专利名称：两级滚动转子式膨胀机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种两级滚动转子式膨胀机。
背景技术：
图1是现有两级滚动转子式膨胀机的工作原理的示意图。该两级滚动转子式膨胀 机包括两个膨胀单元，即第一膨胀单元11和第二膨胀单元12。第一膨胀单元11包括第一 汽缸111、第一活塞112、第一吸气口 113、第一排气口 114和第一叶片115。第二膨胀单元 12包括第二汽缸121、第二活塞122、第二吸气口 123、第二排气口 124和第二叶片125。第 一汽缸111和第一活塞112限定第一腔体116，第一叶片115可将第一腔体116分为第一吸 气腔和第一排气腔。第二汽缸121和第二活塞122限定第二腔体126，第二叶片125可将第 二腔体126分为第二吸气腔和第二排气腔。该两级滚动转子式膨胀机采用两级偏心同轴驱 动，叶片槽和偏心部都采用同向设计。第一排气口 114通过中间板(未示出)上的连接孔 IO与第二吸气口 123相连接。顺时针运行时，第一排气腔中的流体通过连接孔10进入第二 吸气腔。由于第二汽缸的排量大于第一汽缸的排量，运转时，由第一排气腔、连接孔和第二 吸气腔组成的膨胀腔的体积不断增加，从而实现了流体的膨胀并产生膨胀功。这种两级滚 动转子式膨胀机的详细构造和工作原理可参见本申请人的申请号为200510111156.8的发 明专利申请，其全部内容通过参考包含于此。 但是由于叶片槽和偏心部都采用了同向设计，因此第一和第二偏心部会保持同相 位运行，即第一和第二偏心部相对各自上止点的旋转角度总是保持相同，所以第一和第二 偏心部是同时旋转到各自的吸气口与排气口之间的夹角区域。此时，如图l所示，第一吸气 口 113与第二排气口 124经由第一腔体116、第一排气口 114、连接孔10、第二吸气口 123和 第二腔体126而相互连通，从而出现两级滚动转子式膨胀机的贯通现象，引起高压侧的流 体直接经过贯通通道流入低压侧而没有产生膨胀，致使膨胀机效率下降。
发明内容
为了克服现有两级滚动转子式膨胀机的上述缺点，本发明提供一种两级滚动转子 式膨胀机，其包括第一膨胀单元、第二膨胀单元、所述第一和第二膨胀单元之间的中间板以 及所述第一和第二膨胀单元共用的曲轴。所述第一膨胀单元包括具有第一吸气口和第一排 气口的第一汽缸、第一活塞和位于所述第一吸气口与第一排气口的夹角中的第一叶片；所 述第二膨胀单元包括具有第二吸气口和第二排气口的第二汽缸、第二活塞和位于所述第二 吸气口与第二排气口的夹角中的第二叶片；所述第一排气口与第二吸气口通过所述中间板 上的连接孔相互连通；所述第一叶片与所述第二叶片设置在相同的角度位置；所述曲轴具 有第一和第二偏心部，所述第一和第二偏心部分别设置在所述第一和第二活塞中。所述第 一吸气口与第一排气口之间的夹角为a ，所述第二吸气口与第二排气口之间的夹角为P ; 所述第一叶片与第一排气口之间的夹角为n，所述第二叶片与所述第二吸气口之间的夹角 为m;当所述第一偏心部转动到a的范围内时，所述第一进气口与所述第一排气口相互连通；并且当所述第二偏心部转动到13的范围内时，所述第二进气口与所述第二排气口相互
连通。所述第一偏心部与所述第二偏心部之间具有夹角e，并且e > (m+n)，以便当所述 第一偏心部在a的范围内转动时，所述第二偏心部已经离开13的范围，由此避免所述第一 吸气口与所述第二排气口相互连通。
