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涡旋压缩组件、涡旋压缩机以及定涡旋和动涡旋

阅读:38发布:2020-11-14

专利汇可以提供涡旋压缩组件、涡旋压缩机以及定涡旋和动涡旋专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种涡旋压缩组件,包括:定涡旋,其具有定涡旋端板(14)以及形成在定涡旋端板一侧的第一和第二定涡旋 叶片 (12A,12B);动涡旋,其具有动涡旋端板(24)以及形成在动涡旋端板一侧的第一和第二动涡旋叶片(22A,22B),其中,第一和第二定涡旋叶片分别与第一和第二动涡旋叶片配合以分别构成两组彼此独立的压缩腔,第一和第二定涡旋叶片的各自的径向内端(12A3,12B3)经由连接部(18)彼此连接,并且在连接部的两侧分别设置有用于第一组压缩腔的第一排气口(16A)和用于第二组压缩腔的第二排气口(16B)。本发明还涉及一种包括涡旋压缩组件的涡旋 压缩机 以及定涡旋和动涡旋。,下面是涡旋压缩组件、涡旋压缩机以及定涡旋和动涡旋专利的具体信息内容。

1.一种涡旋压缩组件,包括:
定涡旋(10,10’),所述定涡旋(10,10’)具有:定涡旋端板(14),以及形成在所述定涡旋端板(14)一侧的第一定涡旋叶片(12A)和第二定涡旋叶片(12B),
动涡旋(20,20’,20”),所述动涡旋(20,20’,20”)具有:动涡旋端板(24),以及形成在所述动涡旋端板(24)一侧的第一动涡旋叶片(22A)和第二动涡旋叶片(22B),
其中,所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)分别与所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)配合以分别构成两组彼此独立的压缩腔,所述第一定涡旋叶片(12A)的径向内端(12A3)和所述第二定涡旋叶片(12B)的径向内端(12B3)经由连接部(18)彼此连接,并且在所述连接部(18)的两侧分别设置有用于第一组压缩腔的第一排气口(16A)和用于第二组压缩腔的第二排气口(16B)。
2.如权利要求1所述的涡旋压缩组件,其中所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)围绕所述定涡旋的中心轴线(O1)形成在所述定涡旋端板(14)的一侧,并且所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)围绕所述动涡旋的中心轴线(O2)形成在所述动涡旋端板(24)的一侧。
3.如权利要求2所述的涡旋压缩组件,其中所述第一定涡旋叶片(12A)的主体部分和所述第二定涡旋叶片(12B)的主体部分在截面图中具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面(12A2,12B2)和位于径向外侧的型线表面(12A1,12B1),所述第一动涡旋叶片(22A)的主体部分和所述第二动涡旋叶片(22B)的主体部分在截面图中具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)和位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)。
4.如权利要求3所述的涡旋压缩组件,其中所述连接部(18)构成为第一形状修正部(18),所述第一形状修正部(18)具有平滑的外表面并且所述第一形状修正部的外表面以平滑地连续的方式延续到所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)的各自的位于径向内侧的型线表面(12A2,12B2)和位于径向外侧的型线表面(12A1,12B1)。
5.如权利要求4所述的涡旋压缩组件,其中所述第一动涡旋叶片(22A)的径向内端(22A3)和所述第二动涡旋叶片(22B)的径向内端(22B3)分别具有第二形状修正部(28),所述第二形状修正部(28)具有平滑的外表面并且所述第二形状修正部的外表面以平滑地连续的方式分别延续到所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)的各自的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)和位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)。
6.如权利要求5所述的涡旋压缩组件,其中所述第一形状修正部(18)和所述第二形状修正部(28)成形为使得所述第一组压缩腔和所述第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔在排气时的余隙容积最小化。
7.如权利要求5所述的涡旋压缩组件,其中所述第一形状修正部(18)具有围绕所述定涡旋(10)的中心轴线(O1)成中心对称形式的第一外表面(18A)和第二外表面(18B),所述第一外表面(18A)具有以半径R2与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向内侧的型线表面(12A2)平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向外侧的型线表面(12B1)平滑地连续的圆弧段A3,
所述第二外表面(18B)具有以半径R2与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向内侧的型线表面(12B2)平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向外侧的型线表面(12A1)平滑地连续的圆弧段A3,
所述圆弧段A2和所述圆弧段A3以平滑地连续的方式彼此连接;
所述第二形状修正部(28)具有以半径R1与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)平滑地连续的圆弧段A1以及以半径R4与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向内侧的型线表面(22A2,
22B2)平滑地连续的圆弧段A4。
8.如权利要求7所述的涡旋压缩组件,其中所述半径R1、R2、R3和R4满足如下关系:
R2-R1=R4-R3=Ror,
其中Ror为所述动涡旋的回转半径。
