专利汇可以提供一种容积式压缩机专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种容积式 压缩机 ,球形内腔(3)装有一 活塞 (4)、一转盘(5)和 主轴 (7)三个运动件,活塞(4)与转盘(5)通过中心销(6)以柱面 铰链 形式链接; 活塞销 轴(22)的轴线和转盘销轴(31)的轴线与主轴(7)的轴线的夹 角 α相等,并且这三个轴线都通过球形内腔(3)的球心;机构空间运动合成的结果是:当驱动主轴是(7)时,活塞(4)与转盘(5)始终作绕中心销6轴线的周期性相对摆动,由于是空间运动合成的相对摆动,因此无明显引起震动的运动要素;主轴每旋转两周,工作室V1和V2交替进行吸气、压缩、排气各一次。本实用新型具有无进/排气 阀 、运动件少、震动小、运转灵活、密封可靠等优点。,下面是一种容积式压缩机专利的具体信息内容。
1.一种容积式压缩机,包括一缸体(1)、缸盖(2)、活塞(4)、转盘(5)、中心销(6)、 主轴(7)、主轴支架(8);缸体(1)和缸盖(2)通过螺钉(13)相连形成一个球形内腔(3), 缸盖(2)上有一轴承座孔(20)、一进气口(19)和一排气口(18),其特征是:
活塞(4)具有球形顶面(21)、从球形顶面(21)伸出的活塞销轴(22)、两个成一 定角度的侧面(23)、进/排气通道(32)及在两个侧面(23)下部的活塞销座(24)构成 的类似楔型块的结构;两侧面(23)及其上的进/排气通道(32)分别以活塞销轴(22) 的中心线为轴成轴对称;活塞销轴(22)与缸盖上的轴承座孔(20)通过轴承(92)相 配接,活塞球形顶面(21)与球形内腔(3)为密封动配合,活塞(4)可绕活塞销轴(22) 的中心线自由转动;
转盘(5)的结构类似球台形,其转盘小端面(30)的中心伸出一圆柱形的转盘销 轴(31),转盘球面(29)与球形内腔(3)具有相同的球心并紧贴球形内腔(3)形成密封 动配合;在转盘大端面(28)上,与活塞销座(24)相对应有一转盘销座(26),转盘 销座(26)的转盘圆柱销孔(27)的轴线通过转盘球面(29)的球心,并与转盘销轴(31) 的轴线相垂直;转盘(5)的形状以转盘销轴(31)的轴线成轴对称;
中心销(6)插入转盘销座(26)与活塞销座(24)相配的形成的柱面销座构成柱 面铰链,活塞(4)与转盘(5)通过柱面铰链相连,将转盘大端面(28)与球形内腔(3) 形成的半球形空间隔成工作室V1和工作室V2;中心销(6)、转盘销座(26)和活 塞销座(24)之间为密封动配合,柱面铰链与球形内腔(3)相接触的两端面与球形内 腔(3)为密封动配合;
上述活塞销轴(22)和转盘销轴(31)及主轴(7)的轴线都通过球形内腔(3)的球 心,并且活塞销轴(22)和转盘销轴(31)的轴线与主轴(7)的轴线形成相同的夹角α;
主轴支架(8)通过螺钉(13)与缸体(1)相连,为主轴(7)的旋转提供支撑,主轴 (7)相对于主轴支架(8)只能做绕主轴轴线的旋转运动;主轴(7)的一端为偏心曲 柄,偏心曲柄位于缸体(2)内与转盘(5)的销轴(31)相连,另一端与动力机构相连, 为压缩机变容提供动力。
2.根据权利要求1所述的一种容积式压缩机,其特征在于所述活塞(4)的类 似楔型块的结构为:由两个成一定角度的相交面与一球面相交形成的一个楔型 块结构,该球面与球形内腔(3)相配并具有相同的球心;
在活塞球形顶面(21)的中心伸出一活塞销轴(22),活塞销轴(22)的轴线通过 活塞球形顶面(21)的球心;在两侧面(23)的下方连接有活塞销座(24),该活塞销 座(24)的活塞圆柱销孔(25)的轴线经过活塞球形顶面(21)的球心、与活塞销轴(22) 的轴线垂直并且位于上述两相交面的对称分界面上;
上述球面、两相交面及活塞销座(24)的圆柱外表面相交形成活塞(4)的两侧面 (23),在活塞两侧面(23)上各有一凹入球面部分的进/排气通道(32);
3.根据权利要求1所述的一种容积式压缩机,其特征是:缸盖(2)上的排气口(18) 和进气口(19)无气阀;排气口(18)是在当一个工作室压缩到一定状态时排气;进 气口(19)是在当工作室压缩排气后开始吸气,体积增大到一定程度时关闭;进气 口(19)和排气口(18)与两工作室的连通是通过活塞球形顶面(21)、是/排气通道(32) 与球形内腔(3)的表面相对转动的配合中依次完成;
