CN101696681A - 一种凸轮约束往复活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机技术领域，特别地涉及一种凸轮约束往复活塞式压缩机，包括气缸、活塞和连杆，所述连杆的一端与活塞连接，另外设置有一个凸轮，所述凸轮上设置有一个凹槽状的轨道或凸轨状的轨道，所述轨道呈闭环形且围绕凸轮轴的轴线进行偏心转动，在轨道上有两个工作轨面，所述轨面的发生线与凸轮轴的轴线平行，在连杆上安装有轴销，轴销上至少套装有一个滚轮，所述滚轮被凸轮约束并沿着凸轮的轨道运动。本发明摈弃了传统压缩机的曲柄连杆机构，采用凸轮来约束活塞的往复运动，由于凸轮可按需设定其轨道的工作轨面，故能约束并实现活塞的特定运动规律。

Description

一种凸轮约束往复活塞式压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，涉及往复活塞式压缩机，特别地涉及一种凸轮约束往复活塞式压缩机。

背景技术

众所周知，目前往复活塞式压缩机主要采用曲柄连杆机构来实现动力及运动的转换，其活塞的运动规律乃由连杆及曲柄所决定，很显然，压缩机活塞的“往”与“复”的运动规律基本上是相同的，换言之活塞的往复运动规律不能按需设计，这就必然带来一些不足：比如在压缩行程的早期，希望安排活塞运动得稍快一些，而在其后期的排气期间则应控制活塞运动得慢一些，以便减少压缩机的排气噪声；另外，在压缩机的进气行程，希望能根据进气口的进气马赫数来控制活塞的进程，以便兼顾进气效率及工作效率达到较优。凡此种种，均要求活塞的运动规律能按特定需求获得优化安排与控制，而这是传统曲柄连杆往复运动机构难以做到的。

发明内容

本发明提供一种凸轮约束往复活塞式压缩机，目的在于能按需实现压缩机的活塞往复运动规律。

本发明的目的是这样实现的：

一种凸轮约束往复活塞式压缩机，它包括气缸、活塞和连杆，所述连杆的一端与活塞连接，设置有一个凸轮，所述凸轮上设置有一个凹槽状的轨道或凸轨状的轨道，所述轨道呈闭环形且围绕凸轮轴的轴线进行偏心转动，在轨道上有两个工作轨面，所述轨面的发生线与凸轮轴的轴线平行，在连杆上安装有轴销，所述轴销上至少套装有一个滚轮，所述滚轮被凸轮约束并沿着凸轮的轨道运动，由凸轮推动连杆进而推动活塞进行往复运动；凸轮的轨道按照实现活塞特定运动规律而设定，它有两个工作轨面，一个轨面负责驱动活塞的“往”行程，另一个轨面负责驱动活塞的“复”行程，形成所述轨面的母线处在与转轴轴线垂直的一个平面上，形成轨面的发生线则保持与转轴的轴线平行。

上述轨面的形成母线为一个平面圆。

上述气缸、活塞和连杆具有一套或两套。

上述滚轮为滚套或滚动轴承。

上述凸轮上设置有平衡孔或平衡块。

上述连杆上套装有导套，所述导套与连杆滑动接触配合。

上述连杆上与壳体的结合处套装有密封件，所述密封件与连杆滑动密封配合。

一种凸轮约束往复活塞式压缩机的用途，可以用于制作压缩机、液压泵、水泵、真空泵或冷气泵。

本发明摈弃了传统压缩机的曲柄连杆机构，采用凸轮来约束活塞的往复运动，由于凸轮可按需设定其轨道的工作轨面，故能约束并实现活塞的特定运动规律。

附图说明

图1是本发明实施例1之凸轮为凹槽状且具有单滚轮结构的横剖面示意图；

图2是图1的纵剖面示意图；

图3是本发明实施例1具有双滚轮结构的纵剖面示意图；

图4是本发明实施例1具有双气缸、双活塞和双连杆以及椭圆形凸轮轨道的结构示意图；

图5是本发明实施例1具有双活塞和双连杆以及圆形凸轮轨道的结构示意图；

图6是本发明实施例2之凸轮为凸轨轨道的横剖面结构示意图；

图7是本发明实施例2之凸轮为凸轨轨道的纵剖面结构示意图；

图8是本发明实施例2具有双气缸、双活塞和双连杆以及椭圆形凸轮轨道的的结构示意图；

图9是本发明实施例2具有双气缸、双活塞和双连杆以及圆形凸轮轨道的结构示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：参见图1-5：