9.如权利要求5所述的涡旋压缩组件,其中所述第一形状修正部(18)具有围绕所述定涡旋(10’)的中心轴线(O1)成中心对称形式的第一外表面(18A)和第二外表面(18B),所述第一外表面(18A)具有以半径R21与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向内侧的型线表面(12A2)平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向外侧的型线表面(12B1)平滑地连续的圆弧段A31,
所述第二外表面(18B)具有以半径R21与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向内侧的型线表面(12B2)平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向外侧的型线表面(12A1)平滑地连续的圆弧段A31,
所述圆弧段A21和所述圆弧段A31之间以直线段L2连接,所述圆弧段A21和所述圆弧段A31与所述直线段L2的连接处平滑地连续,
所述第二形状修正部(28)具有以半径R11与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)平滑地连续的圆弧段A11以及以半径R41与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)平滑地连续的圆弧段A41,所述圆弧段A11和所述圆弧段A41之间以直线段L1连接,所述圆弧段A11和所述圆弧段A41与所述直线段L1的连接处平滑地连续。
10.如权利要求9所述的涡旋压缩组件,其中所述半径R11、R21、R31和R41满足如下关系:
R21-R11=R41-R31=Ror,
其中Ror为所述动涡旋的回转半径。
11.如权利要求9所述的涡旋压缩组件,其中所述第一排气口(16A)和所述第二排气口(16B)沿着所述第一形状修正部(18)的第一外表面(18A)和第二外表面(18B)各自的直线段L2形成为大致长圆形。
12.如权利要求5所述的涡旋压缩组件,其中所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)的各自的第二形状修正部(28)具有至少一个圆弧段,所述至少一个圆弧段彼此平滑地连续并且分别与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)以及位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)平滑地连续。
13.如权利要求1-12中任一项所述的涡旋压缩组件,其中在所述定涡旋(10)的另一侧设置有用于打开或关闭所述第一排气口(16A)和所述第二排气口(16B)的排气(30)。
14.如权利要求13所述的涡旋压缩组件,其中所述排气阀(30)包括响应于所述第一组压缩腔和所述第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔中的压而打开或关闭所述第一排气口(16A)和所述第二排气口(16B)的阀构件(32)。
15.如权利要求3-12中任一项所述的涡旋压缩组件,其中所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)各自的位于径向内侧的型线表面(12A2,12B2)和位于径向外侧的型线表面(12A1,12B1)在截面图中呈渐开线形状,以及
所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)各自的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)和位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)在截面图中呈渐开线形状。
16.一种涡旋压缩机,包括如权利要求1-15中任一项所述的涡旋压缩组件。
17.一种定涡旋(10,10’),包括:
定涡旋端板(14),以及
第一定涡旋叶片(12A)和第二定涡旋叶片(12B),
其中,所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)围绕所述定涡旋的中心轴线(O1)形成在所述定涡旋端板(14)的一侧,并且
所述第一定涡旋叶片(12A)的径向内端(12A3)和所述第二定涡旋叶片(12B)的径向内端(12B3)经由连接部(18)彼此连接,并且在所述连接部(18)的两侧分别设置有第一排气口(16A)和第二排气口(16B)。
18.如权利要求17所述的定涡旋,其中所述第一定涡旋叶片(12A)的主体部分和所述第二定涡旋叶片(12B)的主体部分在截面图中具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面(12A2,12B2)和位于径向外侧的型线表面(12A1,12B1)。
19.如权利要求18所述的定涡旋,其中所述连接部(18)构成为第一形状修正部(18),所述第一形状修正部(18)具有平滑的外表面并且所述第一形状修正部的外表面以平滑地连续的方式延续到所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)的各自的位于径向内侧的型线表面(12A2,12B2)和位于径向外侧的型线表面(12A1,12B1)。
20.如权利要求19所述的定涡旋,其中所述第一形状修正部(18)具有围绕所述定涡旋的中心轴线(O1)成中心对称形式的第一外表面(18A)和第二外表面(18B),
所述第一外表面(18A)具有以半径R2与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向内侧的型线表面(12A2)平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向外侧的型线表面(12B1)平滑地连续的圆弧段A3,
所述第二外表面(18B)具有以半径R2与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向内侧的型线表面(12B2)平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向外侧的型线表面(12A1)平滑地连续的圆弧段A3,
所述圆弧段A2和所述圆弧段A3以平滑地连续的方式彼此连接。
