液环式压缩机 |
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| 申请号 | CN200680021265.3 | 申请日 | 2006-06-12 | 公开(公告)号 | CN101198792B | 公开(公告)日 | 2012-05-16 |
| 申请人 | AGAM能源系统有限公司; | 发明人 | 加德·阿萨夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种液环式旋转壳体 压缩机 (LRRCC)，包括：轴； 叶轮 ，该叶轮具有芯部和多个可旋转地连接到所述轴的径向延伸的 叶片 ；管状壳体，具有可偏心旋转地设置有所述叶轮的内表面和外表面；和在侧面与所述叶片和/或所述芯部连接的盘形部分。所述壳体与所述叶轮一起限定压缩区和膨胀区，在压缩区中，所述叶片的边缘旋转而逐渐接近壳体的内表面，在膨胀区中，所述叶片的边缘旋转而逐渐远离壳体的内表面。还设有与所述膨胀区连通的进气部；与所述压缩区连通的排气部，以及向所述壳体施加旋转运动的驱动装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液环式旋转壳体压缩机(LRRCC)，包括： |
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| 说明书全文 | 液环式压缩机技术领域[0001] 本发明涉及液环式压缩机(LRC′s)，特别是涉及一种带有旋转壳体的液环式压缩机。 背景技术[0003] 然而，该已知的液环式压缩机具有一些缺陷：护套通过由转子驱动的液环自由旋转时，旋转壳体的速度滞后于转子顶端的速度，致使流动不稳定，也就是说，引起惯性不稳定性，尤其是当在大半径情况下角动量变小时(位于半径r处的液体部分的角动量被定义为u·r，其中u是切向速度)。由于护套附近液体的速度跟随护套的速度，当护套的速度滞后于转子的速度时，液体和护套之间形成的摩擦以及液环与转子叶片之间的液体将在压缩机中引起不稳定。 [0004] 此外，在前述现有技术的液环式压缩机中，压缩机的侧面盘形壁是静止的。因此，围绕浸润的静止壁旋转的液环也将产生摩擦，从而降低压缩机总的效率。 [0006] US4112688公开了一种发动机，其由膨胀空气驱动并在结构上利用液封，其利用入口和出口气体之间所需的低温差适于用于将收集的太阳能转换成机械能或电能。该发动机也适于用作压缩机。叶轮轴通过齿轮盘机械连接到附加到鼓内表面的内齿环形齿轮，因此当叶轮轴旋转时，最接近鼓的那些齿轮齿啮合环形齿轮并旋转鼓。从第5栏第14-24行可知，齿轮的直径与环形齿轮直径的比值满足这样的条件，即转子每转三圈，鼓仅转两圈，从而实现3∶2的机械利益。 [0007] 可以理解的是，齿轮与环形齿轮直径的比值是壳体中叶轮偏心率的函数，而偏心率是叶轮轴线与壳体轴线之间距离的函数。因此，在一种极端情况中，如果偏心率为零，即与壳体同心，那么对于旋转叶轮从而引起壳体旋转来说，连接到叶轮轴的齿轮的直径就需要与环形齿轮的直径基本相同，壳体将与叶轮以同样的角速度旋转。在相反的极端情况中，如果叶轮轴抵靠壳体的内壁，从而获得最大的偏心率，那么连接到叶轮轴的齿轮的直径就需要无穷小，并且壳体根本不会旋转。因此齿轮和环形齿轮直径的比值是它们的相对偏心率的权衡并且是它们的角速度的权衡。 [0008] US5636523公开了一种旋转液环式压缩机/涡轮机，其包括转子和偏心安装在转子上的旋转壳体。安装在转子上的壳体的偏心率ecr由下式给出：ecr≌(1-c)/3，其中c是芯部C的半径与壳体的半径R之间的比值，c＝C/R。 发明内容[0009] 因此，本发明的一个主要目的是克服上述缺陷并提供一种液环式旋转壳体压缩机(LRRCC)，其中液环和旋转壳体之间的摩擦达到最小。 [0010] 本发明进一步的目的是提供一种液环式旋转壳体压缩机，其中压缩机的侧壁不是静止的，以便于减小摩擦。 [0011] 本发明的另外一个目的是提供一种液环式旋转壳体压缩机，其中壳体以大于叶轮的速度的70％的速度被驱动。 [0012] 根据本发明，提供一种液环式旋转壳体压缩机(LRRCC)，包括： [0013] 轴； [0014] 叶轮，该叶轮具有芯部和多个可旋转地连接到所述轴的径向延伸的叶片； [0015] 管状壳体，具有可偏心旋转地设置有所述叶轮的内表面和外表面； [0016] 所述壳体与所述叶轮一起限定压缩区和膨胀区，在压缩区中，所述叶片的边缘旋转而逐渐接近壳体的内表面，在膨胀区中，所述叶片的边缘旋转而逐渐远离壳体的内表面； [0017] 与所述膨胀区连通的进气部；与所述压缩区连通的排气部，以及[0018] 向所述壳体施加旋转运动的驱动连接装置； [0019] 其特征在于： [0020] 壳体相对于叶轮的偏心率ecr由以下给出： [0021] ecr＜(1-c)/3， [0022] 其中ecr＝e/R， [0023] 其中e是叶轮和壳体轴线之间的距离，c是轴的半径C和壳体的半径R之间的比值；并且 [0025] 现在将参考以下示意图并结合具体的优选实施例对本发明进行描述，以便于更充分的理解。 [0026] 现在具体参考图中细节，更强调的是示出的具体情节仅仅是对本发明的最优方案的举例和说明性的论述，并且由于相信其对本发明的原理和概念方面更有用和易于理解的原因而存在。在这点上，没有尝试示出比对本发明的基本原理的理解所必需的结构更详细的结构细节，结合附图的描述使本领域技术人员对于本发明的几种形式如何在实际中实施显而易见。 [0027] 在图中： [0028] 图1是根据本发明的液环式旋转壳体压缩机的局部剖开透视图； [0029] 图2是根据本发明的液环式旋转壳体压缩机的叶轮的透视图； [0030] 图3是根据本发明的液环式旋转壳体压缩机沿图1中线III-III的剖视图，和[0031] 图4是沿图3中线IV-IV的剖视图。 具体实施方式[0032] 根据本发明的液环式旋转壳体压缩机2的局部剖开透视图在图1中示出。具有基本圆柱形状的压缩机2由三个主要部分组成：安装在轴6上的内叶轮4和配置为圆柱体曲面的壳体8。轴6是静止的，并且有利地为中空的，叶轮4可旋转地连接到其上，如图3中详细所示。如图2中所示的叶轮4由多个安装在芯部14周围径向延伸的叶片10和具有同心内缘16与外缘16′的环状侧壁12组成。有利地，如图所示，叶片10在未达到外缘16处终止，原因将在下文中论述。进一步如图1所示，壳体8与叶轮4可偏心旋转地连接并在侧壁12之间横跨叶片10的外缘延伸。壳体8与叶轮4机械连接。为此，安装具有内齿20的侧环18，内齿20配置成与形成在环24上的外齿22啮合，环24连接在侧壁12的外侧。从而，当齿20和22啮合时，叶轮4将围绕轴6相对于壳体8的速度以恒定速度旋转。优选地，壳体8的速度应该比叶轮4的速度的70％大。 [0033] 壳体8相对于叶轮4的偏心率ecr由以下公式给出： [0034] ecr＜(1-c)/3， [0035] 其中ecr＝e/R， [0036] 其中e是叶轮和壳体轴线之间的距离，c是轴6的半径C和壳体8的半径R的比。 [0037] 现同样参考图3和4，可看出，当安装有叶轮的轴和壳体装配在一起后，壳体8内将形成两个不同的区域，所述区域由壳体8的内表面和叶轮4限定：压缩区Zcom和膨胀区Zex，在压缩区Zcom中，叶片10的边缘被布置并旋转而逐渐接近壳体8的内表面，在膨胀区Zex中，叶片10的边缘被布置并旋转而逐渐远离壳体8的内表面。同样在图3中可看到：位于轴6上的耦接叶轮4的轴承26、中空轴进气部6in、通过分隔部28与进气部6in隔开的排气部6out。 [0038] 根据本发明，壳体8由外部驱动装置例如马达(未示出)驱动，外部驱动装置通过例如皮带、齿轮等合适的装置与壳体连接。在图3中示出了壳体、通过轴承32安装在轴6上的驱动连接装置30。驱动连接装置30可以设置在壳体8的任一侧面、设置在两面(未示出)或者可选地，壳体8可以由设置在其外表面的装置驱动。设置肋34用来引导驱动皮带(未示出)通向马达。 [0039] 压缩区Zcom和膨胀区Zex之间边界附近的径向流体流与叶片10和壳体8之间的高流体速度变化有关。这个切向速度变化是耗散性的。为减少耗散速度，本发明中叶片10的末端与叶轮的侧壁12相比较短。这样，叶片10的末端和壳体8之间的距离增加，耗散速度降低，效率提高。 [0040] 在压缩区Zcom，轴功转化为热。根据本发明的另一个特征，冷流体可以引进压缩区Zcom，因此热量将通过冷流体从压缩区提取出来。这样，压缩气体将更冷，从而进一步提高压缩机的效率，原因是相比热气体，需要更少的轴功来压缩冷气体。 [0041] 在优选实施例中，流体(通常为冷水)应雾化并直接喷射进压缩区Zcom。实际上，以体积计算，液滴的平均直径有利的应小于200微米。为了将所产生的热的大部分提取出来并将气体温度保持在一较低的水平，流体质量流量ml(kg/s)应比得上气体质量流量，即ml＞ma/3。 [0043] 在压缩区Zcom中边界或两个区域的分界处附近会产生流体波动。波动与泄漏到膨胀区Zex(这实质上是一种耗散)的压缩气体有关。波动振幅以及与之一起的泄漏随着两个相邻叶片间的距离的增加而增加。为了减少泄漏，叶片的数量应大于10。此外，需要泄漏空气在膨胀区Zex膨胀。因此，叶片10应靠近中心轴6，以便叶片和管道之间的间隔将变小，狭窄部位Tec和通向低压入口Te的开口之间的角度α超过1/2弧度。 [0044] 本领域技术人员明显可知，本发明不局限于上述示例性实施例中的细节，并且在不脱离本发明的精神或主旨的情况下，本发明也可以表现为其它具体的形式。本实施方式因此可以认为仅是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由附加权利要求给出而不是上文所述，因此，在权利要求含义和范围内的所有改变将包括在其中。 |
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