CN1016261B - 旋转波形运动式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

一种空气压缩机，它具有作波形运动的斜置圆盘。斜置圆盘由一偏心轴使其盘面与侧机体的圆锥面靠紧，当偏心轴转动时，斜置圆盘不是作转动，而是作波形运动，从而实现吸气和排气。

Description

本发明涉及一种借助于和外部原动机连接的偏心轴的旋转运动使斜置圆盘作Z形波形运动，从而能高效率地产生压缩空气的空气压缩机。

现有的在主动旋转件上装有多个叶片的真空泵式的空气压缩机，其工作压力大致在1～3千克/厘米²之间，由于每转一转各个叶片都要经过一段长的摩擦距离，所以会产生摩擦热、磨损及接触摩擦部位的损坏等现象。因此，这种空气压缩机不能高速运转，其使用寿命也低。

而用曲轴和活塞组成的活塞式空气压缩机，通常其工作压力要超过3千克/厘米²。当活塞处在压缩排气过程时，气缸内空气的体积与压力成比例地缩小，而在活塞下行吸气过程中，充满气缸余隙空间的气体的体积膨胀，同时吸入外部的空气。当空气压缩机达到最大压力，即等于压缩比时的压力时，空气压缩机所能排出的空气量为“0”，此时既使给驱动空气压缩机的原动机增加动力，也不能转换成作业所需要的压缩空气的能量，因为此时的工作效率为“0”。

也就是说，残余在气缸内的空气量是与压力成比例地增加的，如果将排气压力达到压缩比的压力视为“1”，则因此时不能把外界的空气吸入气缸内，则可认为空气压缩机的工作效率为“0”，那么，当将排气压力从“0”增加到最大值“1”时，其工作效率即从“1”降低到“0”，故综合效率约在 1/2 以下，这是由于压力达到工作压力（等于压缩比时的压力）时在余隙空间产生残余空气量，这是一种损失。活塞上升压缩排出空气的时间相当于曲轴的回转角度，其值不到 180°，即上升到工作压力（等于压缩比时的压力）前所占的回转角。为了减少排出空气的脉动现象，必须根据工作压力按比例增加气缸数目，而且必须另设贮气罐，以便将稳压气体供应给需要压缩空气的机械。由于上述残余空气量排不出去，于是空气压缩机内的热量不断地增加，成为损坏压缩机的原因。此外，这种空气压缩机还存在机械结构复杂，体积大及机械效率低和噪音大等各种缺点和问题。

在现有技术中例如美国专利3942384号中公开了一种斜置圆盘式机械，包括有左右机体（1，2）和中央机体（13，14）串接在一起形成一个内腔（16），在左右机体（1，2）的吸入口和排出口处向内凸出地设置有圆锥面，在该圆锥面的中央有贯通的带弧形面的孔，一轴穿过该孔，在轴（3）上安装有斜置圆盘（4，8），其又被数个隔板分隔成几部分，轴的旋转引起每部分在隔板限定的腔室内摆而引起每个腔室的容积发生变化。由于内腔中设置多个隔板，因此工作摩擦力增加，所需要的动力相应增加，每个隔板限定的压力腔室内的压力损失增加，这样总的压缩效率降低。

本发明的目的在于提供一种借助于斜置圆盘作Z形波形运动而连续地压缩空气的旋转波形运动式空气压缩机，其可以克服现有技术中的压缩机内腔中装置工作摩擦力大，要求高的压缩机动力源，机械效率低的缺陷。

根据本发明的一种旋转波形运动式空气压缩机，包括左右机体和中央机体以及具有滑动支承部和斜置圆盘串接在一起形成一个内腔，在左右机体的吸气口和排气口处向内凸出地设置圆锥面，在该圆锥面的中央有贯通的带弧形面的滑动孔，其内插设上述具有滑动支承部分的斜置圆盘，在上述滑动支承部分的轴孔内插入倾斜成一定角度的偏心轴，其特征在于在上述左右机体的圆锥面上设置能嵌入隔板的弧形凹槽，在上述中央机体的中空部分内插入一个内圆周表面呈弧形面的衬套，大致呈H形的隔板具有与上述吸气口和排气口相对位的通口，该隔板是浮动着的。