21.如权利要求19所述的定涡旋,其中所述第一形状修正部(18)具有围绕所述定涡旋的中心轴线(O1)成中心对称形式的第一外表面(18A)和第二外表面(18B),
所述第一外表面(18A)具有以半径R21与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向内侧的型线表面(12A2)平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向外侧的型线表面(12B1)平滑地连续的圆弧段A31,
所述第二外表面(18B)具有以半径R21与所述第二定涡旋叶片(12B)的位于径向内侧的型线表面(12B2)平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第一定涡旋叶片(12A)的位于径向外侧的型线表面(12A1)平滑地连续的圆弧段A31,
所述圆弧段A21和所述圆弧段A31之间以直线段L2连接,所述圆弧段A21和所述圆弧段A31与所述直线段L2的连接处平滑地连续。
22.如权利要求21所述的定涡旋,其中所述第一排气口(16A)和所述第二排气口(16B)沿着所述第一形状修正部(18)的第一外表面(18A)和第二外表面(18B)各自的直线段L2形成为大致长圆形。
23.如权利要求17-22中任一项所述的定涡旋,其中在所述定涡旋(10)的另一侧设置有用于打开或关闭所述第一排气口(16A)和所述第二排气口(16B)的排气阀(30)。
24.如权利要求23所述的定涡旋,其中所述排气阀(30)包括响应于位于径向最内侧的压缩腔中的压力而打开或关闭所述第一排气口(16A)和所述第二排气口(16B)的阀构件(32)。
25.如权利要求18-22中任一项所述的定涡旋,其中所述第一定涡旋叶片(12A)和所述第二定涡旋叶片(12B)各自的位于径向内侧的型线表面(12A2,12B2)和位于径向外侧的型线表面(12A1,12B1)在截面图中呈渐开线形状。
26.一种动涡旋(20,20’,20”),包括:
动涡旋端板(24),以及
第一动涡旋叶片(22A)和第二动涡旋叶片(22B),
其中,所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)围绕所述动涡旋的中心轴线(O2)形成在所述动涡旋端板(24)的一侧,
所述第一动涡旋叶片(22A)的主体部分和所述第二动涡旋叶片(22B)的主体部分在截面图中具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)和位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1),其中所述第一动涡旋叶片(22A)的径向内端(22A3)和所述第二动涡旋叶片(22B)的径向内端(22B3)分别具有第二形状修正部(28),所述第二形状修正部(28)具有平滑的外表面并且所述第二形状修正部的外表面以平滑地连续的方式分别延续到所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)的各自的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)和位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)。
27.如权利要求26所述的动涡旋,其中所述第二形状修正部(28)具有以半径R1与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)平滑地连续的圆弧段A1以及以半径R4与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)平滑地连续的圆弧段A4。
28.如权利要求26所述的动涡旋,其中所述第二形状修正部(28)具有以半径R11与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)平滑地连续的圆弧段A11以及以半径R41与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)平滑地连续的圆弧段A41,所述圆弧段A11和所述圆弧段A41之间以直线段L1连接,所述圆弧段A11和所述圆弧段A41与所述直线段L1的连接处平滑地连续。
29.如权利要求26所述的动涡旋,其中所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)的各自的第二形状修正部(28)具有至少一个圆弧段,所述至少一个圆弧段彼此平滑地连续并且分别与所述第一动涡旋叶片(22A)或第二动涡旋叶片(22B)的位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)以及位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)平滑地连续。
30.如权利要求26-29中任一项所述的动涡旋,其中所述第一动涡旋叶片(22A)和所述第二动涡旋叶片(22B)各自的位于径向内侧的型线表面(22A2,22B2)和位于径向外侧的型线表面(22A1,22B1)在截面图中呈渐开线形状。

说明书全文

涡旋压缩组件、涡旋压缩机以及定涡旋和动涡旋

技术领域

[0001] 本发明涉及一种涡旋压缩组件、包括该涡旋压缩组件的涡旋压缩机以及定涡旋和动涡旋。

背景技术

[0002] 本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息,其可能并不构成现有技术
[0003] 在由定涡旋和动涡旋构成的涡旋压缩组件中,存在在预定的安装空间下提供更大排量的需求。为了实现上述需求,一种方式是通过增加涡旋叶片的高度来增加排气量。但是采用这种方式,一方面涡旋压缩组件的轴向尺寸会增加,另一方面涡旋叶片承受的弯矩也会增大从而影响涡旋压缩组件的安全性和耐久性。实现上述需求的另一种方式通过改变涡旋叶片的型线,例如将现有的圆渐开线型线修改为非圆渐开线型线。但是采用这种方式,一方面排气量增加的幅度有限(大致为10%),另一方面是使得涡旋叶片的加工难度大幅增加。
[0004] 已知一种通过增加涡旋叶片的数量来增加排气量的方式。例如,如图1所示,定涡旋包括涡旋叶片1A和1B(下文中将这种涡旋也称为双圈涡旋),而动涡旋包括涡旋叶片2A和2B,两组涡旋叶片形成两组压缩腔,并且这两组压缩腔在定涡旋的中心部分(下文中称之为中心腔)处彼此汇合(如图1中的阴影区域)。在这种设计中,由于中心腔体积不为0,所以中心腔始终有一定体积的高压气体存在,当渐开线压缩腔与其导通时,高压气体会回灌到相邻腔。此外,由于双圈涡旋的单条型线比较短,压缩比比较小,所以回灌气体会造成比普通单圈涡旋(即仅具有一个涡旋叶片的涡旋)更多的功率损失。图2示出了理想等熵压缩的情况、单圈涡旋压缩的情况以及双圈涡旋压缩的情况的比较。从图2中可以清楚看出双圈涡旋压缩的情况比单圈涡旋压缩的情况具有更大的功率损失。
