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CN113090525B - 一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置 - Google Patents

一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置 Download PDF

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CN113090525B CN202110405690.9A CN202110405690A CN113090525B CN 113090525 B CN113090525 B CN 113090525B CN 202110405690 A CN202110405690 A CN 202110405690A CN 113090525 B CN113090525 B CN 113090525B
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Abstract

本发明涉及旋叶式压缩机性能测试领域，具体公开了一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，包括缸体和转子，所述缸体内设有转子安装腔，所述转子转动连接在转子安装腔内并同轴固定有转轴，所述转子上设有若干叶片，相邻的两叶片、转子的外周面与缸体之间围合成密闭腔体；所述转子上设有用于测量密闭腔体动态压力及温度的第一光纤光栅、用于测量密闭腔体动态温度的第二光纤光栅，所述转轴上安装有用于测量转轴动态扭矩的第三光纤光栅，所述第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅通过连接光纤与设于缸体外的解调仪相连接。本发明可以直接测量密闭腔体的动态数据，以降低测量误差，利于产品性能的优化。

Description

一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置
技术领域
本发明涉及旋叶式压缩机性能测试领域，尤其涉及一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置。
背景技术
旋叶式压缩机是一种比滑片式压缩机效率更高、体积更小的一种新型回转式压缩机，广泛用于汽车空调器系统中。旋叶式压缩机的主要组成部分包括缸体、转子、前端板、后端板等，缸体内设有转子安装腔，转子转动连接在转子安装腔内并同轴固定有转轴，转轴的动力输入端连接驱动电机的动力输出端，转子上设有若干做往复运动的叶片，相邻的两叶片、转子的外周面、前端板、后端板和压缩机缸体围合成密闭腔体(也称压缩腔体)。
旋叶式压缩机产品的性能设计中需要密闭腔体动态压力、温度和转轴扭矩的数据，无法量化优化密闭腔体结构的性能，就无法准确判断产品的设计问题。现有技术中缺少对压缩机腔体动态数据的直接测量装置，使得现有旋叶式压缩机的密闭腔体动态数据测试大多采用间接测量，缺点有：第一，远离测量区域，测量存在较大误差；第二，由于旋叶式压缩机的结构特点，被测区域狭小。
因此，为解决上述问题，就需要一种可以直接测量的旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，可以直接测量密闭腔体的动态数据，以降低测量误差，利于产品性能的优化。
为了实现上述目的，本发明特提供了一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，包括缸体和转子，所述缸体内设有转子安装腔，所述转子转动连接在转子安装腔内并同轴固定有转轴，所述转子上设有若干叶片，相邻的两叶片、转子的外周面与缸体之间围合成密闭腔体；
所述转子上设有用于测量密闭腔体动态压力及温度的第一光纤光栅、用于测量密闭腔体动态温度的第二光纤光栅，所述转轴上安装有用于测量转轴动态扭矩的第三光纤光栅，所述第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅通过连接光纤与设于缸体外的解调仪相连接。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述转子上位于相邻两叶片之间的外周面设有一安装槽Ⅰ，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅通过封装体封装成一整体，所述封装体安装在安装槽Ⅰ中，所述第一光纤光栅位于第二光纤光栅的上方并靠近密闭腔体设置，所述封装体内位于第一光纤光栅与第二光纤光栅之间设有缓冲空腔。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述封装体通过螺钉安装在安装槽Ⅰ中，且安装完成后所述封装体及螺钉均不超出转子的外周面。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述转轴上的外周面设有一安装槽Ⅱ，所述安装槽Ⅱ为沿转轴的轴向设置的窄槽结构，所述第三光纤光栅安装在安装槽Ⅱ中。