CN101328890A - 平动式旋转压缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在气体压缩、流体输送和抽真空领域，尤其涉及一种具有平动活塞的旋转压缩机械。平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体、平动活塞和偏心转子，偏心转子设置在缸体内，平动活塞设置在偏心转子上，平动活塞与偏心转子之间活动联接，偏心转子的旋转中心与缸体同心，平动活塞的外侧面保持与圆形缸体内侧面相切，形成有月牙型的工作腔，缸体内壁铰接设有滑板，平动活塞的径向上设有滑板槽，滑板穿过工作腔伸入到滑板槽内，滑板与滑板槽滑动联接，滑板将工作腔分隔成膨胀腔和压缩腔，膨胀腔和压缩腔上分别设有吸入口和排出口。本发明的效果是：容积效率显著提高，提高机械的可靠性、减少了摩擦损失，提高了机械效率。

Description

平动式旋转压缩装置
技术领域
本发明涉及在气体压缩、流体输送和抽真空领域，尤其涉及一种具有平动活塞的旋转压缩机械。
背景技术
气体压缩机、流体泵和真空泵是重要的通用压缩机械。目前，滚动活塞压缩机械和转子压缩机械作为第二代压缩机械的代表，都具有一个月牙型的工作腔；通过滑板将月牙型的工作腔的隔离成膨胀腔和压缩腔；回转部件(转子或者平动活塞)使膨胀腔和压缩腔的容积变化，实现压缩机械的吸气(液)和排气(液)。但是这两种压缩机械都存在一个问题，即滑板伸入工作腔中通过与缸体或者转子(活塞)接触来隔离膨胀腔和压缩腔，这种接触为线接触，同时接触面有着很高的相对速度；这两个因素决定了该类型压缩机械不能承受很大的压差，磨擦磨损严重；严重时会导致滑板和缸体或者转子(活塞)表面分离，使得密封失效。
大金工业株式会社于上世纪90年代提出一种摇动压缩机械(专利申请号94191130.6)，将活塞和滑板作成一体，滑板穿过工作腔进入带导轨的缸体中，将工作腔隔成膨胀腔和压缩腔。导轨可沿缸体摇动，滑板可在导轨中做往复运动，从而使得活塞在转子驱动下做摇动压缩。该结构减少了磨损和泄漏，在制冷压缩行业取得了一些运用。但是其活塞与滑板是一体的，很难加工；缸体内侧需要预留滑板的往复运动空间，使得缸体体积庞大，容易变形；由于结构限制，工作时机器产生的压缩热和摩擦热无法快速排出，散热性能差。
发明内容
为了解决上述的压缩机械所遇到的技术问题，本发明的一个目的是提供一种平动式旋转压缩装置，其具有结构简单、工作效率高的特点。本发明的另外一个目的是提供上述的平动式旋转压缩装置的应用。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体、平动活塞和偏心转子，偏心转子设置在缸体内，平动活塞设置在偏心转子上，平动活塞与偏心转子之间活动联接，偏心转子的旋转中心与缸体同心，平动活塞的外侧面保持与圆形缸体内侧面相切，形成有月牙型的工作腔，缸体内壁铰接设有滑板，平动活塞的径向上设有滑板槽，滑板穿过工作腔伸入到滑板槽内，滑板与滑板槽滑动联接，滑板将工作腔分隔成膨胀腔和压缩腔，膨胀腔和压缩腔上分别设有吸入口和排出口。
上述装置的工作原理如下：偏心转子驱动平动活塞沿缸体内壁平动，同时由于铰接滑板的约束，其又相对于缸体做一定幅度的摆动。这种复合运动使得工作腔有规律的变化，在一个工作周期中，膨胀腔体积变大，实现吸气(液)；压缩腔体积变小，实现排气(液)，完成了吸排(液)过程。
作为优选，上述的平动活塞与偏心转子之间通过滑动轴承或滚动轴承联接。通过滑动轴承或滚动轴承联接，平动活塞与偏心转子之间减少了摩擦损失，提高了机械效率。
作为优选，上述的缸体内壁设有凹形槽，所述的滑板的端头设有柱形凸头，柱形凸头活动容置在凹形槽内形成滑板与缸体内壁的铰接结构。上述的结构具有结构简单、稳定可靠的特点。作为再优选，上述的凹形槽的1/3圆周与圆形缸体连通。
作为优选，上述的平动活塞包括内壁体和外壁体，内壁体和外壁体通过若干放射状设置的连接板连接，连接板之间形成有散热通道。上述结构增加了冷却系统，提高了散热效果和压缩效率。
作为优选，上述的平动活塞设有两块具有平行面的连接板，所述的滑板槽形成在两块连接板之间。上述的结构具有结构简单、稳定可靠的特点。
作为优选，上述的缸体的外圈设有若干散热翅片。
为了实现上述的第二个目的，本发明的压缩装置可以作为压缩机、流体泵以及真空泵使用。
本发明由于采用了以上的技术方案，具有以下的特点：
①使得滑板与缸体(活塞)之间的接触从传统线接触变成现在的面接触，极大降低了泄漏；
②通过滑板约束平动活塞，使其运动方式从高速转动变为低速平动，其与缸体的相对运动速度降低了一个数量级；
③增加了平动活塞内侧的散热通道，可快速冷却活塞；
④取消了用来预紧滑板的弹簧，减少了易损件。
本发明的效果是：该压缩机械与同类型滚动活塞压缩机械和摇动压缩机械相比，泄漏降低，容积效率显著提高，并能得到更高的输出压力；减少了摩擦损失，提高了机械效率；改善了冷却系统，提高了散热效果和压缩效率；减少了弹簧和导轨等易损件，提高机械的可靠性；采用了粉末冶金的异型滑板，简化了加工工艺，使其具备了批量化生产的基础。
本发明与摇动压缩机械的区别在于：平动活塞的回转压缩装置的活塞和滑板是分体的；活塞上开有散热通道和滑板槽；平动活塞与转子之间增加了轴承；滑板铰接在缸体上，可在活塞上的滑板槽内做往复运动；取消了导轨，减少了零件和泄漏通道。这种结构对比摇动压缩机械，在散热、泄漏、加工过程能力、机器体积和零件数量方面有着比较大的提高和改善。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明平动活塞的结构示意图。
图3是本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体1、平动活塞2、偏心转子4、轴承5和滑板6。其中，圆环型缸体1是固定的，缸体1的外圈设有若干散热翅片。平动活塞2设置在缸体1内，平动活塞2设置在偏心转子4上并与缸体1的大通孔按偏心设置，平动活塞2与偏心转子4之间通过轴承5活动联接，偏心转子4的旋转中心与缸体1同心，平动活塞2的外侧面保持与圆形缸体1内侧面相切，形成有一个月牙型的工作腔6、7，并且平动活塞2可以绕缸体1的圆心平动。缸体1内壁设有凹形槽10，凹形槽10的1/3圆周与圆形缸体1连通。所述的滑板6的端头设有柱形凸头9，柱形凸头9活动容置在凹形槽10内形成滑板6与缸体1内壁的铰接结构。
如图2所示，平动活塞2包括内壁体13和外壁体14，内壁体13和外壁体14通过若干放射状设置的连接板15连接，连接板15之间形成有散热通道16，并且平动活塞2设有两块具有平行面的连接板15，两块连接板15之间形成有滑板槽8。滑板6穿过工作腔6、7伸入到滑板槽8内，滑板6与滑板槽8滑动联接，滑板6可以在滑板槽8内往复运动，滑板6将工作腔分隔成膨胀腔6和压缩腔7，膨胀腔6和压缩腔7上分别设有吸入口11和排出口12。
当偏心转子4通过轴承5驱动平动活塞2沿顺时针v方向运动时，由于滑板6的约束，平动活塞2只能以缸体1的圆心为中心做近似平动，运动过程中膨胀腔6的容积逐渐变大，将外界的气(液)体吸入，压缩腔7的容积逐渐变变小，将气(液)体排除，从而实现了吸气(液)和排气(液)。活塞上的散热通道16能将压缩产生的热量快速带出。
本发明的工作原理如图3所示：平动活塞2的圆心为O2，缸体1的圆心为O1，缸体1的最高点为A，滑板6圆头的圆心为O3；当机器运行时，平动活塞2以O2O1为半径，绕O1做平动，同时又以O3圆心，以O1O3为半径作轻微摆动，在这过程中，滑板6在滑板槽8中做有规律的往复运动。定义平动活塞2的运动方向为顺时钟，以其圆心O2与滑板6的中心线O1O3重合时为一个工作周期的起始点，旋转角a＝∠O2O1A。则在一个周期内a从0°变成360°；当a＝0°时，工作腔处于上一周期的吸排气(液)结束状态；随着a的增加，新形成的膨胀腔6逐渐变大，开始将外界的气(液)体吸入；而上一周期的膨胀腔6开始封闭，转变成本工作周期的压缩腔7，将气(液)体排出；到a＝360°时，一个周期的吸气(液)过程和排气(液)过程完成。如此循环，实现了平动回转压缩机械的吸排气(液)过程。