这种压缩机把一个圆盘15以一定的角度装在倾斜的偏心轴17上，使该圆盘总是对着机体3、4里的圆锥面6、6′滑动，旋转轴16每转1转时，圆盘15不是产生转动，而是其倾斜的盘面作波形运动的变换，同时一边吸进空气一边排出空气。

下面参照附图中的实施例详细说明本发明。

图1是本发明的压缩机分解后的立体图;

图2（A）是图1中的压缩机组装后的纵剖面图，图2（B）是沿图2（A）的a-a线的剖面图;

图3中的（A）、（B）、（C）都是沿图2（A）的b-b线的剖面图，是表示斜置园盘的动作的状态图;

图4与图5是本发明的另两个实施例;

图6是现有的活塞式压缩机排出空气的曲线图。

图7是本发明的压缩机排出空气的曲线图。

本发明的压缩机的左、右机体3、4和中央机体5串接在一起形成的一个内腔9，在左右机体3、4的吸气口1和排气口2处向内凸出地设置圆锥面6、6′，在该圆锥面的中央有贯通的，带弧形面7、7′的孔8、8′，在吸气口1和排气口2处设置能嵌入隔板13的弧形凹槽6a、6a′，在上述中央机体5的中空部分10内插入一个内圆周表面呈弧形面11的衬套12，大致呈H形的隔板13具有与上述吸气口1和排气口2相对位的通口1”、1”，该隔板13浮动地插入具有滑动支承部分14的斜置圆盘中，在上述滑动支承部分14的轴孔14a内插入与旋转轴16相连并与其倾斜成一定角度的偏心轴17，这样能将旋转轴的转动转换成旋转波形运动。另一个实施例如图4所示，它把偏心轴17与斜置圆盘15做一个整体，在偏心轴17上可设置折皱保护罩用以遮挡泄漏的水，这种结构可实际用作 抽水机等机械。此外，如图5所示，可在偏心轴17上装滚子17a，也能使斜置圆盘15象上述那样作波形运动，而嵌入弧形面7、7′的密封环19、19′可用螺钉26或弹簧进行调节，当密封环19、19′磨损时，拧紧螺钉26即可继续保持内腔9的气密性。此外，隔板13的形状也可以根据设计的意图做成平板形状。

这种压缩机的斜置圆盘15的倾斜角可以在10°～15°之间，最适宜的角度是12°～14°。

附图中尚未说明的符号中：1′是进气口、2′是排气口、15a是为插入能在其中自由转动的插柱21的插柱槽、21a是在插柱21中为使隔板能浮动而开的凹槽、23是连接空气滤清器的部分、25是支承旋转轴的轴承座。

下面说明本发明这种结构压缩机的作用和效果。在如图2那样组装的状态中，当用外部的原动机驱动旋转轴16旋转时，与旋转轴16连成一体的偏心轴17也旋转，于是装在偏心轴17上的斜置圆盘15的滑动支承部分14在和轴承18产生滑动的同时，随着以一定角度倾斜的偏心轴17的旋转在一定的范围内运动，且运动时，滑动支承部分14始终不脱离紧密地嵌在左右机体3′，4内则弧形面7、7′上的密封槽7a、7a′里的密封环19、19′，而斜置圆盘15在借助滑动支承部分14里的轴承18一边产生滑动一边做不旋转地Z形波动运动。衬套12内侧的弧形面11与嵌入斜置圆盘15的密封环20气密接触，因此能防止内腔9里的空气泄漏。斜置圆盘15随着滑动支承部分14位置的移动情况，在始终与内腔9的左右圆锥面6、6′相切的状态下改变其倾斜的方向进行波形运动，不过，其相对设置在吸气口1和排气口2之间的隔板13却是作往复运动。

现在，参照图3说明用上述的斜置圆盘15的倾斜方向的改变而产生的波形运动实现吸气和排气的过程。图3（A）是斜置园盘15的上部与左机体4上部圆锥面6′的吸气口1这个部位紧密接触时的状态，此时，斜置圆盘15上对应这个部位的180°的下部的另一面与右机体3上排气口2对应的180°的下部位置紧密接触。从进气口1吸入的空气随着斜置圆盘15的盘面与左右机体4、3的圆锥面6′、6的紧密接触部位的改变而移动，这样，内腔9里的空气处在被压缩的状态，经过在隔板13的侧面上所开的贯通口2”从排气口2排出。

