专利名称：齿轮式压缩(膨胀)机的制作方法
技术领域：
本发明属于流体机械技术领域，更进一步涉及一种新型回转式压缩(膨胀)机。
传统的回转压缩机中，滚动转子式、滑片式、旋叶式结构上有滑片、弹簧、气阀等易损的运动部件，螺杆式、涡旋式结构简单。但其机件表面呈复杂的曲面形状，使加工、检验复杂。当机器小型化时，这一困难更为突出。单齿转子压缩机转子间不相接触，留有间隙，例如流体工程1991.NO.5《单齿转子压缩机型线的研究》公开的就是此类压缩机。这种压缩机结构使得转子间泄漏量大，压比难以提高，实际上单级只能作为鼓风机使用。由于转子的型线决定了转子间不能相互间传递动力，转子间的相互位置以及转子的运动由同步齿轮来控制和驱动。这使其结构复杂，体积加大。
本发明的目的是提供一种新型回转压缩(膨胀)机，它无滑片、弹簧、气阀等易损件，与单齿转子压缩机相比，去掉了同步齿轮，简化了设备，两转子接触啮合，因而经过转子间的泄漏大为减小，压比可以有大的提高，单级压缩机达到动力用压缩机和制冷压缩机的要求，同时避免过压缩和欠压缩过程。
本发明的实现方法如下
齿轮式压缩机包括一个“8”字型的气缸和由上、下两个端盖组成的壳体，壳体内设置至少一个主动转子以及一个从动转子组成的齿轮状啮合副，壳体上开有吸气口，端盖上开有排气口，主、从动转子节圆上，设有小齿，过渡齿和大齿。大齿的端面为鹰嘴状，其端面型线依次由齿背型线、齿顶型线、齿凹型线和齿槽型线光滑连接，大齿齿背凸出于节圆之外，大齿两端经过渡齿与小齿连接。转子大齿、啮合点，气缸壁和上、下端盖形成封闭的基元容积，当齿轮压缩机转动时，基元容积的体积呈周期性的变化，当基元容积体积增加时，基元容积与进气口相通，当基元容积体积减少时与排气口相通，从而完成一个完整的吸气、压缩、排气的工作过程。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的主动转子端面齿形一种实施例的结构示意图。
图3是本发明的从动转子端面齿形一个实施例的结构示意图。
图4是本发明上端盖设有滑阀调节装置和喷液孔的整体结构示意图。
图5是本发明下端盖设有滑阀调节装置和喷液孔的整体结构示意图。
图6是本发明吸气口设于端盖上的一种整体结构示意图。
本发明主要由相互啮合的齿轮状转子14、24，“8”字型气缸13，以及上、下两个端盖组成。主动转子14的轴11和从动转子24的轴1平行设置，其轴心分别位于“8”字型气缸的两个气缸圆的圆心上，主动转子14和从动转子24的轴心距离等于两个转子节圆12和22的半径之和。主、从动转子节圆12和22上设有小齿10、25，过渡凸齿17，4，过渡凹齿8，20以及大齿7，19。主、从动转子的端面齿形型线依次由齿背型线6，18、齿顶型线2，15，齿凹型线9，21和齿槽型线16，3光滑连接而成。齿背型线6和18指从节圆经过大齿的凸齿部分，直到齿顶的部分，齿顶型线2和15指从齿顶起向大齿齿槽方向的一小段曲线，齿凹型线9，21指接着齿顶型线2、15直至大齿齿根且向齿背方向凹入的型线。齿槽型线16，3指从齿根起经过大齿的齿槽部分到达节圆12、22的部分。齿背型线、齿顶型线、齿凹型线、齿槽型线分别由数段摆线、直线、圆弧、渐开线与它们的包络线光滑连接而成。齿背型线6，18凸出于节圆12，22之外。主、从动转子的大齿7，19两端经过渡凸齿17，4、过渡凹齿8，20，与小齿10，25相接。上、下端盖呈平板状，安装于气缸13的两侧，排气口23呈半环状开在一侧或两侧端盖上，位于从动转子24一侧，其外圆半径略小于从动转子小齿的齿根圆半径，其内圆半径大于或等于从动转子大齿齿槽距轴心的最小距离，排气口23的起始位置由设计压力决定，终止线是主动转子齿顶以主动转子轴心为圆心划的圆弧，进气口5位于气缸侧壁上，进气口5中心位于“8”字型气缸13的两个尖点的连线上。主动转子14顺时针旋转，当主动转子14的齿顶越过进气口5的边缘时，两转子的大齿7，19以及两个转子啮合点，将气缸壁与上、下端盖形成的工作腔26分隔为两个封闭的基元容积，其中一个基元容积体积增大且与进气口5相通，进行吸气过程，一个基元容积体积减小且后期与排气口23相通，进行压缩和排气过程，随着主动转子14转角的变化，每个基元容积都完成了完全的吸气、压缩、排气的工作过程，一个基元容积完成吸气、压缩、排气过程需要转子转4π角，转子每转2π角，就有一次吸、排气过程，无吸、排气封闭容积且吸气充分。
图2是主动转子端面齿形的一个实施例的结构示意图。
