CN103016298A - 斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，包括驱动盘、斜盘、连杆、活塞、气缸和箱体，其中连杆的一端与活塞连接、连杆的另一端与斜盘连接，所述连杆上设置有轴封，其特色在于轴封本体设置有外展的薄片状的并可伸缩摇摆变形的密封裙，所述密封裙密封紧固在箱体或者气缸上，所述密封唇密封紧固在连杆的杆身上并跟随连杆一起作摇摆往复运动；由于密封唇与连杆杆身不存在相对运动，而且连杆与活塞采用紧固连接的结构，从而可靠地解决了箱体内润滑油渗进气缸的问题；另外轴封具有能伸缩摇摆变形的密封裙结构，解决了轴封适应跟随连杆摇摆往复运动的问题；上述措施保证了压缩机能够可靠地输出无油的压缩空气工质。

Description

斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，涉及一种斜盘式压缩机，具体地说涉及一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机。

背景技术

斜盘式压缩机具有结构紧凑、动平衡性能好等优点，因此在制冷空调和气体压缩等领域得到了非常广泛的应用。该类压缩机的工作原理是：首先由原动机带动一个斜盘进行定轴回转运动，然后利用斜盘在轴向方向产生一定幅度的往复位移，接着由斜盘驱动连杆作往复摇摆运动，进而再由连杆驱动活塞在气缸内作往复运动，最终实现压缩机工作腔容积的周期性改变。

但是在目前空气压缩机领域，现有的斜盘式压缩机还难以输出高品质的无油空气工质，主要原因在于斜盘式压缩机的箱体内必须储存润滑油，以便对斜盘/驱动盘这运动副进行润滑，然而由于连杆存在有较大幅度的摇摆往复运动，由此给箱体与气缸之间进行无油隔离带来了极大的困难：首先，传统的与连杆作往复运动密封配合的轴封，其密封唇与连杆杆身外表面之间必然出现有相对往复位移，而在连杆存在摇摆往复的情形下，密封唇存在有唇口椭圆变形、往复迟滞以及圆周环抱力不均匀等现象，故无法完全阻止斜盘箱内的润滑油沿杆身表面渗进气缸；其次，传统斜盘压缩机的活塞与连杆采用的是转动连接的形式，它们的配合处必须依靠润滑油来进行润滑，由于这些部位恰恰被布置在气缸的内部，因此无法避免润滑油落溅到气缸壁面上，故而也会导致输出的压缩空气工质中混杂有润滑油；此外，传统斜盘压缩机的连杆除了摇摆往复运动之外，还会在摩擦力的作用下围绕自己杆身的轴线作转动运动，如此必然导致传统连杆轴封的密封更加困难，结果增加了润滑油从斜盘箱渗进气缸的概率，同样也会使得输出的压缩空气工质中混杂有润滑油。

发明内容

针对传统斜盘式压缩机存在的不能保证输出无油空气工质的问题，本发明提供一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，目的在于有效解决连杆轴封与连杆杆身外表面之间的密封问题，另外还解决连杆与活塞之间的无油配合问题，从而保证压缩机能够可靠地输出无油的压缩空气工质。

本发明的目的是这样来实现的：一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，它包括：驱动盘、斜盘、连杆、活塞、气缸和箱体，连杆的一端与活塞连接、连杆的另一端与斜盘连接，所述斜盘布置在箱体内，另外设置有轴封与连杆密封配合，所述轴封包含有轴封本体和密封唇，其特征在于：所述轴封本体设置有外展的薄片状的并可伸缩摇摆变形的密封裙，所述密封裙密封紧固在箱体或者气缸上，所述密封唇密封紧固在连杆的杆身上并跟随连杆一起作摇摆往复运动。

上述的密封裙包含有波纹状结构。

上述密封裙的波纹状结构的各个波峰的峰值呈渐次增大或者渐次缩小的布局。

上述密封裙的波纹状结构呈同心圆布局，且分布半径越大其波纹的波峰峰值越大。

上述的轴封内配衬有纤维布。

上述的连杆与活塞采用紧固连接或者为一体制作。

上述的活塞上配装有自润性材料制作的密封环。

上述的连杆与斜盘之间配装有防止连杆转动的防转弹簧。

上述的压缩机设置有防止连杆自转的防转销和防转槽。

上述的压缩机配置有用压缩机的动力轴驱动的顶置冷却风扇。

本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，采用密封唇密封紧固在连杆的杆身上的配合结构，由于它们之间不存在相对运动，从而可靠地解决了箱体内润滑油从连杆杆身处渗进气缸的问题；采用具有外展的薄片状的并能伸缩摇摆变形的密封裙的结构，从而有效地解决了轴封适应跟随连杆摇摆往复运动的问题；采用连杆与活塞紧固连接或者为一体制作的结构，同时在活塞上配装有自润性材料制作的密封环，使得连杆与活塞的配合处无需润滑油进行润滑，从而有助于防止润滑油滴落进气缸；采用防止连杆自转的结构，减轻了连杆轴封的密封负担，从而在某种程度上提高了轴封的密封可靠性；上述结构措施保证了压缩机能够可靠地输出无油的压缩空气工质。

