本發(fā)明涉及壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)及壓縮方法。

背景技術(shù)：

使用中間補(bǔ)氣增焓壓縮機(jī)能夠有效提高低溫空氣源熱泵的制熱量與能效，對于滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)而言，成熟的做法是使用雙缸雙轉(zhuǎn)子串聯(lián)，并在兩個氣缸中間設(shè)置補(bǔ)氣通道，這種做法成本較高，并且由于使用了兩個轉(zhuǎn)子及氣缸，也相應(yīng)增大了氣缸的摩擦損失。

單缸單轉(zhuǎn)子補(bǔ)氣技術(shù)由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，近年來也逐漸受到重視，賈慶磊等人在《制冷學(xué)報》上發(fā)表了一篇名為“帶中間補(bǔ)氣的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮系統(tǒng)制熱性能的實驗研究”，具體研究了一種氣缸壁面開設(shè)補(bǔ)氣口的單轉(zhuǎn)子補(bǔ)氣壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)缺陷在于補(bǔ)氣與吸氣會貫通，導(dǎo)致壓縮機(jī)效率降低。

現(xiàn)有技術(shù)中還出現(xiàn)了在滑片上增加補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)的滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，例如公開號為cn105673510a的發(fā)明專利，其公開了一種通過滑片補(bǔ)氣的滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，其缺點是在細(xì)薄滑片的內(nèi)部增加補(bǔ)氣通道及單向閥，這不僅會降低滑片的強(qiáng)度，同時由于滑片內(nèi)部的補(bǔ)氣孔徑空間受限、流阻較大，在補(bǔ)氣背壓較高時很難在短時間內(nèi)實現(xiàn)小壓差大流量補(bǔ)氣，不利于壓縮機(jī)能力與能效的提高。再例如公開號為cn206071871u的實用新型專利，其公開了一種單轉(zhuǎn)子補(bǔ)氣増焓壓縮機(jī)，該專利也是在滑片內(nèi)部增加補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)，同樣存在上述問題。

因此，如何設(shè)計一種具有補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)、補(bǔ)氣阻力小、效率高、可靠性好的轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)及壓縮方法是業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明提出一種具有補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)及壓縮方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，設(shè)計一種具有補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，包括：內(nèi)部設(shè)有工作腔和滑片腔的氣缸、設(shè)于工作腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子、設(shè)于滑片腔內(nèi)的滑片和彈簧，滑片的一端抵接在轉(zhuǎn)子的外周面上，彈簧壓縮抵接于滑片的另一端上。氣缸的內(nèi)部還設(shè)有補(bǔ)氣通道，補(bǔ)氣通道的兩端分別與工作腔和滑片腔連通，氣缸的外壁上設(shè)有與滑片腔連通的補(bǔ)氣口。滑片在滑片腔內(nèi)往復(fù)運動時，接通或阻斷補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道。

優(yōu)選的，補(bǔ)氣通道內(nèi)設(shè)有單向閥，單向閥允許補(bǔ)氣通道內(nèi)的流體流向工作腔。

優(yōu)選的，氣缸的外壁上設(shè)有與工作腔連通的吸氣口和排氣口，以滑片的運動方向為分界線，吸氣口和排氣口分別位于滑片的兩側(cè)，補(bǔ)氣通道與排氣口位于滑片的同一側(cè)。

優(yōu)選的，氣缸的一橫截面內(nèi)設(shè)有第一旋轉(zhuǎn)角和第二旋轉(zhuǎn)角，該橫截面垂直于轉(zhuǎn)子的軸線且穿過轉(zhuǎn)子、滑片及吸氣口。

以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心為圓心，滑片的中心和圓心的連接線與轉(zhuǎn)子在工作腔上的切點和圓心的連接線之間的夾角形成第一旋轉(zhuǎn)角。在該橫截面內(nèi)，吸氣口上設(shè)有兩個位于工作腔的壁面上的交接點，該兩個交接點中沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向遠(yuǎn)離滑片的交接點為吸氣連通點，滑片的中心和圓心的連接線與吸氣連通點和圓心的連接線之間的夾角形成第二旋轉(zhuǎn)角。