4.根据权利要求1所述的一种容积式压缩机,其特征是:活塞(4)与转盘(5)不是 通过中心销(6)形成的柱面铰链连接,活塞(4)和转盘(5)分别变形为活塞变形结构 (12)和转盘变形结构(15),在活塞变形结构(12)和转盘变形结构(15)上没有活塞销 座(24)和转盘销座(26),在原活塞(4)的两侧面(23)的下端紧固连接一个以原活塞 (4)的活塞圆柱销孔(25)的中心线为轴线的“Ω”型圆柱转轴(14),“Ω”型圆柱转 轴(14)的两端面与球形内腔(3)表面为密封动配合;以原转盘(5)的转盘圆柱销孔 (27)的中心线为轴在转盘大端面(28)形成一与上述“Ω”型转轴相配的带开口的 “C”型柱套(16),在“C”型柱套的横截面上开口角度β∠180度;活塞变形 结构(12)通过其上的转轴(14)和转盘变形结构(15)上的柱套(16)构成密封转动 配合。
5.根据权利要求4所述的一种容积式压缩机,其特征是:上述“C”型柱套(16) 在其轴线方向为分段式,且各段的“C”型开口方向不同。
6.根据权利要求4或5所述的一种容积式压缩机,其特征是:在活塞变形结构 (12)与转盘变形结构(15)相对转动到极限位置时,“C”型柱套16的顶部能完全 嵌入上述Ω”型圆柱转轴(14)的转轴根部,并占满空间。
7.根据权利要求1至4所述的一种容积式压缩机,其特征是:所述转盘大端面 (28)上与活塞侧面(23)上的凹下的进/排气通道(32)相对应有突出的凸块结构;该 凸块结构在活塞(4)与转盘(5)相对转动到极限位置时,凸块能完全嵌入活塞(4)的 进排气通道(32)内,并占满空间。
8.根据权利要求1至4任何一项所述的一种容积式压缩机,其特征是:上述活 塞销轴(22)和转盘销轴(31)的轴线与主轴(7)的轴线形成的夹角α大小范围是10 度到30度。
9.根据权利要求1至4任何一项所述的一种容积式压缩机,其特征是:在活塞 (4)、转盘(5)的球面与球形缸体相配合的部分增加密封件;在活塞(4)与转盘(5) 铰接的圆柱销与销座配合部分、销座与销座配合部分有密封件。
背景技术 容积式压缩机中目前应用最广泛的是往复式活塞压缩机,其主要 缺点是震动大,转数不高,机器体积大而且重,优点是密封性好,排气压力高。 回转式压缩机的突出优点是震动小,结构简单、紧凑,缺点是密封性差,只能 用于一定的排量与压力范围,有些结构的制造精度和成本过高,单级压缩达不 到较高的压力,例如涡旋式压缩机。
中国专利曾经公布了本人的一项发明申请,申请号为85100200,提出了一 种球形容积式压缩机的概念,但经过申请人在随后对其空间机构运动、动力和 受力分析、密封和润滑条件以及热力学性能的进一步深入分析研究,认为该发 明申请存在以下不足和致命缺陷:
1、驱动轴与转盘间通过一转盘球面销连接,而转盘球面销相对于驱动轴曲 柄斜孔的窜动并未被限制,从而使转盘球面销成为一个独立的运动件;另外, 活塞与缸体的连接是通过一个球面销相接触,这种连接关系使活塞与活塞球面 销之间无确定的轴向约束,活塞球面销本身可以有自身的轴向窜动,而活塞与 转盘之间的连接方式又是半柱面的方式,无法约束两者的分离趋势。由空间机 构的运动分析理论便可知,该方案违背了空间机构的设计原则,容易发生运动 干涉,个别零件易呈多自由度无序动作,在实际中无法进行实施,无工程使用 价值。
2、活塞与转盘采用半圆柱销连接的方式是错误的,在V1和V2有高压介 质时,两个零件有分离趋势,并无法约束,这样使所有制造误差累计到此连接 面,从而完全丧失密封作用,并导致活塞受力条件恶化产生失控运动并卡死;
3、需要气阀控制进、排气过程;
4、每个球腔内有5个主要运动件:活塞、活塞球面销、转盘、转盘球面销、 驱动轴,零件数量过多,机构过于繁杂;
5、采用齿轮传递动力的方式,效率低。
发明内容 本实用新型的目的就是设计一种容积式压缩机,克服了上述压缩 机的缺点及专利申请号为85100200的公开文献的缺陷,使采用该新型变容式机 构的压缩机既密封可靠又震动小、结构紧凑、运转可靠、易于制造并无进/排气 阀、效率高。
设计一种容积式压缩机,包括一缸体、缸盖、活塞、转盘、中心销、主轴、 主轴支架;缸体和缸盖通过螺钉相连形成一个球形内腔,缸盖上有一轴承座孔、 一进气口和一排气口,其特征是:活塞具有球形顶面、从球形顶面伸出的活塞 销轴、两个成一定角度的侧平面、进/排气通道及在两个侧面下部的活塞销座构 成的类似楔型块的结构;两侧面及其上的进/排气通道分别以活塞销轴的中心线 为轴成轴对称;上述活塞销轴与缸盖上的轴承座孔通过轴承相配接,活塞的球 形顶面与上述球形内腔为密封动配合,活塞可绕活塞销轴的中心线自由转动;