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅通过连接光纤依次串联，所述转子内设有与安装槽Ⅰ相连通的第一过线孔道，所述转轴内设有与安装槽Ⅱ连通的第二过线孔道，所述第一过线孔道与第二过线孔道相连通并用于供连接光纤穿过。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述连接光纤从转轴的一端穿出后通过一光纤滑环与解调仪相连接。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述第一过线孔道与第二过线孔道中均通过灌装物填充并形成密封结构。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述灌装物的密度大于相应转子或转轴的密度。
作为对本发明技术方案的进一步改进，所述封装体为镍基合金或者有机聚合物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
本发明提供的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，使用时，密闭腔体的压力及温度作用于第一光纤光栅和第二光纤光栅上，第一光纤光栅同时感应压力和温度的变化，第二光纤光栅则只感应温度的变化，由此可以得到动态压力和动态温度信号，安装在转轴上的第三光纤光栅则感应转轴的扭矩变化，由此得到动态扭矩信号，所有信号经连接光纤传输至光纤滑环，光纤滑环将压力、温度、扭矩信号传输至解调仪，方便进行数据分析，实现了对密闭腔体动态压力、温度及扭矩的直接测量，可以直接获取压缩机有效压缩的密闭腔体压力温度数据和转轴扭矩数据，有益于产品设计量化性能参数设计指标，提升产品的技术竞争力。
附图说明
图1为本发明的左视图；
图2为本发明的转子与转轴的主视图；
图3为本发明的转子与转轴的俯视图；
图4为本发明的转子的左视图；
图5为本发明的第一光纤光栅与第二光纤光栅的连接结构示意图；
图6为本发明的封装体的剖视图；
图7为本发明第三光纤光栅的主视图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明；当然，附图为简化后的示意图，其比例大小并不构成对专利产品的限制。
实施例
如图1至图7所示：本实施例提供了一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，包括缸体1和转子2，所述缸体1内设有转子安装腔，所述转子2转动连接在转子安装腔内并同轴固定有转轴3，所述转子2上设有若干叶片4，相邻的两叶片4、转子2的外周面与缸体1之间围合成密闭腔体5。旋叶式压缩机的具体结构及原理与现有技术相同，在此不再赘述。
本实施例提供的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其主要改进之处就在于：所述转子2上设有用于测量密闭腔体5动态压力及温度的第一光纤光栅61、用于测量密闭腔体5动态温度的第二光纤光栅62，所述转轴3上安装有用于测量转轴3动态扭矩的第三光纤光栅63，所述第一光纤光栅61、第二光纤光栅62和第三光纤光栅63通过连接光纤7与设于缸体1外的解调仪(图中未示出)相连接。光纤光栅传感器的检测原理是由被测体物理量的变化而引起光纤光栅反射或透射光谱的波长偏移、相位变化、偏振态变化及强度变化，通过解调这些光谱变化而达到对被测物理量的检测目的，在此不再赘述。
由于采用了上述结构，在部件安装完成后，压缩机启动时，密闭腔体5的压力及温度作用于第一光纤光栅61和第二光纤光栅62上，第一光纤光栅61同时感应压力和温度的变化，第二光纤光栅62则只感应温度的变化，由此可以得到动态压力和动态温度信号，安装在转轴3上的第三光纤光栅63则感应转轴3的扭矩变化，由此得到动态扭矩信号，所有信号经连接光纤7传输至解调仪，方便进行数据分析，实现了对密闭腔体5动态压力、温度及扭矩的直接测量。
本实施例中，所述转子2上位于相邻两叶片4之间的外周面设有一安装槽Ⅰ21，所述第一光纤光栅61与第二光纤光栅62通过封装体64封装成一整体，所述封装体64安装在安装槽Ⅰ21中，所述第一光纤光栅61位于第二光纤光栅62的上方并靠近密闭腔体5设置，所述封装体64内位于第一光纤光栅61与第二光纤光栅62之间设有缓冲空腔64a。安装槽Ⅰ21沿转子2的轴向设置，其由转子2的外表面下凹形成；封装体64可以为镍基合金或者有机聚合物，具备恒弹性的结构，可以起到增敏的效果；第一光纤光栅61在上，更接近密闭腔体5，方便感应密闭腔体5的动态压力和温度变化；第二光纤光栅62在下，更接近轴心，通过缓冲空腔64a的隔离作用，密闭腔体5的压力无法传导至第二光纤光栅62，因此第二光纤光栅62只感应温度的变化。
本实施例中，所述封装体64通过螺钉8安装在安装槽Ⅰ21中，且安装完成后所述封装体64及螺钉8均不超出转子2的外周面。封装体64、转子2均设有与螺钉8配合的安装孔；螺钉8可设在第一光纤光栅61、第二光纤光栅62的左右两侧；第一光纤光栅61与第二光纤光栅62的封装整体安装完成后包括螺钉8在内，不高于转子2的外圆切线，一方面可以保护压力感应面不与缸体1碰撞，防止工作时压缩机卡死、光纤光栅损坏的情况，另一方面也保证测量的密闭腔体5体积尽可能符合原有密闭腔体5积，减少体积变化引起的测量压力温度偏差和压力温度变化的延迟。封装体64与安装槽Ⅰ21之间的缝隙处可使用耐高温、耐油、耐高压等的胶密封。