[0005] 因此,需要一种能够提供更大排气量并且具有更小的功率损失的涡旋压缩组件。

发明内容

[0006] 本发明的一个或多个实施方式的一个目的是提供一种排气量更大的涡旋压缩组件、涡旋压缩机、定涡旋或动涡旋。
[0007] 本发明的一个或多个实施方式的另一个目的是提供一种功率损失更小的涡旋压缩组件、涡旋压缩机、定涡旋或动涡旋。
[0008] 本发明的一个或多个实施方式的由一个目的是提供一种制造成本相对低和/或安全性更好和/或耐久性更好的涡旋压缩组件、涡旋压缩机、定涡旋或动涡旋。
[0009] 为了实现上述目的中的一个或多个,根据本发明一个方面,提供了一种涡旋压缩组件,包括:定涡旋,所述定涡旋具有:定涡旋端板,以及形成在所述定涡旋端板一侧的第一定涡旋叶片和第二定涡旋叶片,动涡旋,所述动涡旋具有:动涡旋端板,以及形成在所述动涡旋端板一侧的第一动涡旋叶片和第二动涡旋叶片,其中,所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片分别与所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片配合以分别构成两组彼此独立的压缩腔,所述第一定涡旋叶片的径向内端和所述第二定涡旋叶片的径向内端经由连接部彼此连接,并且在所述连接部的两侧分别设置有用于第一组压缩腔的第一排气口和用于第二组压缩腔的第二排气口。
[0010] 为了实现上述目的中的一个或多个,根据本发明另一个方面,提供了一种包括上述涡旋压缩组件的涡旋压缩机。
[0011] 为了实现上述目的中的一个或多个,根据本发明又一个方面,提供了一种定涡旋,包括:定涡旋端板,以及第一定涡旋叶片和第二定涡旋叶片,其中,所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片围绕所述定涡旋的中心轴线形成在所述定涡旋端板的一侧,并且所述第一定涡旋叶片的径向内端和所述第二定涡旋叶片的径向内端经由连接部彼此连接,并且在所述连接部的两侧分别设置有第一排气口和第二排气口。
[0012] 为了实现上述目的中的一个或多个,根据本发明又一个方面,提供了一种动涡旋,包括:动涡旋端板,以及第一动涡旋叶片和第二动涡旋叶片,其中,所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片围绕所述动涡旋的中心轴线形成在所述动涡旋端板的一侧,所述第一动涡旋叶片的主体部分和所述第二动涡旋叶片的主体部分在截面图中具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面,其中所述第一动涡旋叶片的径向内端和所述第二动涡旋叶片的径向内端分别具有第二形状修正部,所述第二形状修正部具有平滑的外表面并且所述第二形状修正部的外表面以平滑地连续的方式分别延续到所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片的各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面。
[0013] 采用上述涡旋压缩组件、涡旋压缩机、定涡旋和/或动涡旋,由于涡旋压缩组件中采用了两组涡旋叶片来进行压缩,所以与采用一组涡旋叶片进行压缩的构造相比大幅度提高了压缩组件的排气量。而且,由于没有增加涡旋叶片的轴向高度,所以与通过增加涡旋叶片轴向高度来增加排气量的构造相比,涡旋叶片的强度和刚度都得以保证,所以整个涡旋压缩组件的可靠性和耐久性得以增强。此外,由于两个定涡旋叶片的径向内端通过连接部相连,使得两组压缩腔中的气体不会在两组压缩腔之间彼此回流,所以提高了整个涡旋压缩组件的功率效率。进一步地,由于两个定涡旋叶片的连接部和定涡旋叶片的径向内端都构造成形状修正部以最小化最内侧压缩腔的余隙容积,所以进一步提高了整个涡旋压缩组件的功率效率。从下文中可以进一步明白本发明的其他优点和有益效果。附图说明
[0014] 通过以下参照附图的描述,本发明的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解,其中:
[0015] 图1是一种现有技术的双圈涡旋压缩组件的横剖面示意图;
[0016] 图2是示出现有技术的双圈涡旋压缩组件、单圈涡旋压缩组件以及理想等熵压缩状态的对比图;
[0017] 图3是根据本发明第一实施方式的定涡旋的立体示意图;
[0018] 图4A和4B分别是图3所示定涡旋的平面图和局部放大图;
[0019] 图5A和5B分别是根据本发明第一实施方式的动涡旋的平面图和局部放大图;
[0020] 图6是示出处于啮合状态的定涡旋和动涡旋的局部放大图;
[0021] 图7示意性地示出了动涡旋相对于定涡旋的平动转动过程;
[0022] 图8是示出根据本发明的双圈涡旋压缩组件、现有技术的双圈涡旋压缩组件、单圈涡旋压缩组件以及理想等熵压缩状态的对比图;
[0023] 图9是根据本发明第二实施方式的双圈涡旋压缩组件的横剖面示意图;
[0024] 图10A和10B分别是图9中所示的动涡旋的截面图和局部放大图;
[0025] 图11A和11B分别是图9中所示的定涡旋的截面图和局部放大图;以及
[0026] 图12是根据本发明第三实施方式的动涡旋的平面示意图。

具体实施方式

[0027] 下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的,而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件,因此相同部件的构造将不再重复描述。
[0028] 下面将参照图3-8描述包括根据本发明第一实施方式的定涡旋和动涡旋的涡旋压缩组件的基本构造。
[0029] 如本领域技术人员已知的,由定涡旋和动涡旋构成的涡旋压缩组件设置在涡旋压缩机中并且通过动涡旋相对于定涡旋的平动转动而对工作流体进行压缩。在此,例如参见图6,平动转动可以理解为动涡旋的中心轴线O2绕定涡旋的中心轴线O1旋转,但是动涡旋本身不会绕自身的中心轴线O2旋转。动涡旋进行平动转动的回转半径为Ror。
