[发明专利]可调节轴向槽容积的压缩机机匣及其容积调节方法

权利要求书

1.可调节轴向槽容积的压缩机机匣，包括机匣体、支撑架、执行机构和传动机构，其特征在于：所述的传动机构包括电机、齿轮、弧形齿条、支架、轮盘和轮盘盖板；所述的支架固定在机匣体外侧壁，电机的底座固定在支架上；齿轮固定在电机的输出轴上，并与弧形齿条啮合；所述的轮盘盖板与两个轮盘均为可拆卸连接；所述的机匣体内壁靠近叶轮叶顶处开设沿周向均布的n个第一槽孔，n≤36；机匣体侧壁位于入口处设有沿周向均布的多个检测管道；所述的支撑架固定套置在机匣体上；支撑架开设有n个轴承安装槽，轴承安装槽的槽底开设第二槽孔、第一螺纹孔和第二螺纹孔；第一螺纹孔和第二螺纹孔对称布置在第二槽孔两侧；第二槽孔与第一槽孔的结构及尺寸完全一致，第二槽孔与第一槽孔的位置一一对应；两个轮盘通过滚动轴承对称支承在支撑架上；两个轮盘的相对面均开设沿周向均布的n个轮槽；所述的弧形齿条固定在靠近电机的那个轮盘上；

所述的执行机构包括槽孔挡板、竖直杆、水平连杆、槽轮和直线轴承座；水平连杆的两端分别与一个槽轮构成转动副；竖直杆支承在直线轴承座上，且外端套置在水平连杆的中心孔内，内端与槽孔挡板固定；槽孔挡板的密封槽内设置密封环；两个螺母均与竖直杆外端螺纹连接，且外端的螺母压紧内端的螺母；执行机构共有n个，每个执行机构的直线轴承座与支撑架对应一个轴承安装槽内的第一螺纹孔和第二螺纹孔通过螺栓固定；每个执行机构的槽孔挡板与支撑架对应的一个第二槽孔构成滑动副，或同时与机匣体对应的一个第一槽孔及支撑架对应的一个第二槽孔构成滑动副；每个执行机构的两个槽轮分别与两个轮盘对应位置的轮槽构成滑动副。

2.根据权利要求1所述的可调节轴向槽容积的压缩机机匣，其特征在于：所述第一槽孔的横截面为矩形；第一槽孔的长为40mm，宽为12mm；槽孔挡板的长为40mm，宽为12mm，高为5mm。

3.根据权利要求1所述的可调节轴向槽容积的压缩机机匣，其特征在于：所述的支撑架为可拆分式，由固定在一起的两个半圆环组成。

4.根据权利要求1所述的可调节轴向槽容积的压缩机机匣，其特征在于：所述轮槽的形状与双圆头平键的形状一致，且长度方向所在的平面与槽孔挡板处于内极限位置时以轮盘中心为圆心的圆周在轮槽中心处的切线之间设有夹角。

5.根据权利要求1所述的可调节轴向槽容积的压缩机机匣，其特征在于：轮槽尺寸的设计方法如下：

设计槽孔挡板处于内极限位置时与机匣体内壁的径向距离为0.5mm，槽轮位于轮槽两端时存在径向差值s_r＝5mm；因此，槽孔挡板处于外极限位置时与机匣体内壁的径向距离为5.5mm，槽孔挡板处于内、外极限位置的高度差h＝5mm；为了减小槽轮所受周向力，应尽量减小轮槽坡度i，同时要保证l＝h/i<a，其中，投影切线定义为槽孔挡板处于内极限位置时以轮盘中心为圆心的圆周在轮槽中心处的切线，l为轮槽长度s在投影切线上的投影，轮槽长度s为槽轮位于轮槽两端时的中心距，即槽轮在轮槽内的运动距离，a为与半径r＝r₂+d的圆内切的正n边形的边长，r₂为滚动轴承外径，d为槽孔挡板处于内极限位置时槽轮中心到滚动轴承外圈的径向距离。

6.根据权利要求1所述可调节轴向槽容积的压缩机机匣进行容积调节的方法，其特征在于：该方法具体如下：

在机匣体的各检测管道处均设置流量检测计，流量检测计的测量值输出给单片机；电机为步进电机，通过单片机控制；取所有流量检测计测量值的平均值为平均流量q，当平均流量q＜1.1q_Vs时，q_Vs为槽孔挡板处于内极限位置且压缩机工作出现喘振时机匣体入口处的流量，单片机控制电机正向转动，电机带动齿轮转动，齿轮与弧形齿条啮合直到齿轮位于弧形齿条的一端，从而带动弧形齿条和轮盘相对机匣体做旋转运动，使得槽轮在轮盘的轮槽内滑动，并沿机匣体径向朝外运动到轮槽最外端，此时槽轮通过横向连杆带动竖直杆和槽孔挡板沿机匣体径向朝外运动到最外端，第一槽孔的容积达到最大值，第一槽孔内产生的回流防止喘振的发生，扩大压缩机的工作裕度；直线轴承给竖直杆提供导向作用，减小槽孔挡板径向朝内或朝外运动时与机匣体的第一槽孔之间的摩擦力；1.1q_Vs≤q≤1.2q_Vs时电机不转动，槽孔挡板保持在沿机匣体径向最外端位置；当平均流量q＞1.2q_Vs时，单片机控制电机反向转动，电机带动齿轮转动，齿轮与弧形齿条啮合直到齿轮位于弧形齿条的另一端，槽轮则在轮盘的轮槽内滑动，并沿机匣体径向朝内运动到轮槽最内端，此时槽轮通过横向连杆带动竖直杆和槽孔挡板沿机匣体径向朝内运动到最内端，第一槽孔的容积达到最小值，第一槽孔内回流减小，能量损失减小，效率及压比提高。