CN102072037A - 一种机体以及应用该机体的压缩机、内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机体，应用于无连杆内然机或压缩机，所述机体包括：本体、第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、第一主轴承座、第二主轴承座和跑道；所述第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、第一主轴承座、第二主轴承座和跑道均为圆筒形套筒；所述本体为中间具有空腔的腔体，在所述腔体的上、下、左、右、前和后壁上均设置有通孔；第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、跑道、第一主轴承座和第二主轴承座分设于所述腔体的左、右、上、下、前和后；其中，所述第三气缸座内腔的中心轴线、水平气缸中心线以及主轴承孔内腔中心线两两垂直，并相交于同一点。本发明机体中相互垂直运动的往复运动件的往复运动空间垂直相交，可应用完全平衡的往复运动与旋转运动的运动转换机构。本发明另外提供应用该机体的压缩机和内燃机。

Description

一种机体以及应用该机体的压缩机、内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机和压缩机技术领域，具体涉及应用于内燃机或压缩机的机体。本发明同时涉及一种应用该机体的压缩机和内燃机。

背景技术

在传统的内燃机中，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，进而由该曲轴驱动相应的运动部件，对外输出动力。而在传统的压缩机中，也具有曲柄连杆机构，通过该曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，由该活塞对气缸内的空气进行压缩。然而，在所述的曲柄连杆机构中，由于连杆的存在，曲柄连杆机构的内燃机和压缩机具有体积庞大、笨重、平衡性能差等缺陷。

为解决上述问题，审定公告日为1988年1月13日、公告号为CN85200358B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”；审定公告日为1988年12月14日、公告号为CN85100359B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式压缩机”；授权公告日为2001年6月27日、授权公告号为CN1067741C的中国专利公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”；授权公告日为2001年6月27日、授权公告号为CN1067742C的中国专利公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。

上述中国专利公开的内燃机和压缩机共同特点是其中的往复运动与旋转运动的转换机构中，用圆滑块取代了连杆，用曲柄圆滑块机构取代了曲柄连杆机构。在所述圆滑块上设置有偏心圆孔。在活塞的活塞座上设置有圆滑块容置孔。装配时，将圆滑块置于所述的圆滑块容置孔中，圆滑块可在所述圆滑块容置孔中转动；曲轴的曲柄销装配于所述的偏心圆孔中，曲柄销可以在所述偏心圆孔中转动。

工作时，对于内燃机而言，燃烧室中的燃烧气体膨胀推动活塞运动，通过活塞带动设置于其中的圆滑块做往复运动，而圆滑块在所述活塞中同时做旋转运动，所述往复运动与旋转运动的合成使得圆滑块上的偏心圆孔的中心轴线绕曲轴的中心轴线做旋转运动；而所述偏心圆孔的中心轴线与曲轴的曲柄销的轴线重合，从而可实现活塞的往复运动到曲轴的旋转运动的转换。压缩机工作时是曲轴的旋转运动到活塞的往复运动的转换，原理同上。

在已经公开双圆滑块的曲柄圆滑块机构的机器中，水平布置的活塞和垂直布置的活塞(或者动平衡滑块)之间，为避免干涉会设置有一定的偏离距离，即两者之间的中心轴线不在同一平面上，这使得采用双圆滑块的曲柄圆滑块机构的机器存在不平衡的力矩，无法达到完全平衡；而采用三圆滑块的设置，有时会因采用一个动平衡滑块实现完全平衡，但却增加了往复运动件，但该往复运动件不对外做功，会引起摩擦损失的增加。

发明内容

本发明提供一种机体，该机体中相互垂直运动的往复运动件的往复运动空间垂直相交，可应用完全平衡的往复运动与旋转运动的运动转换机构，并克服上述的缺点。本发明另外提供应用该机体的压缩机和内燃机。

本发明提供一种机体，应用于无连杆内然机或压缩机，所述机体包括：本体、第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、第一主轴承座、第二主轴承座和跑道；所述第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、第一主轴承座、第二主轴承座和跑道均为圆筒形套筒；

所述本体为中间具有空腔的腔体，在所述腔体的上、下、左、右、前和后壁上均设置有通孔；

所述第一气缸座和第二气缸座对称设置于所述本体左右两侧，并分别与所述本体左右侧壁的通孔连通；所述第三气缸座设置于所述本体上侧，并与所述本体上侧壁的通孔连通；所述第一气缸座的内腔和第二气缸座的内腔的中心轴线位于同一条直线上，称为水平气缸中心线；

所述第一主轴承座和第二主轴承座对称设置于所述本体的前后两侧，并分别与所述本体前后侧壁的通孔相连通；所述第一主轴承座的内腔和第二主轴承座的内腔的中心轴线共线，称为主轴承孔内腔中心线；