Claims (10)

1.平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体(1)、平动活塞(2)和偏心转子(4)，偏心转子(4)设置在缸体(1)内，平动活塞(2)设偏心转子(4)上，平动活塞(2)与偏心转子(4)之间活动联接，偏心转子(4)的旋转中心与缸体(1)同心，平动活塞(2)的外侧面保持与圆形缸体(1)内侧面相切，形成有月牙型的工作腔(6、7)，其特征在于：缸体(1)内壁铰接设有滑板(3)，平动活塞(2)的径向上设有滑板槽(8)，滑板(3)穿过工作腔伸入到滑板槽(8)内，滑板(3)与滑板槽(8)滑动联接，滑板(3)将工作腔分隔成膨胀腔(6)和压缩腔(7)，膨胀腔(6)和压缩腔(7)上分别设有吸入口(11)和排出口(12)。
2.根据权利要求1所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：平动活塞(2)与偏心转子(4)之间通过滑动轴承或滚动轴承联接。
3.根据权利要求1所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：缸体(1)内壁设有凹形槽(10)，所述的滑板(3)的端头设有柱形凸头(9)，柱形凸头(9)活动容置在凹形槽(10)内形成滑板(3)与缸体(1)内壁的铰接结构。
4.根据权利要求3所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：凹形槽(10)的1/3圆周与圆形缸体(1)连通。
5.根据权利要求1所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：平动活塞(2)包括内壁体(13)和外壁体(14)，内壁体(13)和外壁体(14)通过若干放射状设置的连接板(15)连接，连接板(15)之间形成有散热通道(16)。
6.根据权利要求5所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：平动活塞(2)设有两块具有平行面的连接板(15)，所述的滑板槽(8)形成在两块连接板(15)之间。
7.根据权利要求1所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：缸体(1)的外圈设有若干散热翅片。
8.根据权利要求1～7任意一项权利要求所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：所述的平动式旋转压缩装置为压缩机。
9.根据权利要求1～7任意一项权利要求所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：所述的平动式旋转压缩装置为流体泵。
10.根据权利要求1～7任意一项权利要求所述的平动式旋转压缩装置，其特征在于：所述的平动式旋转压缩装置为真空泵。
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