CN102477972B - 双椭圆轨道槽双列活塞式(或隔膜式)压缩机 - Google Patents

Abstract

双椭圆轨道槽双列活塞式(或隔膜式)压缩机属于流体动力机械领域。在所述机头托架(6)的中间托盘(16)的两个侧面上分别以中心对称向心固定安装2个、或3个、或多个活塞式(或隔膜式)压缩机机头(8)，两侧面的机头(8)彼此一一对应构成双列多缸压缩机；所述双T形滚动连杆(3)的水平横杆(17)的两端各装一轴承(9)分别插入两个对称相向的椭圆轨道槽(10)中；两根竖杆(18)分别穿过托架(6)的筒壁，与安装在托盘(16)两侧的机头活塞杆(11)相联接，竖杆(18)和活塞杆(11)的中心线保持在一条直线上，并能通过托盘(16)的圆心。结构简单、高效、节能、运转均匀无振动、无噪音、无脉动，排出气体压力、流速、流量稳定可靠。

Description

双椭圆轨道槽双列活塞式(或隔膜式)压缩机

技术领域：流体动力机械。

背景技术：

广泛应用在矿山开采、冶金、石油开采、炼油、石油化工、化肥、动力装置、空气动力、制冷、空调、空气分离等诸多工业领域的活塞式(隔膜式)压缩机，其核心技术要点就是独特的传动机构和变容方式、以及密封、节能和环保等技术性能指标；活塞式压缩机在工作时，将原动力的旋转运动通过曲柄连杆传动机构转换成活塞的高速往复直线运动，活塞在气缸中的高速往复直线运动通过阀门配合，完成吸气，压缩排气工作循环，对气体工质做功，增加其动力能，对外输出高压气体，满足应用行业的需要。由于它适用压力范围广、高中低压都适用，调压方便，适用多种媒体工质，除了超高压范围外，中低压范围内机体对材质要求不高，排出气流损失小等诸多优点，使它在压缩机领域中一直占据主流机型地位，市场占有率一直稳步上升。但是曲柄连杆、气缸、活塞，有些应用领域要求，还需要再加上十字头滑槽连杆中间传递机构，这一结构本身存在以下难以克服的缺点和弊病，极大地影响应用领域的经济发展和环境保障。

(一)曲柄连杆活塞式这种结构必然产生高速往复惯性力，这是该设备运转工作过程中产生振动的振动源，往复惯性力产生的干扰力矩的周期性作用必然会激起曲轴系的扭转振动，以上这两种振动一产生噪音、污染环境，对环保不利；二是损害机体，缩短机器使用寿命，增加维修工作量。

(二)曲柄连杆活塞这种结构本身就已经够笨重复杂了，再加上十字头滑槽连杆中间传递机构，又为了平衡惯性力和离心力，离心力矩等还必须增加额外平衡质量，同时必须将气缸的排列设计成对称平衡式、对置式、角度式等多种型式，这样势必造成整机结构更加复杂笨重，占地面积大，费材费工，成本高。

(三)曲柄连杆机构在将原动力转换成活塞的直线往复运动过程中吸排气的周期性，造成吸排气管内气流脉动，其直接结果是：(1)增加压缩机吸入阻力，使其吸入能力下降；(2)增加排出阻力，使管路增加额外负荷，运转费用增加；(3)当排出管路细长，系统无足够背压时，脉动的惯性力可能引起吸入阀和排出阀一齐打开，造成流体由吸入管直接流向排出管的过流现象，损害设备；(4)引起吸入和排出压力脉动，管路振动，损害整个系统，威胁压缩机的安全运行；(5)使压缩机不能适用于流量要求稳定的场合，从而缩小该机型的市场。

(四)曲柄连杆结构在将原动力的旋转运动转换成活塞的直线运动，对气体加压，增加其压力能的过程中，必然产生出以下几种无用功的能量消耗损失：(1)产生活塞的侧向推力，增加摩擦机械损失；(2)为平衡往复直线惯性力和离心力，离心力矩而增加额外平衡质量的能量消耗；(3)产生与切线方向旋转力垂直的法向力。以上三种无用功的力其总和大于有用功的切线方向旋转力，所以该结构将原动力的旋转运动转化成活塞的直线运动，对工质做功加压，增加其压力能的功能转换效率不足50％，功能转换效率低，运转费用偏高。