优选地，所述夹角9 = (m+n)。 本发明还提供一种两级滚动转子式膨胀机，其包括第一膨胀单元、第二膨胀单元、 所述第一和第二膨胀单元之间的中间板以及所述第一和第二膨胀单元共用的曲轴。所述第 一膨胀单元包括具有第一吸气口和第一排气口的第一汽缸、第一活塞和位于所述第一吸气 口与第一排气口的夹角中的第一叶片；所述第二膨胀单元包括具有第二吸气口和第二排气 口的第二汽缸、第二活塞和位于所述第二吸气口与第二排气口的夹角中的第二叶片；所述 第一排气口与第二吸气口通过所述中间板上的连接孔相互连通；所述曲轴具有第一和第二 偏心部，所述第一和第二偏心部分别设置在所述第一和第二活塞中。所述第一吸气口与第 一排气口之间的夹角为a ，所述第二吸气口与第二排气口之间的夹角为P ;所述第一排气 口所占据的夹角为"，所述第二吸气口所占据的夹角为P ;当所述第一偏心部转动到a的 范围内时，所述第一进气口与所述第一排气口相互连通；并且当所述第二偏心部转动到13 的范围内时，所述第二进气口与所述第二排气口相互连通。所述第一排气口与所述第二吸 气口设置在相同的角度位置处，从而使所述连接孔为直孔；并且所述第一偏心部与所述第 二偏心部之间具有夹角①，并且①> (P+")/2，以便当所述第一偏心部在a的范围内转 动时，所述第二偏心部已经离开P的范围，由此避免所述第一吸气口与所述第二排气口相 互连通。 优选地，所述夹角①=(y+")/2。 根据本发明的两级滚动转子式膨胀机解决了现有两级滚动转子式膨胀机的贯通 现象，提高了膨胀效率。通过叶片槽的不同向设计，减少了连接孔的长度和体积，减少了流 动损失，提高膨胀效率。
图1是现有的两级滚动转子式膨胀机的结构原理图； 图2是根据本发明第一实施例的两级滚动转子式膨胀机的结构原理图； 图3是根据本发明的两级滚动转子式膨胀机中的曲轴的示意图； 图4是根据本发明第二实施例的两级滚动转子式膨胀机的结构原理图； 图5是现有的两级滚动转子式膨胀机中的中间板的示意图；以及 图6是根据本发明的第二实施例的两级滚动转子式膨胀机中的中间板的示意图。
具体实施例方式
图2示出了根据本发明第一实施例的两级滚动转子式膨胀机，图3示出该两级滚 动转子式膨胀机中的曲轴。该两级滚动转子式膨胀机包括第一膨胀单元21、第二膨胀单元 22、所述第一和第二膨胀单元之间的中间板以及所述第一和第二膨胀单元共用的曲轴31。
第一膨胀单元21包括具有第一吸气口 213和第一排气口 214的第一汽缸211、第 一活塞212和位于所述第一吸气口 213与第一排气口 214的夹角中的第一叶片215。第一
4汽缸211与第一活塞212限定第一腔体216。第二膨胀单元22包括具有第二吸气口 223和 第二排气口 224的第二汽缸221、第二活塞222和位于所述第二吸气口 223与第二排气口 224的夹角中的第二叶片225。第二汽缸221与第二活塞222限定第二腔体226。第一排气 口 214与第二吸气口 223通过所述中间板上的连接孔20相互连通。第一叶片215与第二 叶片225设置在相同的角度位置处。所述曲轴31具有第一偏心部311和第二偏心部312。 如图3所示，第一偏心部311和第二偏心部312采用了非同相设计，两者之间具有一定的夹 角。所述第一偏心部311和第二偏心部312分别设置在第一活塞212和第二活塞222中， 使得第一活塞212和第二活塞222的偏心分别与第一偏心部311和第二偏心部312同相并 与其同步转动，详细结构可参见本申请人的申请号为200510111156.8的发明专利申请。