當(dāng)0°≤第一旋轉(zhuǎn)角＜第二旋轉(zhuǎn)角時，滑片阻斷補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)角≤第一旋轉(zhuǎn)角≤180°時，滑片接通補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道。

優(yōu)選的，滑片接通所述補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道時，第一旋轉(zhuǎn)角位于30°至180°之間。

在一實施例中，滑片為一實心平板，滑片腔內(nèi)設(shè)有連通補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道的轉(zhuǎn)接段。滑片位于轉(zhuǎn)接段內(nèi)時，阻斷補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道，滑片從轉(zhuǎn)接段移開時，接通補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道。補(bǔ)氣口可位于滑片腔沿滑片運動方向直線延伸的位置上，或者補(bǔ)氣口和補(bǔ)氣通道位于滑片的同一側(cè)。

在另一實施例中，補(bǔ)氣口和補(bǔ)氣通道分別位于滑片腔的兩側(cè)，滑片內(nèi)設(shè)有可分別與補(bǔ)氣口和補(bǔ)氣通道對接的通孔。通孔分別與補(bǔ)氣口和補(bǔ)氣通道對接時，接通補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道，通孔與所述補(bǔ)氣口或補(bǔ)氣通道錯開時，滑片阻斷補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道。

本發(fā)明還提供了一種上述轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的壓縮方法，包括：

第一階段，第一旋轉(zhuǎn)角為0°，此時滑片位于滑片腔的最內(nèi)側(cè)，阻斷補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道的連通，工作腔內(nèi)氣體全都來自吸氣口，當(dāng)轉(zhuǎn)子由滑片向吸氣口旋轉(zhuǎn)時，第一旋轉(zhuǎn)角<第二旋轉(zhuǎn)角，滑片所處位置始終阻斷補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道；

第二階段，隨著轉(zhuǎn)子進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子剛轉(zhuǎn)過吸氣口時，第二旋轉(zhuǎn)角＜第一旋轉(zhuǎn)角＜180°，此時滑片接通補(bǔ)氣口與補(bǔ)氣通道，從補(bǔ)氣口進(jìn)入的中壓氣體經(jīng)過補(bǔ)氣通道流向工作腔，轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)一邊補(bǔ)氣一邊壓縮；

第三階段，隨著轉(zhuǎn)子再進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，工作腔中排氣口所在的排氣腔壓力逐漸升高，當(dāng)排氣腔內(nèi)壓力大于補(bǔ)氣壓力時，單向閥反向截止，排氣腔內(nèi)的高壓氣體不會流向補(bǔ)氣通道，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動進(jìn)一步壓縮氣體，完成一個壓縮周期。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下優(yōu)點：

1、補(bǔ)氣通道開設(shè)在氣缸上，補(bǔ)氣孔徑的大小不受滑片限制，具有補(bǔ)氣阻力小、效率高及可靠性等優(yōu)點；

2、補(bǔ)氣通道和吸氣口分別位于滑片腔的兩側(cè)，利用滑片充當(dāng)切換開關(guān)，可有效避免補(bǔ)氣回流至吸氣腔，增加吸氣口的吸氣量。

附圖說明

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中：

圖1是本發(fā)明中一實施例的壓縮機(jī)剖視示意圖；

圖2是本發(fā)明中初始壓縮階段的壓縮機(jī)剖視示意圖；

圖3是本發(fā)明中連通補(bǔ)氣壓縮階段的壓縮機(jī)剖視示意圖；

圖4是本發(fā)明中截止補(bǔ)氣壓縮階段的壓縮機(jī)剖視示意圖；

圖5是本發(fā)明中另一實施例的壓縮機(jī)剖視示意圖。

具體實施方式

如圖1至4所示，本發(fā)明了提出一種具有補(bǔ)氣結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，包括：氣缸1、轉(zhuǎn)子2、滑片3及彈簧4等，氣缸1的內(nèi)部設(shè)有工作腔11和滑片腔12，轉(zhuǎn)子2設(shè)于工作腔11內(nèi)，由偏心輪的帶動下在工作腔11內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動?；?2與工作腔11連通，滑片3和彈簧4均設(shè)置在滑片腔12內(nèi)，滑片腔12可容納滑片3沿其直線往復(fù)運動，滑片3的一端從滑片腔12伸入工作腔11抵接在轉(zhuǎn)子2的外周面上，彈簧4壓縮抵接在滑片3的另一端與滑片腔12之間。