[0030] 如图3、4A和4B所示,定涡旋10可以包括定涡旋端板14以及形成在定涡旋端板14一侧的第一定涡旋叶片12A和第二定涡旋叶片12B。如图5A和5B所示,动涡旋20可以包括动涡旋端板24以及形成在动涡旋端板24一侧的第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B。第一定涡旋叶片12A和第二定涡旋叶片12B可以分别与第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B配合以分别构成两组彼此独立的压缩腔。另外,第一定涡旋叶片12A的径向内端12A3和第二定涡旋叶片12B的径向内端12B3可以经由连接部18彼此连接,并且在连接部18的两侧分别设置有用于第一组压缩腔的第一排气口16A和用于第二组压缩腔的第二排气口16B。由此,例如参照图7中的(a)、(b)、(c)和(d)所示,两组压缩腔分别从定涡旋的径向外侧向径向内侧运动并且其体积逐渐减小,最后当两组压缩腔分别移动到定涡旋的大致中央的部分时被压缩的工作流体分别从第一排气口16A和第二排气口16B排出涡旋压缩组件。在此特别指出的是,由于连接部18连接了第一定涡旋叶片12A的径向内端12A3和第二定涡旋叶片12B的径向内端12B3,所以两组压缩腔在物理上被分隔开,所以两组压缩腔中的工作流体即使在压缩过程中处于不同的压也不会在两组压缩腔之间流动,从而能够有效地避免功率损失。
[0031] 进一步地,为了防止排出涡旋压缩组件的工作流体经由第一排气口16A或第二排气口16B回流到其中一组压缩腔中而造成功率损失,可以在定涡旋10的另一侧设置用于打开或关闭第一排气口16A和第二排气口16B的排气30,如图3所示。排气阀30可以包括响应于第一组压缩腔和第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔中的压力而打开或关闭第一排气口16A和第二排气口16B的阀构件32。在一种优选方式中,阀构件32可以为弹簧片。进一步地,排气阀30还可以包括限制阀构件32的运动范围的阀挡构件34。排气阀30可以通过任意合适的固件固定在定涡旋上。本领域技术人员可以理解,排气阀的构造并不局限于图中所示,而是可以采用现有技术中已知的任何合适类型的阀部件。
[0032] 回到图4A、4B、5A和5B,第一定涡旋叶片12A和第二定涡旋叶片12B可以围绕定涡旋的中心轴线O1形成在定涡旋端板14的一侧,优选地以大致中心对称的方式形成在定涡旋端板14的一侧。第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B可以围绕动涡旋的中心轴线O2形成在动涡旋端板24的一侧,优选地以大致中心对称的方式形成在动涡旋端板24的一侧。在此,以第一定涡旋叶片12A和第二定涡旋叶片12B为例,中心对称可以理解为当将第一定涡旋叶片12A围绕定涡旋的中心轴线O1旋转180度时,第一定涡旋叶片12A将会与第二定涡旋叶片12B重合。
[0033] 通常,第一定涡旋叶片12A、第二定涡旋叶片12B、第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B各自的主体部分在截面图中具有大致螺旋状的形状,例如最典型地为渐开线形状,特别是圆渐开线形状,但是本领域技术人员应该理解还存在其他的叶片形状。在下文中,以渐开线形状的涡旋叶片为例描述本发明的具体构造。在一种优选方式中,第一定涡旋叶片12A的主体部分和第二定涡旋叶片12B的主体部分在截面图中均形成为具有渐开线构造并且分别具有位于径向内侧的渐开线表面(型线表面)12A2和12B2以及位于径向外侧的渐开线表面(型线表面)12A1和12B1。第一定涡旋叶片12A和第二定涡旋叶片12B还分别具有位于径向内侧的端部12A3和12B3以及位于径向外侧的端部12A4和12B4。类似地,第一动涡旋叶片22A的主体部分和第二动涡旋叶片22B的主体部分在截面图中均形成为具有渐开线构造并且分别具有位于径向内侧的渐开线表面(型线表面)22A2和22B2以及位于径向外侧的渐开线表面(型线表面)22A1和22B1。第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B还分别具有位于径向内侧的端部22A3和22B3以及位于径向外侧的端部22A4和22B4。
[0034] 在一种优选方式中,连接部18构成为第一形状修正部。第一形状修正部18具有平滑的外表面(换言之,在该外表面上不存在尖点)并且第一形状修正部的外表面以平滑地连续的方式延续到第一定涡旋叶片12A和第二定涡旋叶片12B的各自的位于径向内侧的渐开线表面12A2和12B2以及位于径向外侧的渐开线表面12A1和12B1。另外,第一动涡旋叶片22A的径向内端22A3和第二动涡旋叶片22B的径向内端22B3可以分别具有第二形状修正部28。第二形状修正部28可以具有平滑的外表面并且第二形状修正部的外表面以平滑地连续的方式分别延续到所述第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B的各自的位于径向内侧的渐开线表面22A2和22B2以及位于径向外侧的渐开线表面22A1和22B1。在本文中,术语“平滑地连续”可以理解为例如包括但不限于一阶连续,二阶连续或者更多阶的连续。
[0035] 优选地,第一形状修正部18和第二形状修正部28可以成形为使得第一组压缩腔和第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔在排气时的余隙容积最小化。
[0036] 在一种具体示例中,如图4B所示,第一形状修正部18可以具有围绕定涡旋10的中心轴线O1成中心对称形式的第一外表面18A和第二外表面18B。第一外表面18A可以具有以半径R2与第一定涡旋叶片12A的位于径向内侧的渐开线表面12A2平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与第二定涡旋叶片12B的位于径向外侧的渐开线表面12B1平滑地连续的圆弧段A3。类似地,第二外表面18B可以具有以半径R2与第二定涡旋叶片12B的位于径向内侧的渐开线表面12B2平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与第一定涡旋叶片12A的位于径向外侧的渐开线表面12A1平滑地连续的圆弧段A3。第一外表面18A和第二外表面18B中的圆弧段A2和圆弧段A3都以平滑地连续的方式彼此连接。