附图说明

图1是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机的一个实施例的轴测图；

图2是图1所示本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机的剖面示意图；

图3是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机的一种轴封实施例对应活塞处在下止点位置时的状态示意图；

图4是图3所示轴封实施例对应活塞处在上止点位置时的状态示意图；

图5是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机的另一种轴封实施例对应活塞处在下止点位置时的状态示意图；

图6是图5所示轴封实施例对应活塞处在上止点位置时的状态示意图；

图7是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机的轴封具有径向波纹构造的结构示意图；

图8是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机设置防转弹簧的一个实施例结构示意图；

图9是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机斜盘设置防转销及连杆球头设置防转槽的一个实施例结构示意图；

图10是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机斜盘设置防转销及连杆球头设置防转槽的另一个实施例结构示意图；

图11是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机连杆设置防转销及斜盘设置防转槽的一个实施例结构示意图；

图12是本发明斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机连杆设置防转销及箱体设置防转槽的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—12：

一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，它包括驱动盘1、斜盘2、连杆3、活塞4、气缸5和箱体6，其中连杆3的一端与活塞4连接，而连杆3的另一端与斜盘2连接，所述斜盘2布置在箱体6内；另外设置有轴封7与连杆3密封配合，所述轴封7包含有轴封本体7a和密封唇7b，其中密封唇7b主要负责与连杆3形成密封配合；驱动盘1在电机或内燃机等原动机的带动下作定轴回转运动，斜盘2受到驱动盘1的驱动而运转，由于斜盘2与其自身的回转轴线呈倾斜布局，因此斜盘2在轴向方向必然会形成有一定幅度的往复位移，于是在斜盘2的驱动下连杆3作一定幅度内的往复摇摆运动，并进而由连杆3驱动活塞4在气缸5的缸孔内作往复运动，最终实现压缩机工作腔容积的周期性改变；需要说明的是，轴封7的功用是封堵箱体6之内的润滑油渗进气缸5内，以保证压缩机能够输出高品质的无油的压缩空气工质，为此轴封7采用易变形且有一定弹性的材料进行制作，如现有技术中常用的各种橡胶或复合材料；本发明的最大特色在于：所述轴封本体7a上设置有外展的薄片状的并可伸缩摇摆变形的密封裙7c，所述密封裙7c密封紧固在箱体6或者气缸5上，所述密封唇7b密封紧固在连杆3的杆身上并跟随连杆3一起作摇摆往复运动，由于采用密封唇7b密封紧固在连杆3的杆身上的配合结构，因此它们之间不存在相对运动，故可靠地解决了箱体6内的润滑油从连杆3的杆身处渗进气缸5的问题，同时由于采用具有外展的薄片状的并能伸缩摇摆变形的密封裙7c的结构，故有效地解决了轴封7适应跟随连杆3摇摆往复运动的问题；本发明的另一个特色在于：采用连杆3与活塞4紧固连接或者为一体制作的结构，同时在活塞4上配装采用自润性材料如充填聚四氟乙烯（PTFE）等制作的密封环8，一方面使得连杆3与活塞4之间的配合不再存在需要润滑的轴销结构、另一方面亦无需从箱体6内获取润滑油对密封环/气缸这对运动副进行润滑，换言之密封环8与气缸5、连杆3与活塞4的配合不会对气缸5内的工质产生油污染，因此有利于压缩机输出纯净的压缩空气工质。

