线旋转，闸门的远端被约束为靠近壳体的内壁表面而间隔开。2.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子的至少一部分外围表 面、一部分内壁表面以及靠近间门远端的间门的变化部分限定一个随着转子绕转子旋转轴 线的旋转而改变容积的流体腔。3.根据权利要求2所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子具有至少一个与该流体 腔流体连通的入口。4.根据权利要求2所述的旋转式流体驱替组件，其中所述间门具有至少一个与该流体 腔流体连通的入口。5.根据权利要求4所述的旋转式流体驱替组件，还包括用于选择性地打开和封闭位于 闸门内的所述至少一个入口 一种装置。6.根据权利要求2所述的旋转式流体驱替组件，其中所述壳体具有至少一个与该流体 腔流体连通的入口。7.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述第一距离比第二距离大。8.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述第二距离靠近转子的外围表9.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中，在第二位置，间门的远端位于转 子的外围表面处或位于转子的外围表面之下。10.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述壳体具有至少一个与该流 体腔流体连通的出口。11.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述间门具有至少一个与该流 体腔流体连通的出口。12.根据权利要求11所述的旋转式流体驱替组件，还包括用于选择性地打开和封闭位 于闸门内的所述至少一个出口的一种装置。13.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子具有至少一个与该压 缩腔流体连通的出口。14.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，还包括一个凸轮，该凸轮绕一个凸轮 轴线定位在所述内部空腔之内且配置为选择性地与闸门的一部分接合，以实现闸门围绕和 在相应的第一和第二位置之间的轴向运动。15.根据权利要求14所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子配置为作用在闸门的 选择部分上，以实现闸门相对于转子外围表面的受约束的轴向运动。16.根据权利要求14所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子限定一个配置用于可滑动地接收闸门的孔。17.根据权利要求16所述的旋转式流体驱替组件，其中所述间门限定一个空心部，该 空心部具有至少一个配置用于与凸轮的一部分选择性接触的支承面。18.根据权利要求17所述的旋转式流体驱替组件，其中所述至少一个支承面包括一对 相对的支承面。19.根据权利要求17所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子限定一个中心定位的 配置用于旋转接收凸轮的腔。20.根据权利要求19所述的旋转式流体驱替组件，其中所述孔具有一个等分所述腔中 心的孔轴线，以及其中所述闸门的一对相对的支承面基本横切于所述孔轴线定位。21.根据权利要求20所述的旋转式流体驱替组件，其中所述一对相对的支承面沿闸门 的一纵向轴线相互间隔开，且关于所述凸轮轴线彼此相对地定位。22.根据权利要求17所述的旋转式流体驱替组件，其中所述至少一个支承面的至少一 部分是弯曲的。23.根据权利要求16所述的旋转式流体驱替组件，还包括用于使间门在高流体压力下 的扭曲和挠曲最小化的一种装置。24.根据权利要求23所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子的孔的至少一部分具 有一个圆柱形的横截面形状，以及其中所述间门的至少一部分具有一个与转子的孔互补的 圆柱形的横截面形状。25.根据权利要求24所述的旋转式流体驱替组件，还包括至少一个密封元件，该至少 一个密封元件安装在阀门的具有所述圆柱形横截面形状的所述至少一部分的外部之上。26.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述闸门的远端被约束为在约 0. 0001英寸至约0. 2000英寸之间的约束范围内靠近壳体的内壁表面而间隔开。27.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述闸门的远端被约束为在约 0. 0003英寸至约0. 1500英寸之间的约束范围内靠近壳体的内壁表面而间隔开。28.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述闸门的远端被约束为在约 0. 0005英寸至约0. 1000英寸之间的约束范围内靠近壳体的内壁表面而间隔开。29.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述闸门的远端被约束为在壳 体内表面直径的0. 01%和15. 0%之间的约束范围内靠近壳体的内壁表面而间隔开。30.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述间门的远端限定一个槽，且 该旋转式流体驱替组件还包括一个密封组件，该密封组件包括在间门的槽内可移动的至少 一个平面构件。31.根据权利要求30所述的旋转式流体驱替组件，其中所述密封组件还包括一个偏压 元件，该偏压元件配置为选择性地作用在所述至少一个平面构件上，以维持该至少一个平 面构件的外边缘随着转子旋转而与壳体的内壁表面滑动接触。32.根据权利要求30所述的旋转式流体驱替组件，其中所述密封组件还包括一种装 置，该装置用于将一个偏压力作用在该至少一个平面构件上，以维持至少一个平面构件的 外边缘随着转子旋转而与壳体的内壁表面滑动接触。33.根据权利要求30所述的旋转式流体驱替组件，其中所述至少一个平面构件的质量 小于闸门质量的约50%。34.根据权利要求30所述的旋转式流体驱替组件，其中所述至少一个平面构件的质量 小于闸门质量的约10%。35.根据权利要求30所述的旋转式流体驱替组件，其中所述至少一个平面构件的质量 小于闸门质量的约2%。36.根据权利要求30所述的旋转式流体驱替组件，其中所述至少一个平面构件的质量 在闸门质量的约至约60%之间。37.根据权利要求2所述的旋转式流体驱替组件，其中所述转子具有一个第一侧表面 和一个相对的第二侧表面，以及其中所述转子还包括一对端板，该一对端板安装至转子相 应的第一和第二侧表面，且随着转子相应的第一和第二侧表面旋转。38.根据权利要求37所述的旋转式流体驱替组件，其中所述一对端板中的至少一个限 定一个与该流体腔流体连通的入口。39.根据权利要求37所述的旋转式流体驱替组件，其中所述一对端板中的至少一个限 定一个与该流体腔流体连通的出口。40.根据权利要求37所述的旋转式流体驱替组件，其中所述壳体具有一个前表面和一 个相对的后表面，其中所述一对端板中的第一端板的一部分与壳体的前表面的一部分密封 地且可滑动地接触，以及其中第二端板的一部分与壳体的后表面的一部分密封地且可滑动 地接触。41.根据权利要求40所述的旋转式流体驱替组件，还包括一种装置，该装置用于在第 一端板和壳体前表面之间以及在第二端板和壳体后表面之间提供一种基本上不透流体的 密封。42.根据权利要求41所述的旋转式流体驱替组件，其中所述用于提供一种基本上不透 流体的密封的装置包括至少一个槽，其限定在该第一和第二端板的每个的外围部分内；以及多个密封件，每个密封件配置为互补地安装在第一和第二端板的一个槽内。42.根据权利要求41所述的旋转式流体驱替组件，其中所述用于提供一种基本上不透 流体的装置包括至少一个槽，其限定在壳体的基本围绕壳体内部空腔的前和后表面中的每个内；以及多个密封件，每个密封件配置为互补地安装在壳体的一个槽内。43.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，还包括一个密封元件，该密封元件从 壳体的内壁表面上的靠近壳体内壁表面和转子外围表面之间的最小运行间隙的位置的地 方开始，向外延伸，其中该密封元件的一个边缘配置为与转子的外围表面选择性地滑动接 触。44.根据权利要求43所述的旋转式流体驱替组件，还包括一种装置，该装置用于将壳 体内的密封元件收回，以使得当闸门的远端随着转子旋转而经过密封元件时，密封元件的 边缘位于壳体的内壁表面处或位于壳体的内壁表面之下。45.根据权利要求1所述的旋转式流体驱替组件，其中所述间门具有一个相对的近端， 以及其中，在第一位置，间门的近端定位在距离转子的外围表面基本为第二距离处，而在第 二位置，闸门的近端定位在距离转子的外围表面基本为第一距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：GT肯普，
申请(专利权)人：托拉德工程学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US