使旋转轴16继续旋转，在滑动支承部分14与左、右机体4、3的内弧形面7′、7密封接触的状态下，偏心轴17使斜置圆盘15作Z形波形移动，使它经过图3（B）的状态移动到（C）的状态。此时，接近进气口1的斜置圆盘15的上部离开进气口1，于是随着进口1对应的容积的增加产生压力降，则空气从进气口1通过隔板13侧面上的贯通口1”进入及充满内腔9。这时、如以进气口1与排气口2之间的隔板13、斜置圆盘15的中心及机体3、4的圆锥面6、6′与斜置圆盘15的紧密接触部位为基准，可区分出吸气室和排气排气室，由于斜置圆盘15的盘面与圆锥面6、6′的接触面的移动，以隔板13为基准，在排气口2侧，从进气口1这一侧向排气口2这一侧移动的接触面使内腔9的容积减少，于是内腔9里的空气就经排气管的连接口22排出。

另一方面，当旋转轴16转过180°时，插入斜置圆盘15内，并能自由转动的插柱21就从隔板13的前端（图面上为左端）移动到后端（图面上为右端），利用斜置圆盘变化其倾斜方向产生的波形 运动，使吸气侧和排气侧的容积增加或减小，从而吸入或压缩排出空气。

当旋转轴16转过270°时，斜置圆盘15的上部继续从进气口1这一侧向排气口2移动，把已吸入的空气从排气口2排出去。当旋转轴转过360°时，斜置圆盘15上的插柱21的位置又回复到图3（A）中原来的位置。这样，随着旋转轴16的转动，斜置圆盘15连续反复地在隔板13上作左右移动的倾斜波形运动，从而排出压缩空气。斜置圆盘15的两侧进行着同样的连续的过程。

此外，由于在斜置圆盘15的外圆周上嵌入了密封环20，而密封环20在内腔9的弧形面11上滑动时是保持密封的，所以在吸气室和排气室与斜置圆盘15之间吸进后经过压缩的空气是不会泄漏到另一侧去的，因此防止了吸气压力和排气压力的减弱现象。

另外，在吸入流体的情况下，本装置上所开的进气口和排气口，在中央机体5上也可以各开一个。

如上所示，本发明借助于偏心轴17把旋转轴16的旋转运动转换为斜置圆盘沿左右地波形运动，从而使空气吸入、压缩和排出，不管是高速还是低速运转都不产生噪音，都能象图7中所表示的那样、始终能稳定地保持内腔9里的空气量、连续而稳定地供应压缩空气，无论在什么条件下都能很方便地使用。因此本发明是一种小型的、能高效率地生产压缩空气的划时代的压缩机。本发明的装置不限于真空泵类，它除了可以很容易地应用于抽水机等之中，根据情况，还可以作为油泵或气泵来使用，所以本发明是一种新颖的已经证明了的有实际使用价值的压缩机。

Claims (8)

1、一种旋转波形运动式空气压缩机，包括左右机体和中央机体以及具有滑动支承部的斜置圆盘串接在一起形成一个内腔，在左右机体的吸气口和排气口处向内凸出地设置圆锥面，在该圆锥面的中央有贯通的带弧形面的滑动孔，其内插设上述具有滑动支承部分的斜置圆盘，在上述滑动支承部分的轴孔内插入倾斜成一定角度的偏心轴，其特征在于，在上述左右机体的圆锥面上设置能嵌入隔板的弧形凹槽、在上述中央机体的中空部分内插入一个内圆周表面呈弧形面的衬套，大致呈H形的隔板具有与上述吸气口和排气口相对位的通口，该隔板是浮动着的。

2、如权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，偏心轴与斜置圆盘做成一体。

3、如权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，在偏心轴上装设有滚子、以推动斜置圆盘动作，嵌入上述滑动孔与圆锥面之间形成的弧形面内的密封环则可用螺钉进行调整。

4、如权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，隔板的形状为平板状。

5、如权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，斜置圆盘的倾斜角在10°～15°之间。

6、如权利要求1、2、3中任何一项所述的压缩机，其特征在于，由左机体、右机体和中央机体所构成的装置用作真空泵。

7、如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，由左机体、右机体和中央机体所构成的装置用作抽水机。

8、如权利要求1、2、3中任何一项所述的压缩机，其特征在于，由左面体、右机体和中央机体所构成的装置用作油压泵式气泵。

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