主动转子14齿背型线6，即A1F1段依次由摆线E1F1，直线D1E1，圆弧C1D1，及直线的包络线A1C1光滑连接而成，齿顶型线2，即A1B1段是三次样条函数曲线或圆弧。齿凹型线9即B1L1是点啮合摆线。齿槽型线16即L1Q1段由直线L1M1，直线包络线M1P1，摆线P1Q1光滑连接，小齿是普通渐开线齿。
主动转子型线可作如下修改即将直线包络线A1C1改为圆弧，去掉圆弧C1D1段，则大齿齿背型线依次由摆线、直线、圆弧光滑连接而成。
图3是从动转子端面齿形的一个实施例的结构示意图。
从动转子24的齿背型线18，即Q2L2依次由摆线Q2P2，直线P2M2和直线的包络线L2M2光滑连接。齿顶型线15即L2K2是小圆弧，齿凹型线21即A2K2段是点啮合摆线或圆弧包络线，齿槽型线3即A2F2段由直线A2C2，圆弧C2D2，直线包络线D2E2，摆线E2F2光滑连接而成，小齿是普通渐开线齿。
图4是上端盖吸、排气口设有滑阀调节装置，气缸设有喷液孔的齿轮压缩机整体结构示意图。
图5是下端盖设有吸、排气口和滑阀调节装置，气缸设有喷液孔的齿轮压缩机整体结构示意图。
由于齿轮压缩机是具有完全内压缩的机器，当吸气口31确定后，其排气压力唯一地由排气口23的起始位置来决定。当工作环境要求改变排气压力时，设置滑阀29来调节排气口的起始边缘位置，以调节内压缩终了压力，以避免过压缩损失，降低能耗。这一调节方法使齿轮式压缩机在节约能源的情况下适应更宽广的工作条件要求。齿轮式压缩机在上端盖上，靠近壳体内侧开有凹入的半环状滑阀槽30，滑阀槽30的一端与排气口23相接，滑阀槽30的内、外圆半径等于排气口23内、外圆半径，滑阀槽30上设有半环状滑阀29，滑阀29的内、外圆半径等于排气口23的内、外圆半径。采用双端面排气技术，排气通流面积增加一倍，排气阻力损失减少，这时，可采用双端面的滑阀调节技术来完成变工况调节，在上、下两个端盖上，靠近壳体内侧开有凹入的半环状滑阀槽30，37，滑阀槽30，37的一端与排气口23，35相接，滑阀槽30，37的内、外圆半径分别等于排气口23，35内、外圆半径。滑阀槽30，37上设有半环状滑阀29，36，滑阀29，36的内、外圆半径等于排气口23，35的内、外圆半径。当需提高排气压力时，沿着滑阀槽30，37逆时针转动滑阀29，36，排气口23，35面积逐渐减小，内压缩终了压力上升，反之，则降低了排气压力。吸气口的设置有多种方案，一种方案是在气缸13侧壁上开设有吸气口5，吸气口5中心位于“8”字型气缸13两个尖点的连线上。在许多条件下，要求压缩机能够调节输气量，即变容量调节，尤其是汽车空调压缩机这一性能尤为重要。齿轮式压缩机可以通过在吸气口设置滑阀方便地实现几乎无损耗的变容量调节，并可实现无级调节，这时，吸气口31开在一侧端盖上，称为上端盖。吸气口31的内圆半径等于或略小于主动转子小齿齿根圆半径，吸气口31的外圆半径略小于主动转子14一侧的气缸内圆半径。上端盖上，靠近壳体内侧开有凹入的半环状滑阀槽33，滑阀槽33的一端与吸气口31相接，滑阀槽33的内、外圆半径分别等于吸气口31内、外圆半径。滑阀槽上设有半环状滑阀32，滑阀32的内、外圆半径等于吸气口31的内、外圆半径。需要减小输气量时，顺时针旋转吸气口滑阀32，吸气口31孔口面积扩大，两转子大齿7，19齿顶越过“8”字型气缸的尖点后形成的压排基元容积仍与吸气口31相通，已进入压排基元容积的工质又从吸气口31回流，减少了一转中压缩的工质，实现了变容量调节。在上、下两个端盖上都设滑阀调节装置，则可以扩大调节的容量范围。上端盖的调节装置不变，在下端盖上开半环状吸气口38和半环状滑阀槽40，吸气口内外圆半径等于上端盖吸气口内外圆半径，下端盖吸气口起始边缘位置41略超前于上端盖吸气口的终止位置34，滑阀槽40上设有半环状滑阀39，通过调节滑阀39的位置，可以进一步调节输气量。上、下两端盖的滑阀调节相互配合，使齿轮压缩机实现大范围的容量调节，满足各种不同环境下的使用要求。
图6是吸气口的一种开设方案，在一侧端盖上，开有半环状吸气口42，吸气口位于主动转子14一侧，吸气口外圆半径略小于主动转子14小齿的齿根圆半径，吸气口内圆半径等于主动转子大齿齿槽距主动转子轴心的最小距离。齿轮式压缩机转子端面和端盖之间，大齿齿顶和气缸侧壁之间存在间隙，不可避免地会产生通过间隙的泄漏。图4中将喷液孔27，28开发在气缸侧壁上，采用喷液技术，则可以大幅度减少通过这些间隙的泄漏，并起到降低噪音和润滑的作用，喷液降低了排气温度，降低功率消耗，使单级压比可以有较大提高。
本发明同样可作为膨胀机使用。
齿轮式压缩机的优点1.结构简单、零件少，无易损件；