转盘的结构类似球台形,其转盘小端面的中心伸出一转盘销轴,转盘的球 面部分与上述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合;在转 盘大端面上,与活塞销座相对应有一转盘销座,转盘销座的圆柱销孔轴线通过 转盘球面部分的球心;并与转盘销轴的轴线相垂直;转盘的形状以转盘销轴的 轴线成轴对称;
中心销插入转盘销座与活塞销座相配的形成的柱面销座构成柱面铰链,活 塞与转盘通过柱面铰链相连,将转盘的大端面与上述球形内腔形成的半球形空 间隔成工作室V1和工作室V2;中心销、转盘销座和活塞销座之间为密封动配 合,柱面铰链与上述球形内腔相接触的两端面与球形内腔为密封动配合;
上述活塞销轴和转盘销轴及主轴的轴线都通过上述球形内腔的球心,并且 活塞销轴和转盘销轴的轴线与主轴的轴线形成相同的夹角α;
主轴支架通过螺钉与缸体相连,为主轴的旋转提供支撑,主轴相对于主轴 支架只能作绕主轴轴线的旋转运动;主轴的一端为偏心曲柄,偏心曲柄位于缸 体内与转盘销轴相连,另一端与动力机构相连,为压缩机变容提供动力。
所述活塞的类似楔型块的结构为:由两个成一定角度的相交面与一球面相 交形成的一个楔型块结构,该球面与上述球形内腔相配并具有形同的球心;
在活塞球形顶面的中心伸出一圆柱销轴,该活塞圆柱销轴的轴线通过活塞 的球形顶面的球心;在活塞两侧面的下方连接有活塞销座,该活塞销座的圆柱 销孔的轴线经过活塞球形顶面的球心、与活塞销轴的轴线垂直并且位于上述两 相交面的对称分界面上;
上述球面、相交平面及活塞销座的圆柱外表面相交形成活塞的两侧面,在 活塞两侧面上各有一凹入球面部分的进/排气通道。
作为转盘的另一种结构形式,所述球台形转盘的大端面上有一与活塞侧面 上凹下的进/排气通道相对应突出的凸块结构;
上述缸盖上的排气口和进气口为无气阀布置;排气口是在当一个工作室压 缩到一定状态时排气;进气口是在当工作室压缩排气后开始进气,体积增达到 一定程度时关闭;进气口和排气口与两工作室的连通是通过活塞的球形顶面和 进/排气通道与上述球形内腔相对转动的配合中依次完成。
在实际应用中,为进一步加强密封可根据需要,在活塞、转盘的球面与球 形缸体相配合的部分增加密封件;在活塞与转盘铰接的圆柱销与销座配合部分、 销座与销座配合部分增加密封件。
本实用新型的优点是:
1.只有活塞、转盘和主轴3个主要运动件,运动零件少,结构紧凑;无进、 排气阀,气体压缩余隙理论上为零;活塞与转盘、活塞与缸盖、转盘与主轴、 主轴与缸体之间均为可靠的连接配合,零件受力情况较好,运转可靠,单级压 力高;
2.围成工作腔的的零件之间的配合为面接触,形成良好的摩擦副,减少了摩 擦损失;同时密封性好,减少了泄漏损失;易于实现高速运转;
3.无往复运动件,动平衡特性好,震动小;
4.与涡旋式等多数旋转式压缩机相比,零件需要精密加工的部位全部为规则 的球面、平面或柱面,制造成本低,易于加工。
附图说明
图1为本实用新型的第一个实施例变容式机构的结构图;
图2为第一个实施例中球形内腔的结构图;
图3为第一个实施例中活塞的结构图;
图4为第一个实施例中转盘的结构图;
图5为第一个实施例中主轴的结构图;
图6为本实用新型第二个实施例中活塞和转盘的结构及连接关系图
图7为第二个实施例中活塞结构图;
图8为第二个实施例中转盘结构图;
图中:1为缸体,2为缸盖,3为球形内腔,4为活塞,5为转盘,6为中心 销,7为主轴,8为主轴支架,9、10为轴承,11为轴承端盖,12为活塞变形结 构,13为螺钉,14为转轴、15为转盘变形结构,16为柱套,17为主轴孔,18 为排气口,19为进气口,20为轴承座孔,21为活塞球形顶面,22为活塞销轴, 23为侧面,24为活塞销座,25为活塞圆柱销孔,26为转盘销座,27为转盘圆 柱销孔,28为转盘大端面,29为转盘球面,30为转盘小端面,31为转盘销轴, 32为进/排气通道,33为弹簧档圈,34为锁紧螺母,35为止退螺母。
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