[0037] 如图5B所示,第二形状修正部28可以具有以半径R1与第一动涡旋叶片22A或第二动涡旋叶片22B的位于径向外侧的渐开线表面22A1或22B1平滑地连续的圆弧段A1以及以半径R4与第一动涡旋叶片22A或第二动涡旋叶片22B的位于径向内侧的渐开线表面22A2或22B2平滑地连续的圆弧段A4。
[0038] 参照图6,半径R1、R2、R3和R4可以设置成满足如下关系:R2-R1=R4-R3=Ror,其中Ror为动涡旋的回转半径。
[0039] 如图7中的(c)和(d)所示,由于上述第一形状修正部18和第二形状修正部28,其中一组压缩腔C当运动到径向最内侧时其内的流体体积几乎变为零,这意味着该压缩腔C中的压缩后的流体几乎能够完全被排出涡旋压缩组件,从而最大程度地降低了压缩腔的余隙容积,提高了涡旋压缩组件的功率效率。对于另一组压缩腔情况也是如此。从图8中可以清楚地看到,采用本发明的构造的双圈涡旋压缩组件的功率损失(由虚线表示)显著低于图1中所示的现有技术的双圈涡旋压缩组件的功率损失,并且几乎与单圈涡旋压缩组件的功率损失(功率效率)相当。因此,采用本发明能够在显著提高排气量的同时显著改善压缩机的功率效率。同时,涡旋叶片的强度和刚度都没有显著变化,所以能够确保整个涡旋压缩组件的可靠性和耐久性。
[0040] 下面参照图9、10A、10B、11A和11B描述包括根据本发明第二实施方式的定涡旋和动涡旋的涡旋压缩组件。在第二实施方式中采用与第一实施方式相同或类似的附图标记来表示与第一实施方式相同或类似的特征,在下文中有可能不会对这些相同的特征进行赘述。
[0041] 参见图11A和11B,在第二实施方式中,定涡旋10’的第一形状修正部18可以具有围绕定涡旋10’的中心轴线O1成中心对称形式的第一外表面18A和第二外表面18B。第一外表面18A可以具有以半径R21与第一定涡旋叶片12A的位于径向内侧的渐开线表面12A2平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与第二定涡旋叶片12B的位于径向外侧的渐开线表面12B1平滑地连续的圆弧段A31。第一外表面18A中的圆弧段R21和圆弧段R31之间以直线段L2连接,圆弧段R21和圆弧段R31与直线段L2的连接处平滑地连续。
[0042] 第二外表面18B可以具有以半径R21与所述第二定涡旋叶片12B的位于径向内侧的渐开线表面12B2平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与第一定涡旋叶片12A的位于径向外侧的渐开线表面12A1平滑地连续的圆弧段A31。第二外表面18B中的圆弧段R21和圆弧段R31之间以直线段L2连接,圆弧段R21和圆弧段R31与直线段L2的连接处平滑地连续。
[0043] 参见图10A和10B,在第二实施方式中,动涡旋20’的第二形状修正部28可以具有以半径R11与第一动涡旋叶片22A或第二动涡旋叶片22B的位于径向外侧的渐开线表面22A1或22B1平滑地连续的圆弧段A11以及以半径R41与第一动涡旋叶片22A或第二动涡旋叶片22B的位于径向内侧的渐开线表面22A2或22B2平滑地连续的圆弧段A41。圆弧段R11和圆弧段R41之间以直线段L1连接,圆弧段R11和圆弧段R41与直线段L1的连接处平滑地连续。
[0044] 在一种优选方式中,半径R11、R21、R31和R41可以设置成满足如下关系:R21-R11=R41-R31=Ror,其中Ror为所述动涡旋的回转半径。
[0045] 在第二实施方式中,第一排气口16A和第二排气口16B可以沿着第一形状修正部18的第一外表面18A和第二外表面18B各自的直线段L2形成为大致长圆形。
[0046] 在第二实施方式中,除了能够实现与第一实施方式相同的有益效果之外,还可以实现如下有益效果:第一排气口16A和第二排气口16B的布置可以更加灵活,并且第一排气口16A和第二排气口16B的开口面积可以增加以更容易地排出压缩腔中的流体。
[0047] 下面参照图12描述根据本发明第三实施方式的动涡旋。在第三实施方式中采用与第一实施方式相同或类似的附图标记来表示与第一实施方式相同或类似的特征,在下文中有可能不会对这些相同的特征进行赘述。
[0048] 如图12所示,在第三实施方式中,动涡旋20”的第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B的各自的第二形状修正部28可以具有至少一个圆弧段,例如1个圆弧段、2个圆弧段、3个圆弧段、4个圆弧段甚至更多个圆弧段。至少一个圆弧段可以彼此平滑地连续并且分别与第一动涡旋叶片或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面以及位于径向内侧的型线表面平滑地连续。更具体地,在图12所示的示例中,动涡旋20”的第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B的各自的第二形状修正部28具有三个圆弧段R12、R13、R14,这些圆弧段彼此平滑地连续并且分别与第一动涡旋叶片22A或第二动涡旋叶片22B的位于径向外侧的渐开线表面22A1或22B1以及位于径向内侧的渐开线表面22A2或22B2平滑地连续。
[0049] 虽然本申请中没有给出与第三实施方式的动涡旋20”匹配的定涡旋,但是本领域技术人员应该理解能够通过动涡旋20”的型线构造容易地和确定地构造出定涡旋的匹配的型线。实际上,如本领域技术人员所理解的,可以将空间中的与动涡旋20”进行360度的平动转动所扫过的区域所互补的区域设定为定涡旋的型线构造。
[0050] 在第三实施方式中,除了能够实现与第一实施方式相同的有益效果之外,还可以实现如下有益效果:第一动涡旋叶片22A和第二动涡旋叶片22B的径向内侧的端部的形状以及其周围的其他部件的设计和布置能够更加灵活。
[0051] 尽管上文描述了本发明的多种实施方式和多个方面,但是本领域技术人员应该理解,可以对本发明的一些方面做出进一步的变型和/或改进。
[0052] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片可以围绕所述定涡旋的中心轴线形成在所述定涡旋端板的一侧,并且所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片可以围绕所述动涡旋的中心轴线形成在所述动涡旋端板的一侧。