2.惯性力可完全平衡、振动、噪音小；3.转子可靠，有很长的寿命，转子可设计为直齿，加工较容易；4.转子间接触啮合，泄漏少，可以达到较高压比；5.通过滑阀可方便地实现变工况调节和变容量调节，有利于节能；6.可以采用喷液内冷却方式，从而可进一步减少能耗，降低噪音，降低排气温度；7.无吸气封闭容积和排气封闭容积；
权利要求
1.齿轮式压缩(膨胀)机，它包括一个“8”字形的气缸和由两个端盖组成的壳体，壳体内设至少一个主动转子以及一个从动转子组成的齿轮状啮合副，其特征在于所述壳体上开有吸气口，端盖上开有排气口，所述主、从动转子节圆上设有小齿、过渡齿和大齿，大齿的端面为鹰嘴状，其端面型线依次由齿背型线、齿顶型线、齿凹型线和齿槽型线光滑连接，大齿齿背凸出于节圆之外，大齿两端经过渡齿与小齿连接。
2.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述端盖呈平板状，一个端盖上开有半环状的排气口，排气口位于从动转子一侧，排气口外圆半径略小于从动转子小齿的齿根圆半径，排气口内圆半径等于从动转子大齿齿槽距从动轴轴心的最小距离。
3.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述平板状的上、下端盖上开有半环状的排气口，排气口位于从动转子一侧，排气口外圆半径略小于从动转子小齿的齿根圆半径，排气口内圆半径等于从动转子大齿齿槽距从动轴轴心的最小距离。
4.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述端盖上，靠近壳体内侧开有凹入的半环状排气口滑阀槽，滑阀槽的一端与排气口相接，滑阀槽的内、外圆半径分别等于排气口内、外圆半径，滑阀槽上设有半环状滑阀，滑阀的内、外圆半径等于排气口的内、外圆半径。
5.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述端盖呈平板状，一个端盖上开有半环状的吸气口，吸气口位于主动转子一侧，吸气口外圆半径略小于气缸圆半径，吸气口内圆半径等于主动转子小齿的齿根圆半径。
6.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述上端盖上，开有吸气口，吸气口外圆半径略小于主动转子一侧气缸圆半径，吸气口内圆半径等于主动转子小齿的齿根圆半径。上端盖靠近壳体内侧开有凹入的半环状滑阀槽，滑阀槽的一端与吸气口相接，滑阀槽的内、外圆半径分别等于吸气口内、外圆半径，滑阀槽上设有半环状滑阀，滑阀的内、外圆半径等于吸气口的内、外圆半径。
7.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述吸气口开于上、下两个端盖上，上端盖吸气口外圆半径略小于主动转子一侧气缸圆半径，吸气口内圆半径等于主动转子小齿的齿根圆半径。上端盖靠近壳体内侧开有凹入的半环状滑阀槽，滑阀槽的一端与吸气口相接，滑阀槽的内、外圆半径分别等于吸气口的内、外圆半径，滑阀槽上设有半环状滑阀，滑阀的内、外圆半径等于吸气口的内、外圆半径。下端盖靠近壳体内侧也开有半环状吸气口和凹入的滑阀槽。下端盖吸气口内、外圆半径等于上端盖吸气口内、外圆半径，滑阀槽的内、外圆半径等于吸气口的内、外圆半径，下端盖吸气口起始位置略超前于上端盖吸气口的终止位置，滑阀槽上设置半环状的滑阀。
8.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述端盖上，一个端盖上开有半环状的吸气口，吸气口位于主动转子一侧，吸气口外圆半径略小于主动转子小齿的齿根圆半径，吸气口内圆半径等于主动转子大齿齿槽距主动转子轴心的最小距离。
9.根据权利要求1所述的齿轮式压缩(膨胀)机，其特征在于所述气缸侧壁上开有吸气口，吸气口中心位于“8”字型气缸两个尖点的连线上。
全文摘要
一种流体机械领域的齿轮式压缩(膨胀)机,它包括一个“8”字形的气缸和由两个端盖组成的壳体,壳体内设至少一个主动转子以及一个从动转子组成的齿轮状啮合副,壳体上开有吸气口,端盖上开有排气口,主、从动转子节圆上设有小齿、过渡齿和大齿,大齿的端面为鹰嘴状,大齿齿背凸出于节圆之外,大齿两端经过渡齿与小齿连接。本发明结构简单,两转子接触啮合,转子间泄漏减少,提高了压比,避免了过压缩和欠压缩过程。
文档编号F04C18/20GK1240257SQ99115799
公开日2000年1月5日 申请日期1999年6月17日 优先权日1999年6月17日
发明者熊伟 申请人:熊伟