(五)曲轴加工工艺复杂，技术条件要求高，加工难度大，气缸数越多，曲柄越多，曲轴越长，曲柄相对错开角度变化越多，越难加工，加工成本偏高，曲轴加工工艺已成为多缸大功率压缩机发展的“瓶颈”。

发明内容：

针对上述现行曲柄连杆活塞式(或隔膜式)压缩机的缺点和弊病，我研究发明出一种新型压缩机——“双椭圆轨道槽双列活塞式(或隔膜式)压缩机”用来更新换代。此目的是通过以下方式来实现的：“双椭圆轨道槽双列活塞式压缩机”由主轴、主轴轴承、双T形滚动连杆，两个对称相向的椭圆轨道槽盘体、定位U形叉、双向圆筒形机头托架、圆筒形机壳、活塞式(隔膜式)压缩机机头等组成；所述主轴依次穿过圆筒形机壳两端端盖的圆心，两个对称相向的椭圆轨道槽盘体上椭圆轨道槽长短轴交叉中心，双向圆筒形机头托架中间托盘的圆心，实现五心同轴；主轴依次与圆筒形机壳两端端盖用主轴轴承定位联接，与两个对称相向的椭圆轨道槽盘体用对称双平键固定联接，与双向圆筒形机头托架中间托盘用轴承定位联接，双向圆筒形机头托架用螺栓固定在圆筒形机壳的内壁上，机壳内装冷却润滑油，机壳底部固定在机底座上，机底座为压缩机的支撑固定构件。

所述双T形滚动连杆是在一根水平横杆上安装两根水平垂直竖杆构成，三杆在一个平面上，水平横杆两端分别各装一个轴承，插入两个对称相向的椭圆轨道槽中，水平横杆两端腰部分别穿过两个定位U形叉，与之滑动接触，定位U形叉固定在对应机头相位的双向圆筒形机头托架的外壁上，其中心线必须对准机头托架中间托盘的圆心，双T形滚动连杆的两根水平垂直竖杆分别穿过对应固定在双向圆筒形机头托架中间托盘两个侧面上机头中心位置处筒壁并分别与机头的活塞杆相联接，水平垂直竖杆的中心线与活塞杆的中心线保持在一条直线上，并通过机头托架中间托盘的圆心。

在所述双向圆筒形机头托架中间托盘的两个侧面上，分别中心对称向心固定安装2个、或3个、或4个、或5个、或多个活塞式(或隔膜式)压缩机机头，机头中心线必须对准托盘的圆心，两个托盘侧面安装的机头彼此一一对应，背靠背，构成双列多缸压缩机，每个机头的吸、排气管互相串联成吸排气总管，每个机头对应配套一个定位U形叉，一个双T形滚动连杆，一个滚动连杆轴承，多个连杆轴承，同侧的共用一个椭圆轨道槽。

在原动力带动主轴做旋转运动时，就带动两个对称相向的椭圆轨道槽盘体一同转动，主轴每转一圈，两个对称相向的椭圆轨道槽就带动双T形滚动连杆在定位U形叉限定的相位上作两次向心的往复直线运动，从而带动活塞在气缸中也作两次向心的往复直线运动，在阀门配合下完成两次吸排气工作循环，对气体工质做功两次，增加其压力能，对外输出高压气体以满足用户的专业需要。

和现行曲柄连杆活塞式(或隔膜式)压缩机相比，本发明有以下明显的优点和有益效果：

1、本发明在机体结构上有创新，吸排气功能完备，既界线分明，又过渡平稳圆滑，做功效率高出一倍，并且又是双列多缸构造设计和中心对称设计，所以运转均匀平稳，基本上消除了曲柄连杆活塞式压缩机存在的结构性弊病，无惯性冲击振动、无噪音，不产生脉动，从根本上改变了排出气流压力、流速、流量不稳定状况。

2、本发明主轴转一圈，气缸吸排气两次，对气体工质做功两次，与同功率同缸数，同转速的曲柄连杆活塞式压缩机相比，其工作效率整整提高了一倍，高效名符其实。

3、本发明活塞在气缸中进行的往复直线运动，没有活塞侧向推力，也就没有这部分机械摩擦损失，也不存在曲柄连杆机构在功能转换过程中的无用能量损失，所以与同功率、同转速、同缸数曲柄活塞式压缩机相比，本发明节能效果明显，依理推断至少在50％以上。