[0053] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一定涡旋叶片的主体部分和所述第二定涡旋叶片的主体部分在截面图中可以具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面,所述第一动涡旋叶片的主体部分和所述第二动涡旋叶片的主体部分在截面图中可以具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面。
[0054] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述连接部可以构成为第一形状修正部,所述第一形状修正部具有平滑的外表面并且所述第一形状修正部的外表面以平滑地连续的方式延续到所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片的各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面。
[0055] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一动涡旋叶片的径向内端和所述第二动涡旋叶片的径向内端可以分别具有第二形状修正部,所述第二形状修正部具有平滑的外表面并且所述第二形状修正部的外表面以平滑地连续的方式分别延续到所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片的各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面。
[0056] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一形状修正部和所述第二形状修正部可以成形为使得所述第一组压缩腔和所述第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔在排气时的余隙容积最小化。
[0057] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一形状修正部可以具有围绕所述定涡旋的中心轴线成中心对称形式的第一外表面和第二外表面,所述第一外表面可以具有以半径R2与所述第一定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第二定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A3,所述第二外表面可以具有以半径R2与所述第二定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第一定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A3,所述圆弧段A2和所述圆弧段A3以平滑地连续的方式彼此连接;所述第二形状修正部可以具有以半径R1与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A1以及以半径R4与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A4。
[0058] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述半径R1、R2、R3和R4可以满足如下关系:R2-R1=R4-R3=Ror,其中Ror为所述动涡旋的回转半径。
[0059] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一形状修正部可以具有围绕所述定涡旋的中心轴线成中心对称形式的第一外表面和第二外表面,所述第一外表面可以具有以半径R21与所述第一定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第二定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A31,所述第二外表面可以具有以半径R21与所述第二定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第一定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A31,所述圆弧段R21和所述圆弧段R31之间以直线段L2连接,所述圆弧段R21和所述圆弧段R31与所述直线段L2的连接处平滑地连续,所述第二形状修正部可以具有以半径R11与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A11以及以半径R41与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A41,所述圆弧段R11和所述圆弧段R41之间以直线段L1连接,所述圆弧段R11和所述圆弧段R41与所述直线段L1的连接处平滑地连续。优选地,在上述涡旋压缩组件中,所述半径R11、R21、R31和R41可以满足如下关系:R21-R11=R41-R31=Ror,其中Ror为所述动涡旋的回转半径。
[0060] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一排气口和所述第二排气口可以沿着所述第一形状修正部的第一外表面和第二外表面各自的直线段L2形成为大致长圆形。
[0061] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片的各自的第二形状修正部可以具有至少一个圆弧段,所述至少一个圆弧段彼此平滑地连续并且分别与所述第一动涡旋叶片或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面以及位于径向内侧的型线表面平滑地连续。
[0062] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,在所述定涡旋的另一侧可以设置有用于打开或关闭所述第一排气口和所述第二排气口的排气阀。
[0063] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述排气阀可以包括响应于所述第一组压缩腔和所述第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔中的压力而打开或关闭所述第一排气口和所述第二排气口的阀构件。
[0064] 例如,在根据本发明的一个优选方面的涡旋压缩组件中,所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面在截面图中可以呈渐开线形状,以及所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面在截面图中可以呈渐开线形状。