氣缸1的內(nèi)部還設(shè)有補(bǔ)氣通道13，補(bǔ)氣通道13的兩端分別與工作腔11和滑片腔12連通，補(bǔ)氣通道13內(nèi)設(shè)有單向閥5，單向閥5僅允許補(bǔ)氣通道13內(nèi)的流體流向工作腔11，防止壓縮階段工作腔11內(nèi)的高壓氣體返流至補(bǔ)氣通道13。氣缸1的外壁上設(shè)有補(bǔ)氣口14，補(bǔ)氣口14連通至滑片腔12，滑片3在滑片腔12內(nèi)往復(fù)運動時可接通或阻擋補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13。補(bǔ)氣通道13開設(shè)在氣缸1上，補(bǔ)氣孔徑的大小不受滑片3限制，提高補(bǔ)氣效率。

氣缸1的外壁上還設(shè)有與工作腔11連通的吸氣口15和排氣口16，以滑片3的運動方向為分界線，吸氣口15和排氣口16分別位于滑片3的兩側(cè)，補(bǔ)氣通道13的兩端分別為與工作腔11連通的內(nèi)連通端、與補(bǔ)氣口14連通的外連通端，內(nèi)連通端位于工作腔11的壁面上，外連通端位于滑片腔12的壁面上，內(nèi)連通端與排氣口16位于滑片3的同一側(cè)，在滑片3的分隔作用下，可有效防止補(bǔ)氣回流至吸氣腔，增大吸氣腔的吸氣量。

如圖1所示，轉(zhuǎn)子2和滑片3的運動過程中，在氣缸1的一橫截面內(nèi)形成第一旋轉(zhuǎn)角θ和第二旋轉(zhuǎn)角β，該橫截面與轉(zhuǎn)子2的軸線相互垂直，且該橫截面穿過轉(zhuǎn)子2、滑片3及吸氣口15。

在該橫截面內(nèi)，以轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)中心為圓心，滑片3的中心和圓心的連接線與轉(zhuǎn)子2在工作腔11上的切點和圓心的連接線之間的夾角形成第一旋轉(zhuǎn)角θ。吸氣口15上設(shè)有兩個位于工作腔11的壁面上的交接點，該兩個交接點中沿轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)方向遠(yuǎn)離滑片3的交接點為吸氣連通點，兩個交接點中吸氣連通點與圓心的連接線和滑片3的中心和圓心的連接線之間的夾角較大，該夾角形成第二旋轉(zhuǎn)角β。當(dāng)0°≤第一旋轉(zhuǎn)角θ＜第二旋轉(zhuǎn)角β時，滑片3阻斷補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)角β≤第一旋轉(zhuǎn)角θ≤180°時，滑片3接通補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13。為了使壓縮效果更好，滑片3接通補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13時，第一旋轉(zhuǎn)角θ的優(yōu)選角度為30°至180°之間。

在實際應(yīng)用中，滑片3和補(bǔ)氣口14的設(shè)計方式有多種。

在一實施例中，如圖1至4所示，滑片腔12豎直設(shè)置工作腔11的上方，滑片3的底端與轉(zhuǎn)子2抵接，彈簧4壓縮抵接在滑片3的頂端，吸氣口15位于滑片3的左側(cè)，補(bǔ)氣通道13和排氣口16位于滑片3的右側(cè)。補(bǔ)氣口14位于滑片腔12的直線延伸位置，滑片3為一實心平板，滑片腔12內(nèi)設(shè)有連通補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13的轉(zhuǎn)接段?；?位于轉(zhuǎn)接段內(nèi)時，滑片3阻擋在補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13之間，截斷補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13，滑片3從轉(zhuǎn)接段移開時，轉(zhuǎn)接段中空，氣體從補(bǔ)氣口14經(jīng)過滑片腔12進(jìn)入補(bǔ)氣通道13。

