[发明专利]轴流式增压器和流体压缩机

说明书

技术领域

本发明总体涉及压缩和抽真空机，更具体地，涉及轴向式压缩和抽真空机。

背景技术

压缩和抽真空机在各种商业和家庭应用中使用，以分别提供压缩流体流或抽取流体。在商业应用中，压缩机用于譬如除冰机和救火车的设备中以输送压缩流体(即，分别是除冰流体和水)。在家庭应用中，压缩机用于譬如吹落叶机的家庭应用中以清除庭院垃圾(即，树叶、草屑等)，或是用于譬如庭院气球的可充气装置中以维持气球的充气状态。此外，压缩机还应用于家用和商用车辆，以预期性地提高发动机的性能。抽真空装置用于譬如真空吸尘器的商业和家庭应用中，以提供适于收集垃圾的预期流体力。

增压器是一种增加内燃机吸气压力的压缩机。由于发动机各个燃烧室所接收的空气压力增大，吸气压力越高则使得发动机输出功率越高。此外，通过完全释放燃烧气体并容许更多的燃料输送给各个燃烧室，增加的压力有助于提高发动机功率。对于火花点火式发动机而言，增压器所提供的压力范围因燃料辛烷值所造成的预点火条件而局限在低于10磅/平方英寸(psig)。在狄赛尔循环发动机中并不存在这种限制。然而，对于上述任何一种应用来说，增压器必须为各个燃烧室产生必需的压力和气流，以适应发动机的整个操作范围。换言之，增压器的响应必须与发动机需求相匹配。

大多数的已知增压器是正排量式(positive-displacement)增压器，其使空气输送与发动机需求之间简单匹配。然而，虽然充分满足了必需的空气需求，但传统的增压器通常效率低下。此外，传统增压器元件的总体构造和高惯性在实践中导致增压器不能通过机械装置与发动机分离。因此，传统的增压器还存在以下缺点：即使不需要空气增压，仍然要求发动机的大功率输出，由此导致车辆行车里程不足。

传统的正排量式增压器通常要求高精度的组成部件以及这些组成部件之间的紧密公差，以在旋转和空气压缩期间避免漏气。这种高精度、小公差的设计通常需要笨重结构来避免高速旋转部件的变形及其间的接触。此外，这种增压器固有的低绝热效率增加了所输送空气的温度，因而通常需要用气-气式的热交换器或散热器和水循环系统进行冷却，由此进一步增加了系统的重量和复杂性。这种传统增压器的复杂性和总重导致机器总体效率低下，并因此降低了增压器所连接的车辆的整体效率。

除了汽车和轻型卡车的应用之外，增压器还可以用于重型运输、高性能以及赛车应用中。这种高性能的增压器通常是离心式增压器，并具有高于正排量式增压器的效率。虽然离心式增压器与正排量式增压器相比效率增加，但它的缺点在于需要笨重和庞大的设计以便适当地运行。这种大型设计对于发动机舱外盖通常较小的汽车和轻卡难于运用，由此对此类应用并不实用。

除了正排量式增压器和离心式增压器之外，还使用涡轮增压器来增加输送给发动机的气流的压力。涡轮增压器利用发动机排气管所排出的热气来进一步压缩输送给发动机的环境空气。发动机排气管所排出的热气流经与离心压缩机连接的涡轮，由此对环境空气进行压缩并将压缩空气流输送给发动机的燃烧室。涡轮增压器是高精度设备，需要特殊的材料、元件以及来自发动机系统的润滑。对为了驱动输入涡轮而对更高排放条件的需求所产生的响应的延迟以及高温排放气体所需的复杂调节通常会导致应用和可靠性的问题。

虽然正排量式增压器、离心式增压器和涡轮增压器将压缩空气流充分输送给发动机的各个燃烧室，但每种系统都有需要复杂的设计和封装系统的庞大空间的不利之处。因此，在工业上，易于封装在车辆发动机舱中的增压器是所期望的。此外，提供低重量结构、高效率输出、避免对压缩空气的水冷却、以最小转速进行工作、生产成本低廉、易于安装且具有高可靠性的增压器也是所期望的。

发明内容

因此，提供一种压缩和抽真空机，包括：外壳；至少一个旋转盘，该旋转盘具有以可旋转方式支撑在外壳内的多个叶片；以及至少一个固定盘，该固定盘具有固定地附接于外壳的多个叶片。驱动轴包括具有第一斜度的第一表面和具有第二斜度的第二表面，并以可旋转方式驱动旋转盘，以增加配置在外壳内部的流体流的能量，其中，所述第一斜度大于所述第二斜度。所述压缩机还包括与所述驱动轴机械连接的传动装置，用于将旋转输入转换成期望的转速并以该期望转速来驱动所述轴。

附图说明

通过下列详细描述和附图，将更为全面地理解本发明，其中：

图1a是按照本发明的压缩机的立体图；

图1b是图1a的压缩机绕轴线Z旋转90度后的立体图；

图1c是图1a的压缩机在拆除扩压器之后的立体图；

图2是沿图1压缩机的A-A线所剖得的剖面；