[0065] 此外,例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述第一定涡旋叶片的主体部分和所述第二定涡旋叶片的主体部分在截面图中可以具有大致螺旋状的形状并且分别具有位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面。
[0066] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述连接部可以构成为第一形状修正部,所述第一形状修正部具有平滑的外表面并且所述第一形状修正部的外表面以平滑地连续的方式延续到所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片的各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面。
[0067] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述第一形状修正部可以具有围绕所述定涡旋的中心轴线成中心对称形式的第一外表面和第二外表面,所述第一外表面具有以半径R2与所述第一定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第二定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A3,所述第二外表面具有以半径R2与所述第二定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A2以及以半径R3与所述第一定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A3,所述圆弧段A2和所述圆弧段A3以平滑地连续的方式彼此连接。
[0068] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述第一形状修正部可以具有围绕所述定涡旋的中心轴线成中心对称形式的第一外表面和第二外表面,所述第一外表面具有以半径R21与所述第一定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第二定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A31,所述第二外表面具有以半径R21与所述第二定涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A21以及以半径R31与所述第一定涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A31,所述圆弧段R21和所述圆弧段R31之间以直线段L2连接,所述圆弧段R21和所述圆弧段R31与所述直线段L2的连接处平滑地连续。
[0069] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述第一排气口和所述第二排气口可以沿着所述第一形状修正部的第一外表面和第二外表面各自的直线段L2形成为大致长圆形。
[0070] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,在所述定涡旋的另一侧可以设置有用于打开或关闭所述第一排气口和所述第二排气口的排气阀。
[0071] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述排气阀可以包括响应于所述第一组压缩腔和所述第二组压缩腔中的位于径向最内侧的压缩腔中的压力而打开或关闭所述第一排气口和所述第二排气口的阀构件。
[0072] 例如,在根据本发明的一个优选方面的定涡旋中,所述第一定涡旋叶片和所述第二定涡旋叶片各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面在截面图中可以呈渐开线形状。
[0073] 此外,例如,在根据本发明的一个优选方面的动涡旋中,所述第二形状修正部可以具有以半径R1与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A1以及以半径R4与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A4。
[0074] 例如,在根据本发明的一个优选方面的动涡旋中,所述第二形状修正部可以具有以半径R11与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A11以及以半径R41与所述第一或第二动涡旋叶片的位于径向内侧的型线表面平滑地连续的圆弧段A41,所述圆弧段R11和所述圆弧段R41之间以直线段L1连接,所述圆弧段R11和所述圆弧段R41与所述直线段L1的连接处平滑地连续。
[0075] 例如,在根据本发明的一个优选方面的动涡旋中,所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片的各自的第二形状修正部可以具有至少一个圆弧段,所述至少一个圆弧段彼此平滑地连续并且分别与所述第一动涡旋叶片或第二动涡旋叶片的位于径向外侧的型线表面以及位于径向内侧的型线表面平滑地连续。
[0076] 例如,在根据本发明的一个优选方面的动涡旋中,所述第一动涡旋叶片和所述第二动涡旋叶片各自的位于径向内侧的型线表面和位于径向外侧的型线表面在截面图中可以呈渐开线形状。
[0077] 此外,本领域技术人员应该理解,在附图中用箭头示意性地表示出各个圆弧段的圆心以及起始和结束的位置,这些箭头及其表示的位置以及各个箭头之间的相对位置关系可能并不精确地指示本发明的构造中的实际位置和实际相对位置关系。
[0078] 尽管在此已详细描述本发明的各种实施方式,但是应该理解本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式,在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且,所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
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