所述跑道设置于所述本体的下侧，并与所述本体下侧壁的通孔相连通；所述跑道的内腔和所述第三气缸座的内腔的中心轴线相重合；

其中，所述第三气缸座内腔的中心轴线、水平气缸中心线以及主轴承孔内腔中心线两两垂直，并相交于同一点。

可选的，所述跑道内腔的径向尺寸小于所述第三气缸座内腔的径向尺寸。

可选的，在所述第一气缸座、第二气缸座以及第三气缸座上分别设置有第一气缸、第二气缸和第三气缸。

可选的，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸分别与相应的气缸座一体成形。

可选的，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸分别与相应的气缸座为分离式结构，通过连接件固定装配为一体。

可选的，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸外周设置有散热片。

可选的，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸与相应气缸座装配的端部还设置有与气缸座内腔的腔口相配合的止口。

可选的，在所述第一气缸座、第二气缸座以及第三气缸座上任一气缸座上设置气缸，其它气缸座上设置动平衡滑块跑道；或者，在所述第一气缸座、第二气缸座以及第三气缸座上任意两气缸座上设置气缸，在另外的气缸座上设置动平衡滑块跑道。

可选的，在所述第三气缸座上还设置有横跨所述第三气缸座座孔的导向件，所述导向件具有与水平设置的活塞之活塞座的导向侧面相配合的导向面。

可选的，所述导向件的导向面为内圆弧面。

可选的，在所述本体上围绕所述跑道设置有包围所述跑道的凸圈作为油底壳接座，在所述跑道与所述油底壳接座之间设置有加强筋。

本发明还提供一种内燃机，包括上述任一所述的机体。

本发明还提供一种压缩机，包括上述任一所述的机体。

与现有技术相比，本发明的一个方面，机体中，相互垂直往复运动的往复运动件(包括活塞和动平衡滑块)的往复运动空间的中心轴线垂直相交，并位于同一平面之内；而不同于现有的曲柄圆滑块机构的机体，其在具有相互交叉往复运动的两个或多个往复运动件时，其往复运动空间中心轴线之间需要有一定的避让距离，避免装配于其中的两个或多个往复运动件在往复运动时相干涉；本发明中的其中的机体可应用具有叉形活塞或动平衡滑块的机构，为其提供支撑；在应用具有叉形活塞或者动平衡滑块时，另一活塞或者动平衡滑块由该叉形结构的分叉中穿过，避免二者干涉，可实现力和力矩的完全平衡；由于该机体可装配完全平衡的曲柄圆滑块机构，因而，对整个机体的强度和刚度的要求下降，也可降低机体设计的难度以及结构的复杂性；

此外，根据装配的气缸的用途不同，可完美实现倒“T”型、V型、I型以及单缸机机体的多种变化。

附图说明

图1为本发明的机体的实施例的轴侧图之一；

图2为本发明的机体的实施例的轴侧图之二；

图3为图1所示的机体装配气缸后的轴侧图；

图4为图3中的其中一气缸的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

下面结合附图对本发明的机体进行详细介绍。图1为本发明的机体的实施例的轴侧图之一；图2为本发明的机体的实施例的轴侧图之二；图3为图1所示的机体装配气缸后的轴侧图；图4为图3中的其中一气缸的结构示意图。

请参考图1，本发明的机体包括本体1、第一气缸座2-1、第二气缸座2-2、第三气缸座2-3、第一主轴承座3-1、第二主轴承座3-2以及跑道4。其中，所述的各个气缸座、轴承座以及跑道均通过中间位置作为基本框架的本体1连接为一体。

请继续参考图1，所述本体1为中间具有空腔的腔体，在所述腔体的上、下、左、右、前和后壁上均设置有通孔，其左右通孔分别与所述第一气缸座2-1和第二气缸座2-2连通，位于本体1上侧壁的通孔与第三气缸座2-3相连通；所述本体1的前后通孔分别与所述第一主轴承座3-1和第二主轴承座3-2相连通。位于所述本体1下侧壁的通孔与所述跑道4相连通。

其中，所述第一气缸座2-1、第二气缸座2-2和第三气缸座2-3为圆筒形套筒，三者内部的圆柱形内腔分别称为气缸座内腔。例如，第一气缸座2-1具有气缸座内腔2-1-1，第二气缸座2-2具有气缸座内腔2-2-1，第三气缸座具有气缸座内腔2-3-1。所述第一气缸座2-1和第二气缸座2-2对称设置于所述本体1的左右两侧，两者的气缸座内腔中心轴线位于同一直线上，称为水平气缸中心线。所述第三气缸座2-3位于所述机体1的上部。且所述第三气缸座2-3的中心轴线与所述水平气缸中心线垂直相交。