4、本发明零部件少且简单，易加工，适合大批量生产，加工成本低。

5、本发明运转平稳无强力惯性冲击振动，润滑充分、方便、到位，运转部件无强力接触，又活塞在气缸中的往复直线运动，无侧向推力，周围受力均匀，所以本机型使用寿命长。

6、按比重计算本发明可以突破现行曲柄连杆活塞式单机的超大功率超高压的限额，能充分满足新材料等新兴行业对超大型压缩机的特种需要。

7、本发明比较适合一机同时压缩多种气体的场合，和一机多级的场合。

8、本机型可以多列依次串联在一根圆柱形主轴上，轻松解决多缸活塞式压缩机设计制造问题，为多缸活塞式压缩机设计制造，开创一条新路。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图

图2是本机型机头(8)在托盘(16)侧面上的布局，以及相关零部件之间相互联接的示意图

图3是双T形滚动连杆(3)结构示意图

图4是双向圆筒形机头托架(6)的结构示意图

图中主轴(1)、主轴轴承(2)、双T形滚动连杆(3)两个对称相向的椭圆轨道槽盘体(4)、定位U形叉(5)、双向圆筒形机头托架(6)、圆筒形机壳(7)、活塞式压缩机机头(8)、滚动连杆轴承(9)、椭圆轨道槽(10)、活塞杆(11)、圆筒形机壳端盖(12)、对称双平键(13)、托盘定位轴承(14)、双向圆筒形机头托架固定螺栓(15)，双向圆筒形机头托架中间托盘(16)、双T形滚动连杆水平横杆(17)，双T形滚动连杆两根水平垂直竖杆(18)。

具体实施方式：

以下结合附图说明和具体实施方式，对本发明作进一步的详细描述：设计椭圆轨道槽(长轴-短轴)÷2＝活塞行程S

参照附图本发明双椭圆轨道槽双列活塞式压缩机由主轴(1)、主轴轴承(2)、双T形滚动连杆(3)、两个对称相向的椭圆轨道槽盘体(4)、定位U形叉(5)、双向圆筒形机头托架(6)、圆筒形机壳(7)、活塞式压缩机机头(8)等组成，主轴(1)依次穿过圆筒形机壳(7)两端端盖(12)的圆心，两个对称相向椭圆轨道槽盘体(4)侧面上的椭圆轨道槽(10)长短轴交叉中心，双向圆筒形机头托架(6)中间托盘(16)的圆心，实现五心同轴；主轴(1)依次与机壳(7)的两个端盖(12)用轴承(2)定位联接，与两个对称相向的椭圆轨道槽盘体(4)用对称双平键固定连接，与双向圆筒形机头托架(6)的中间托盘(16)用轴承(14)定位连接；双向圆筒形机头托架(6)用螺栓(15)固定在圆筒形机壳(7)的内壁上，机壳(7)内装冷却润滑油，机壳(7)的底部固定在机底座上，机底座为压缩机的支撑固定构件。

所述双T形滚动连杆(3)由水平横杆(17)和两根相互平行的水平垂直竖杆(18)组成，三杆在同一平面内，水平横杆两端各自安装一轴承(9)，插入两个对称相向的椭圆轨道槽(10)中；水平横杆(17)两端腰部分别穿过两个U形定位叉(5)，并与之滑动接触，定位U形叉(5)固定在对应机头(8)相位的双向圆筒形机头托架(6)的外壁上，其中心线必须对准中间托盘(16)的圆心；双T形滚动连杆(3)的两根水平垂直竖杆(18)分别穿过对应固定在双向圆筒形机头托架(6)中间托盘(16)两个侧面上的机头(8)中心位置处的筒壁，并分别与机头(8)的活塞杆(11)相联接，竖杆(18)的中心线与活塞杆(11)的中心线保持在一条直线上，同时必须能通过托盘(16)的圆心。