如图2所示，第一吸气口213与第一排气口214之间的夹角为a ，该夹角a定义为 第一吸气口 213与第一排气口 214之间的最大夹角，S卩，第一吸气口 213与第一排气口 214 彼此相距最远的边缘之间的夹角。类似地，第二吸气口 223与第二排气口 224之间的夹角 为13。第一叶片215与第一排气口 214之间的夹角为n，该夹角n定义为第一叶片215的 中心线与第一排气口 214远离第一叶片215的边缘之间的夹角。类似地，第二叶片225与 第二吸气口 223之间的夹角为m。当所述第一偏心部转动到a的范围内时，所述第一进气 口 213与所述第一排气口 214相互连通；并且当所述第二偏心部转动到13的范围内时，所 述第二进气口 223与所述第二排气口 224相互连通， 所述第一偏心部311与所述第二偏心部312之间具有夹角9 ，并且e > (m+n)， 以便当所述第一偏心部311在a的范围内转动时，所述第二偏心部312已经离开13的范 围，由此避免所述第一吸气口 213与所述第二排气口 224相互连通，从而避免了现有两级滚 动转子式膨胀机的贯通现象，提高了膨胀效率。 在本发明的第一实施例中，优选地，所述夹角9 = (m+n)，从而充分利用第一和第 二腔体，使结构更加紧凑。 图4示出根据本发明第二实施例的两级滚动转子式膨胀机。该两级滚动转子式膨 胀机包括第一膨胀单元41、第二膨胀单元42、所述第一和第二膨胀单元之间的中间板以及 所述第一和第二膨胀单元共用的曲轴。 所述第一膨胀单元41包括具有第一吸气口 413和第一排气口 414的第一汽缸 411、第一活塞412和位于所述第一吸气口413与第一排气口414的夹角中的第一叶片415。 第一汽缸411与第一活塞412限定第一腔体416。所述第二膨胀单元42包括具有第二吸气 口 423和第二排气口 424的第二汽缸421、第二活塞422和位于所述第二吸气口 423与第 二排气口 424的夹角中的第二叶片425。第二汽缸421与第二活塞422限定第一腔体216。 所述第一排气口 414与第二吸气口 423通过所述中间板上的连接孔40相互连通。第二实 施例中与第一实施例相同或相似的构造和限定在此不再赘述。 所述第一吸气口 413与第一排气口 414之间的夹角为a ，所述第二吸气口 423与 第二排气口 424之间的夹角为13 。所述第一排气口 414所占据的夹角为"，所述第二吸气 口 423所占据的夹角为ii。 所述第一排气口 414与所述第二吸气口 423设置在相同的角度位置处，即，第一排 气口 414的中心线与第二吸气口 423的中心线设置在相同的角度位置处。第一偏心部与所 述第二偏心部之间具有夹角①，并且①> (P+")/2，以便当所述第一偏心部在a的范围已经离开P的范围，由此避免所述第一吸气口与所述第二排气
口相互连通，从而避免了现有两级滚动转子式膨胀机的贯通现象，提高了膨胀效率。 在本发明的第二实施例中，优选地，所述夹角①=(y+")/2，从而充分利用第一
和第二腔体，使结构更加紧凑。 图5示出了现有的两级滚动转子式膨胀机中的中间板51，该中间板51上的连接 孔10为斜孔。而在本发明的第二实施例中，由于第一排气口 414与第二吸气口 423设置在 相同的角度位置处，因此，如图6所示，根据本发明第二实施例的两级滚动转子式膨胀机中 的中间板61上的连接孔40为直 L从而使得加工更加容易，并且减小了连接孔的长度和体 积，减小了流体通过连接孔时的阻力，减少了排气结束时连接孔内残留的流体，因而进一步 提高了膨胀效率。 虽然上文参照实施例说明了本发明，但本领域的技术人员应理解，本发明并不局 限于上述实施例，而是可包括落在本发明范围内的各种修改和改进。