所述跑道4也为圆筒形套筒，设置于所述本体1的下侧，所述跑道4内部的圆柱形腔体称为跑道内腔。所述跑道内腔的中心轴线与所述第三气缸座2-3的气缸座内腔2-3-1的中心轴线位于同一直线上。该直线与所述水平气缸中心线垂直相交。跑道4用于容置设置于其中的活塞之活塞座或者活塞杆或者动平衡滑块导向部，对其提供导向。所述跑道4的内腔的径向尺寸一般等于或小于所述第三气缸座2-3的气缸座内腔的径向尺寸；而在前者小时，可在制造时减小对机体的破坏，有利于提高机体整体的刚度和强度。

所述第一主轴承座3-1和第二主轴承座3-2也为圆筒形套筒结构，两者的内腔呈圆柱形，称为轴承座内腔3-1-1和轴承座内腔3-2-1，请继续参考图1。所述第一主轴承座3-1和第二主轴承座3-2分别设置于所述本体1的前后两侧，且轴承座内腔3-1-1和轴承座内腔3-2-1的中心轴线在一条直线上，称为轴承孔内腔中心线。所述轴承孔内腔中心线、水平气缸中心线以及所述第三气缸座2-3的气缸座内腔和跑道4的跑道内腔中心轴线所在直线两两垂直，并相交于同一点。

此外，在所述第三气缸座2-3上还设置有横跨所述第三气缸座2-3座孔的导向件6，所述导向件6具有与水平设置的活塞之活塞座的导向侧面相配合的导向面。本实施例中，所述导向件6的导向面为内圆弧面。该导向件用于与水平设置的活塞或动平衡滑块提供导向作用。

此外，在本发明的实施例中，在所述本体1上围绕跑道4设置有包围所述跑道的凸圈作为油底壳接座5，如图2所示。在所述油底壳接座5上分布有若干螺纹孔5-1，用于在安装油底壳时与螺栓配合起紧固连接作用。此外，为提高强度和刚度，在所述跑道4与油底壳接座5之间还设置有若干加强筋5-2。

在图1和图2所示的本体1上，还可以设置气缸。如图3所示，在所述第一气缸座2-1上设置第一气缸2-1-2，在所述第二气缸座2-2上设置第二气缸2-2-2，在所述第三气缸座2-3上设置第三气缸2-3-2。其中，每一气缸均呈圆柱形，在气缸外周可设置散热片，如图4所示的气缸结构图，散热片2-1-3设置于第一气缸2-1-2外周。所述的第一气缸2-1-2、第二气缸2-2-2以及第三气缸2-3-2与相应的气缸座既可以一体成形，也可以为分离式结构，通过连接件连接为一体。本实施例中，气缸与相应的气缸座为分离式结构，在气缸和气缸座上均设置有螺纹孔(未标示)，通过螺栓可将二者紧固为一体。在二者装配为一体后，气缸的气缸内腔与相应气缸座的气缸座内腔相对准，且中心轴线位于同一直线上，为保证气缸与气缸座装配时满足该要求，在气缸的气缸座装配的端部还设置与气缸座内腔腔口相配合的止口，如图4所示的止口2-1-4。所述止口2-1-4的外圆直径小于气缸座的内腔腔口，并刚好与该腔口相配合。当然，也可以采用其它结构保证气缸与气缸座之间的定位关系。这里不再一一赘述。

在气缸座上装配的气缸既可以作为内燃机或压缩机的气缸(即气体工作腔室)也可以作为动平衡滑块的跑道使用。其中，在作为内燃机或压缩机气缸使用时，气缸的顶部需留出为安装缸盖而保留的接口结构，例如螺纹孔等。且需要采用满足相应机械强度和刚度的材料。在必要时，气缸内可以安装缸套。气缸的气缸内腔的径向尺寸与活塞相匹配，用于容置活塞在其中做往复运动。气缸内腔中心轴线位于同一直线的两气缸中可以设置双作用活塞，双作用活塞的活塞头部分别设置于其中一个气缸内腔中。

而在作为动平衡滑块跑道使用时，该气缸仅仅需要具有相应的导向结构即可。因而，通过在所述第一气缸座2-1、第二气缸座2-2以及第三气缸座2-3上任一气缸座上设置气缸，其它气缸座上设置动平衡滑块跑道可构成单缸机机体；而在所述第一气缸座2-1、第二气缸座2-2以及第三气缸座2-3上任意两气缸座上设置气缸，在另外的气缸座上设置动平衡滑块跑道可构成V型机机体或者I型机机体。而在三个气缸均为内燃机或压缩机的工作气缸时，即可构成倒“T”字型机体。而该类机体的共同特点就是垂直运动的两往复运动件的往复运动空间的中心轴线垂直相交，二者之间距离为零。