在所述机头托架(6)的中间托盘(16)的两个侧面上，分别中心对称向心固定安装2个、或3个、或4个、或5个、或多个活塞式压缩机机头(8)，其中心线必须对准托盘(16)的圆心；两个侧面上安装的活塞式压缩机机头(8)彼此一一对应，背靠背构成双列多缸压缩机，每个机头(8)的吸排气管相互串联成吸排气总管，每个机头(8)对应配套一个定位U形叉(5)，一个双T形滚动连杆(3)，一个滚动连杆轴承(9)，多个连杆轴承(9)同一侧的共用一个椭圆轨道槽(10)，当原动力带动主轴(1)做旋转运动时，两个对称相向的椭圆轨道槽(10)也一起同步旋转，双T形滚动连杆(3)被定位U形叉限定在双向圆筒形机头托架(6)筒壁外的一个相位上，不能随椭圆轨道槽(10)一起转动，但是因受到椭圆轨道槽内壁推力、外壁拉力的交替作用，就在限定的相位上被迫作向心的往复直线运动，又因受两个对称相向的椭圆轨道槽(10)的同步带动，双T形滚动连杆(3)水平横杆(17)的两端轴承(9)，不但同时同步受力，而且受力的大小和方向也完全一致，这样双T形滚动连杆(3)的两根水平垂直竖杆(18)才能够分别同步带动托盘(16)两个侧面上彼此对应的活塞在气缸中也同步做向心往复直线运动，在阀门配合下完成吸气、压缩排气工作循环，对气体工质做功，增加其压力能，对外输出高压气体，满足用户的专业需要，主轴转一圈，双T形滚动连杆(3)被迫作两次向心往复直线运动，其两根水平垂直竖杆(18)就带动托盘(16)两侧双列活塞在气缸中都同步作两次向心往复运动，对气体工质做功两次，完成两次工作循环，周而复始。将机头(8)换成隔膜式压缩机的机头，本机型就变成“双椭圆轨道槽双列隔膜式压缩机”了，其结构原理完全同上，这就完满解决了现行隔膜式压缩机压出的流体流速偏低，流量不稳定和配套传动机构笨重，成本高的弊病。

Claims (1)

1.双椭圆轨道槽双列活塞式，隔膜式压缩机，其特征是：由主轴(1)、主轴轴承(2)、双T形滚动连杆(3)、两个对称相向的椭圆轨道槽盘体(4)、定位U形叉(5)、双向圆筒形机头托架(6)、圆筒形机壳(7)、活塞式，隔膜式压缩机机头(8)组成，所述主轴(1)从左向右依次穿过圆筒形机壳(7)左端端盖(12左)的圆心，两个对称相向的椭圆轨道槽左盘体(4左)的圆心，双向圆筒形机头托架(6)的中间托盘(16)的圆心，椭圆轨道槽右盘体(4右)的圆心，机壳(7)右端盖(12右)的圆心，实现五心同轴；主轴(1)依次与圆筒形机壳(7)两端端盖(12)用轴承(2)定位联接与两个对称相向的椭圆轨道槽盘体(4)用对称双平键(13)固定联接，与双向圆筒形机头托架(6)的中间托盘(16)用轴承(14)定位联接，在双向圆筒形机头托架(6)中间托盘(16)的两个侧面上，分别中心对称向心固定安装2个或3个、或4个、或5个、或多个活塞式、隔膜式压缩机机头(8)彼此一一对应，背靠背，构成双列多缸压缩机，每个机头的吸排气管互相串联成吸排气总管，每个机头(8)对应配套一个定位U形叉(5)，一个双T形滚动连杆(3)，一个滚动连杆轴承(9)，多个连杆轴承(9)，同侧的共用一个椭圆轨道槽(10)，双T形滚动连杆(3)是在一根水平横杆(17)上安装两根水平垂直竖杆(18)构成的，三杆在一个平面上，水平横杆(17)两端分别各装一个轴承(9)，插入两个对称相向的椭圆轨道槽(10)中，水平横杆(17)两端腰部分别穿过两个定位U形叉(5)与之滑动接触，定位U形叉(5)固定在对应机头(8)相应位的双向圆筒形机头托架(6)的外壁上，其中心线必须对准双向圆筒形机头托架(6)中间托盘(16)圆心，双T形滚动连杆(3)的两根水平垂直竖杆(18)分别穿过对应固定在双向圆筒形机头托架(6)中间托盘(16)两侧的机头中心位置处的筒壁，并分别与固定在托盘(16)两侧面上的机头(8)的活塞杆(11)相联接，水平垂直竖杆(18)的中心线与活塞杆(11)的中心线保持在一条直线上，并通过机头托架(6)中间托盘(16)的圆心，双向圆筒形机头托架(6)用螺(15)固定在圆筒形机壳(7)的内壁上，圆筒形机壳(7)内装冷却润滑油，圆筒形机壳两端底部固定在机底座上，机底座为压缩机的支撑固定构件。

Images