本实施例中，所述转轴3上的外周面设有一安装槽Ⅱ31，所述安装槽Ⅱ31为沿转轴3的轴向设置的窄槽结构，所述第三光纤光栅63安装在安装槽Ⅱ31中。安装槽Ⅱ31可为条形结构，其尽可能窄，保证第三光纤光栅63的安装精度，能更灵敏地感应转轴3的形变；第三光纤光栅63可通过毛细管封装，然后固定在安装槽Ⅱ31中。第三光纤光栅63安装完成后，同样不高于转轴3的外圆切线。
本实施例中，所述第一光纤光栅61、第二光纤光栅62和第三光纤光栅63通过连接光纤7依次串联，所述转子2内设有与安装槽Ⅰ21相连通的第一过线孔道22，所述转轴3内设有与安装槽Ⅱ31连通的第二过线孔道32，所述第一过线孔道22与第二过线孔道32相连通并用于供连接光纤7穿过。第一过线孔道22与第二过线孔道32优选沿转子2、转轴3的径向、同轴轴向布置；所述连接光纤7从转轴3的一端穿出后通过一光纤滑环(图中未示出)与解调仪相连接。光纤滑环为高速滑环，例如可采用高速的对称结构的滑环，对称性好，减少压缩机转体的偏心振动，对于高速下保持良好的数据传输效果。
本实施例中，所述第一过线孔道22与第二过线孔道32中均通过灌装物9填充并形成密封结构，有效防止冷媒沿孔道泄漏；同时，所述灌装物9的密度大于相应转子2或转轴3的密度，使得转子2或转轴3内的灌装物9能起到配重的效果，有利于减少转子2和转轴3的偏心振动，保证装置的正常工作。
最后说明的是，本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，包括缸体和转子，所述缸体内设有转子安装腔，所述转子转动连接在转子安装腔内并同轴固定有转轴，所述转子上设有若干叶片，相邻的两叶片、转子的外周面与缸体之间围合成密闭腔体；其特征在于：
所述转子上设有用于测量密闭腔体动态压力及温度的第一光纤光栅、用于测量密闭腔体动态温度的第二光纤光栅，所述转轴上安装有用于测量转轴动态扭矩的第三光纤光栅，所述第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅通过连接光纤与设于缸体外的解调仪相连接；
所述转子上位于相邻两叶片之间的外周面设有一安装槽Ⅰ，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅通过封装体封装成一整体，所述封装体安装在安装槽Ⅰ中，所述第一光纤光栅位于第二光纤光栅的上方并靠近密闭腔体设置，所述封装体内位于第一光纤光栅与第二光纤光栅之间设有缓冲空腔；通过缓冲空腔的隔离作用，密闭腔体的压力无法传导至第二光纤光栅。
2.根据权利要求1所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述封装体通过螺钉安装在安装槽Ⅰ中，且安装完成后所述封装体及螺钉均不超出转子的外周面。
3.根据权利要求1所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述转轴上的外周面设有一安装槽Ⅱ，所述安装槽Ⅱ为沿转轴的轴向设置的窄槽结构，所述第三光纤光栅安装在安装槽Ⅱ中。
4.根据权利要求3所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅通过连接光纤依次串联，所述转子内设有与安装槽Ⅰ相连通的第一过线孔道，所述转轴内设有与安装槽Ⅱ连通的第二过线孔道，所述第一过线孔道与第二过线孔道相连通并用于供连接光纤穿过。
5.根据权利要求4所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述连接光纤从转轴的一端穿出后通过一光纤滑环与解调仪相连接。
6.根据权利要求4所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述第一过线孔道与第二过线孔道中均通过灌装物填充并形成密封结构。
7.根据权利要求6所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述灌装物的密度大于相应转子或转轴的密度。
8.根据权利要求2所述的一种旋叶式压缩机密闭腔体复合动态测量装置，其特征在于：
所述封装体为镍基合金或者有机聚合物。
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Application publication date: 20210709

Assignee: CHONGQING SURVEY INSTITUTE

Assignor: CHONGQING JIAOTONG University

Contract record no.: X2024980019287

Denomination of invention: A composite dynamic measurement device for closed chamber of rotary vane compressor

Granted publication date: 20220902

License type: Common License

Record date: 20241030