補(bǔ)氣通道13與滑片3開關(guān)通斷位置可以通過對滑片腔12合理的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，補(bǔ)氣通道13可以根據(jù)需求在合理范圍選擇適當(dāng)孔徑，以減小補(bǔ)氣阻力及補(bǔ)氣時間。當(dāng)然，補(bǔ)氣口14也可以與補(bǔ)氣通道13設(shè)置在滑片3的同一側(cè)，補(bǔ)氣口14位于滑片腔12沿滑片3運動方向直線延伸的位置上或與補(bǔ)氣通道13位于滑片3的同一側(cè)，都可以滿足更高補(bǔ)氣中壓與補(bǔ)氣時間的需求。

在另一實施例中，如圖5所示，補(bǔ)氣口14和補(bǔ)氣通道13分別位于滑片腔12的兩側(cè)，滑片3內(nèi)設(shè)有通孔31，通孔31可隨滑片3移動至兩端分別與補(bǔ)氣口14和補(bǔ)氣通道13對接，通孔31可根據(jù)實際需要設(shè)計為與滑片3運動方向垂直的直孔或與滑片運動方向呈夾角的斜孔，當(dāng)通孔31移動至分別與補(bǔ)氣口14和補(bǔ)氣通道13對接時，接通補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13，通孔31與補(bǔ)氣口14或補(bǔ)氣通道13錯開時，滑片3阻擋在補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13之間，截斷補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13。利用通孔31接通或截斷滑片3兩側(cè)的補(bǔ)氣口14和補(bǔ)氣通道13，其優(yōu)勢在于能將補(bǔ)氣口14的壓力和滑片腔12的內(nèi)部壓力分隔開，且滑片3受到的補(bǔ)氣壓力能夠在兩側(cè)相互抵消。

本發(fā)明還提出了上述轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的壓縮方法，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明。

壓縮機(jī)的運行過程可以分為三個階段，第一階段：初始壓縮階段，如圖2所示，轉(zhuǎn)子2與滑片3相切，第一旋轉(zhuǎn)角θ=0°，此時滑片3位于滑片腔12的最內(nèi)側(cè)，此時滑片3阻斷補(bǔ)氣口14與補(bǔ)氣通道13的連通，從補(bǔ)氣口14進(jìn)入的氣態(tài)冷媒無法從補(bǔ)氣通道13進(jìn)入工作腔11，工作腔11內(nèi)氣體全都來自吸氣口15。當(dāng)轉(zhuǎn)子2由滑片3向吸氣口15旋轉(zhuǎn)時，即第一旋轉(zhuǎn)角θ<第二旋轉(zhuǎn)角β時，滑片3所處位置始終能夠滿足滑片腔12與補(bǔ)氣通道13的截止需要。

第二階段：連通補(bǔ)氣壓縮階段，如圖3所示，隨著轉(zhuǎn)子2進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，滑片3也進(jìn)一步向工作腔11滑動。當(dāng)轉(zhuǎn)子2剛轉(zhuǎn)過吸氣口15，即第二旋轉(zhuǎn)角β＜第一旋轉(zhuǎn)角θ＜180°時，此時滑片3接通補(bǔ)氣口14和補(bǔ)氣通道13，補(bǔ)氣口14出進(jìn)來的中壓氣體沿著補(bǔ)氣通道13、單向閥5流向工作腔11，壓縮機(jī)一邊補(bǔ)氣一邊壓縮。

第三階段：截止補(bǔ)氣壓縮階段，如圖4所示，隨著轉(zhuǎn)子2進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，工作腔11中排氣口16所在的排氣腔壓力逐漸升高，當(dāng)排氣腔內(nèi)壓力大于補(bǔ)氣壓力時，單向閥5反向截止，排氣腔內(nèi)的高壓氣體不會流向補(bǔ)氣通道13，之后腔內(nèi)氣體進(jìn)一步壓縮，完成一個壓縮周期。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。