上述的实施例中提供的机体中，相互垂直往复运动的往复运动件(包括活塞和动平衡滑块)的往复运动空间的中心轴线垂直相交；而不像现有的曲柄圆滑块机构的机体，在具有相互交叉往复运动的往复运动件时，其往复运动空间中心轴线之间需要有一定的避让距离，避免装配于其中的往复运动件在往复运动时相干涉。本发明的实施例中，机体中的相互垂直的往复运动的往复运动件的运动空间中心轴线垂直相交，位于同一平面之内，而不再设置避让空间。该机体可应用具有叉形活塞或动平衡滑块的机构，为其提供支撑。在应用具有叉形活塞或者动平衡滑块时，另一活塞或者动平衡滑块由该叉形结构的分叉中穿过，避免二者干涉，可实现力和力矩的完全平衡。由于该机体可装配完全平衡的曲柄圆滑块机构，因而，对整个机体的强度和刚度的要求下降，也可降低机体设计的难度以及结构的复杂性。此外，根据装配的气缸的用途不同，本发明的实施例的机体可完美实现倒“T”型、V型、I型以及单缸机机体的多种变化。

上述的实施例的机体均可以应用于内燃机和压缩机中，构成相应机型的设备。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种机体，应用于无连杆内然机或压缩机，其特征在于，包括：本体、第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、第一主轴承座、第二主轴承座和跑道；所述第一气缸座、第二气缸座、第三气缸座、第一主轴承座、第二主轴承座和跑道均为圆筒形套筒；

所述本体为中间具有空腔的腔体，在所述腔体的上、下、左、右、前和后壁上均设置有通孔；

所述第一气缸座和第二气缸座对称设置于所述本体左右两侧，并分别与所述本体左右侧壁的通孔连通；所述第三气缸座设置于所述本体上侧，并与所述本体上侧壁的通孔连通；所述第一气缸座的内腔和第二气缸座的内腔的中心轴线位于同一条直线上，称为水平气缸中心线；

所述第一主轴承座和第二主轴承座对称设置于所述本体的前后两侧，并分别与所述本体前后侧壁的通孔相连通；所述第一主轴承座的内腔和第二主轴承座的内腔的中心轴线共线，称为主轴承孔内腔中心线；

所述跑道设置于所述本体的下侧，并与所述本体下侧壁的通孔相连通；所述跑道的内腔和所述第三气缸座的内腔的中心轴线相重合；

其中，所述第三气缸座内腔的中心轴线、水平气缸中心线以及主轴承孔内腔中心线两两垂直，并相交于同一点。

2.根据权利要求1所述的机体，其特征在于，所述跑道内腔的径向尺寸小于所述第三气缸座内腔的径向尺寸。

3.根据权利要求1所述的机体，其特征在于，在所述第一气缸座、第二气缸座以及第三气缸座上分别设置有第一气缸、第二气缸和第三气缸。

4.根据权利要求3所述的机体，其特征在于，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸分别与相应的气缸座一体成形。

5.根据权利要求3所述的机体，其特征在于，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸分别与相应的气缸座为分离式结构，通过连接件固定装配为一体。

6.根据权利要求3、4或5任一所述的机体，其特征在于，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸外周设置有散热片。

7.根据权利要求3、4或5任一所述的机体，其特征在于，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸与相应气缸座装配的端部还设置有与气缸座内腔的腔口相配合的止口。

8.根据权利要求1所述的机体，其特征在于，在所述第一气缸座、第二气缸座以及第三气缸座上任一气缸座上设置气缸，其它气缸座上设置动平衡滑块跑道；或者，在所述第一气缸座、第二气缸座以及第三气缸座上任意两气缸座上设置气缸，在另外的气缸座上设置动平衡滑块跑道。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的机体，其特征在于，在所述第三气缸座上还设置有横跨所述第三气缸座座孔的导向件，所述导向件具有与水平设置的活塞之活塞座的导向侧面相配合的导向面。

10.根据权利要求9所述的机体，其特征在于，所述导向件的导向面为内圆弧面。

11.根据权利要求1所述的机体，其特征在于，在所述本体上围绕所述跑道设置有包围所述跑道的凸圈作为油底壳接座，在所述跑道与所述油底壳接座之间设置有加强筋。

12.一种内燃机，其特征在于，包括上述权利要求1至11任一所述的机体。

13.一种压缩机，其特征在于，包括上述权利要求1至11任一所述的机体。

Images