一种凸轮约束往复活塞式压缩机，它包括：气缸1、活塞2和连杆3，设置有一个凹槽状轨道的凸轮4，所述凸轮4的轨道呈闭环形且围绕凸轮轴的轴线O1进行偏心转动，所述连杆3的一端与活塞2连接，在连杆3上通过轴销5设置有一个或两个滚轮6，所述滚轮6被凸轮4约束并沿着凸轮4的轨道运动，由凸轮4推动连杆3进而推动活塞2作往复运动；在本实施例中，凸轮4的轨道按照实现活塞2特定运动规律而设定，它具有两个工作轨面(A，B)，其中一个轨面A负责驱动活塞2的“往”行程，另一个轨面B则负责驱动活塞2的“复”行程，形成轨面(A，B)的母线处在与凸轮轴的轴线O1垂直的一个平面上，形成轨面(A，B)的发生线则始终与凸轮轴的轴线O1平行(允许存在一定的制造误差)，为了获得各种活塞行程规律，比如让活塞2在压缩行程时具有“先缓后急”的特性、让其在进气行程时具有“急回”特性，又比如让活塞升程曲线具有“简谐曲线”规律以获得平顺特性等等，当然，此时凸轮4轨道的轨面(A，B)应该采用诸如高次方型线、三次方曲线、B样条曲线、三角函数曲线等等；在本案中，最好将轨面A与轨面B布置成等距面，另外一种便于加工的情形是将凸轮4的轨道设置成圆形，换句话说形成轨面(A，B)的母线为一个平面圆；本发明的气缸、活塞2和连杆3的数量可以是一套也可以是两套，当其采用双气缸、双活塞2和双连杆3时最好将它们按对置的结构进行布置；值得指出的是，上述滚轮6可以为滚套也可以为滚动轴承，其最佳情形是在同一轴销5上同时布置两个滚轮6，并让它们分别与轨面A或B滚动接触配合，此时轨面A与轨面B虽然仍然为等距面，但它们沿轴向方向存在一定的错位距离布置，亦即不是直接面对面布置的；为了平衡离心惯性力和部分往复惯性力，可以在凸轮4上设置平衡孔7或平衡块，这样可以简化平衡装置；另外，为了减少活塞2对气缸1产生的侧压力，可以在壳体10上设置导套8来分担该侧压力，这种情况在压缩机为单气缸1和单活塞2时尤为重要，此时导套8套装在连杆3上并与之滑动接触配合；当压缩机为有油润滑时，为了防止润滑油进入气缸1内，可以在连杆3与壳体10的结合处套装密封件9，所述密封件9与连杆3密封滑动配合，当然，如压缩机为无油润滑时，也可以不要此密封件9；需要说明的是，上述连杆3与活塞2的连接可以采用紧固连接也可以为一体制作，轴销5与连杆3的连接也可以采用紧固连接或一体制作，另外气缸1、导套8和密封件9均可以安装在壳体10上。

实施例2，参见图6-9：

图6-9中零件的标号、名称以及功能继承图1-5及实施例1，本实施例的结构与实施例1基本相同，所不同之处在于：所述凸轮4的轨道为凸轨状轨道，此时轨道的工作面(A，B)的生成方法虽然与前面的实施例1相同，但却是等距的两个轨面(A，B)，其相对位置是这样定位的：首先在连杆3上设置两个滚轮6，相应地轴销5也设两个，然后确保所述两个滚轮6始终与两个工作轨面A或B单独接触配合，显然凸轮4无论处在任何那个转角位置，两轴销5的连线被轨面A及轨面B截取的长度应该始终保持相等，因为这有这样才能保证两滚轮6同时与两轨面(A，B)处在滚动接触的状态；为了消除间隙减少冲击，可以让两个滚轮6与轨面(A，B)预先保持有一定的接触预紧力。

本发明摈弃了传统压缩机的曲柄连杆机构，采用凸轮4来约束活塞2的往复运动，由于凸轮4可按照需要来设定其轨道的工作轨面(A，B)，故能约束并实现活塞2的特定运动规律。

本发明一种凸轮约束往复活塞式压缩机的用途，可用于制作成各种压缩机、液压泵、水泵、真空泵和冷气泵等装置。

上述实施例仅为本发明的若干较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种凸轮约束往复活塞式压缩机，包括气缸、活塞和连杆，所述连杆的一端与活塞连接，其特征在于设置有一个凸轮，所述凸轮上设置有一个凹槽状的轨道或凸轨状的轨道，所述轨道呈闭环形且围绕凸轮轴的轴线进行偏心转动，在轨道上有两个工作轨面，所述轨面的发生线与凸轮轴的轴线平行，在连杆上安装有轴销，所述轴销上至少套装有一个滚轮，所述滚轮被凸轮约束并沿着凸轮的轨道运动。

2.根据权利要求1所述的一种凸轮约束往复活塞式压缩机，其特征在于所述轨面的形成母线为一个平面圆。

3.根据权利要求1或2所述的一种凸轮约束往复活塞式压缩机，其特征在于所述气缸、活塞和连杆具有一套或两套。

4.根据权利要求3所述的一种凸轮约束往复活塞式压缩机，其特征在于所述滚轮为滚套或滚动轴承。

5.根据权利要求3所述的一种凸轮约束往复活塞式压缩机，其特征在于所述凸轮上设置有平衡孔或平衡块。

6.根据权利要求3所述的一种凸轮约束往复活塞式压缩机，其特征在于所述连杆上套装有导套，所述导套与连杆滑动接触配合。

7.根据权利要求3所述的一种凸轮约束往复活塞式压缩机，其特征在于所述连杆上与壳体的结合处套装有密封件，所述密封件与连杆滑动密封配合。

8.一种凸轮约束往复活塞式压缩机的用途，可以用于制作压缩机、液压泵、水泵、真空泵或冷气泵。

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