权利要求
一种两级滚动转子式膨胀机，其包括第一膨胀单元、第二膨胀单元、所述第一和第二膨胀单元之间的中间板以及所述第一和第二膨胀单元共用的曲轴，所述第一膨胀单元包括具有第一吸气口和第一排气口的第一汽缸、第一活塞和位于所述第一吸气口与第一排气口的夹角中的第一叶片；所述第二膨胀单元包括具有第二吸气口和第二排气口的第二汽缸、第二活塞和位于所述第二吸气口与第二排气口的夹角中的第二叶片；所述第一排气口与第二吸气口通过所述中间板上的连接孔相互连通；所述第一叶片与所述第二叶片设置在相同的角度位置；所述曲轴具有第一和第二偏心部，所述第一和第二偏心部分别设置在所述第一和第二活塞中，其中，所述第一吸气口与第一排气口之间的夹角为α，所述第二吸气口与第二排气口之间的夹角为β；所述第一叶片与第一排气口之间的夹角为n，所述第二叶片与所述第二吸气口之间的夹角为m；当所述第一偏心部转动到α的范围内时，所述第一进气口与所述第一排气口相互连通；并且当所述第二偏心部转动到β的范围内时，所述第二进气口与所述第二排气口相互连通，其特征在于，所述第一偏心部与所述第二偏心部之间具有夹角θ，并且θ≥(m+n)，以便当所述第一偏心部在α的范围内转动时，所述第二偏心部已经离开β的范围，由此避免所述第一吸气口与所述第二排气口相互连通。
2. 根据权利要求l所述的两级滚动转子式膨胀机，其特征在于，所述夹角9 = (m+n)。
3. —种两级滚动转子式膨胀机，其包括第一膨胀单元、第二膨胀单元、所述第一和第二 膨胀单元之间的中间板以及所述第一和第二膨胀单元共用的曲轴，所述第一膨胀单元包括具有第一吸气口和第一排气口的第一汽缸、第一活塞和位于所 述第一吸气口与第一排气口的夹角中的第一叶片；所述第二膨胀单元包括具有第二吸气口 和第二排气口的第二汽缸、第二活塞和位于所述第二吸气口与第二排气口的夹角中的第二 叶片；所述第一排气口与第二吸气口通过所述中间板上的连接孔相互连通；所述曲轴具有 第一和第二偏心部，所述第一和第二偏心部分别设置在所述第一和第二活塞中，其中，所述第一吸气口与第一排气口之间的夹角为a ，所述第二吸气口与第二排气口 之间的夹角为P ;所述第一排气口所占据的夹角为"，所述第二吸气口所占据的夹角为 P ;当所述第一偏心部转动到a的范围内时，所述第一进气口与所述第一排气口相互连 通；并且当所述第二偏心部转动到13的范围内时，所述第二进气口与所述第二排气口相互 连通，其特征在于，所述第一排气口与所述第二吸气口设置在相同的角度位置处，从而 使所述连接孔为直孔；并且所述第一偏心部与所述第二偏心部之间具有夹角①，并且 ①> (P+")/2，以便当所述第一偏心部在a的范围内转动时，所述第二偏心部已经离开 P的范围，由此避免所述第一吸气口与所述第二排气口相互连通。
4. 根据权利要求l所述的两级滚动转子式膨胀机，其特征在于，所述夹角①= O +co)/2。
全文摘要
本发明公开了一种两级滚动转子式膨胀机，其包括第一膨胀单元和第二膨胀单元，其中第一吸气口与第一排气口之间的夹角为α，第二吸气口与第二排气口之间的夹角为β，通过调整第一偏心部和第二偏心部的夹角以便当第一偏心部在α的范围内转动时，第二偏心部已经离开β的范围，由此避免所述第一吸气口与所述第二排气口相互连通。
文档编号F01C1/356GK101769166SQ20081020815
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者张龙, 李浩源, 杨军 申请人:上海日立电器有限公司