本发明为了使轴封7能够更好地适应连杆3的摇摆往复运动，可以将轴封7的密封裙7c做成波纹状结构，其中波纹结构既可采用轴向波纹布局（如图1所示、可称为叠形波纹构造）也可采用径向波纹布局（如图7所示、可称为盘型波纹构造），利用上述波纹结构能够有效增加密封裙7c的伸展摇摆变形，从而可以更好地适应连杆3的摇摆往复运动，图3和图4给出的是活塞分别处在下止点位置和上止点位置时某种轴封7的变形状态图、图5和图6给出的是活塞分别处在下止点位置和上止点位置时另一种具有轴向波纹构造的轴封7的变形状态图，可见波纹结构能较好地适应摇摆往复形变；需要说明的是，上述波纹结构并不要求各个波纹构造完全一致，可以采用不同的波纹尺寸和布局，比如大小间隔相间的布局、分布疏密相间的布局、大小次第衰减的布局、疏密次第衰减的布局等等；当然，最简单的做法是将各个波纹结构做成完全相同的构造，但是最佳的做法却是将密封裙7c的波纹状结构的各个波峰呈渐次增大或渐次缩小的布局，如各波峰的连线（或连面）可以呈递增或者递减的各种线（或面），典型的可以呈衰减线（或面）等；另外一个比较简单的制作工艺布局是，将密封裙7c的波纹状结构按同心圆布局进行分布，此时各波纹的构造可以相同也可以不相同，当采用不相同构造的波纹结构时按分布半径越大其波纹的波峰峰值越大的布局为较佳；需要指出的是，同心圆布局既可以按径向同心圆进行布局（如图7所示）也可以按轴向同心圆进行布局（如图1、图2、图5和图6所示），所谓径向同心圆布局是指轴封7呈自由状态时各个波纹构造大致围绕同一个圆心进行分布，所谓轴向同心圆布局是指在轴封7呈自由状态时各个波纹构造大致围绕同一个轴线进行分布，当然也可以采用径向同心圆与轴向同心圆一起混杂分布的布局形态；需要指出的是，波纹构造还可以采用螺旋状波纹布局（图中未示出），此时若为轴向波纹结构则类似螺栓的螺纹结构、若为径向波纹结构则类似唱片的纹路结构。另外，为了增加轴封7在往复摇摆工作时的使用寿命，可以在轴封7内配衬纤维布（图中未示出），这样可以大大提高轴封7的抗拉强度和抗疲劳强度。

由于斜盘压缩机为了适应连杆3的摇摆动作，其连杆3与斜盘2经常采用球关节的配合连接方式，由此在运转过程当中在摩擦力的作用下，连杆3会产生环绕自身杆身轴线的转动，结果增加了轴封7与连杆3之间的密封难度，为此限制连杆3的自转是有益处的；为达此目的可以配装防止连杆3转动的防转弹簧9，防转弹簧9的一端与斜盘2紧固连接、防转弹簧9的另一端紧固在连杆3的杆身上（如图8所示）；防止连杆3自转的另一个办法是，当连杆3与斜盘2采用球头配接时，在球头上开设防转槽3a，并在斜盘2上设置防转销2a与该防转槽3a配合，如图9和图10所示，其中图9中防转销2a呈横销布局而防转槽3a呈横槽布局、在图10中防转销2a呈径向销布局而防转槽3a则呈径向槽布局；防止连杆3自转还有一个办法是，就是将在防转槽3a设置在斜盘2上而将防转销2a开设在连杆3上，如图11所示，此时防转销2a紧固连接在连杆3的杆身上或者防转销2a与连杆3为一体制作，而防转槽3a以开口槽销的形式紧固在斜盘2上；除此之外，将防转销2a开设在连杆3上而将防转槽3a开设在箱体6上也能防止连杆3自转，如图12所示。

值得指出的是，为了可靠地获得无油输出空气工质，就必须提高轴封7的工作可靠性，而提高轴封7工作可靠性的一个有效办法就是设法降低压缩机的整机温度，为此本发明的压缩机配置有一个用压缩机的动力轴驱动的顶置冷却风扇10，利用该顶置冷却风扇10直接对压缩机进行散热。

本发明采用密封唇7c密封紧固在连杆3的杆身上的配合结构，由于它们之间不存在相对运动，故可靠地解决了箱体6内润滑油从连杆3杆身处渗进气缸5的问题；由于密封裙7c具有外展的薄片状的并能伸缩摇摆变形的结构，故有效地解决了轴封7适应跟随连杆3摇摆往复运动的问题；由于采用连杆3与活塞4紧固连接或者为一体制作的结构，同时在活塞4上配装有自润性材料制作的密封环8，使得连杆3与活塞4的配合处无需润滑油进行润滑，故有助于防止润滑油滴落进气缸5内；由于采用防止连杆3自转的结构，减轻了轴封7的密封负担，故而在某种程度上提高了轴封7的密封可靠性；综上所述，本发明的上述结构措施保证了压缩机能够可靠地输出无油的压缩空气工质。

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：凡依照本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，包括：驱动盘、斜盘、连杆、活塞、气缸和箱体，连杆的一端与活塞连接、连杆的另一端与斜盘连接，所述斜盘布置在箱体内，另外设置有轴封与连杆密封配合，所述轴封包含有轴封本体和密封唇，其特征在于：所述轴封本体设置有外展的薄片状的并可伸缩摇摆变形的密封裙，所述密封裙密封紧固在箱体或者气缸上，所述密封唇密封紧固在连杆的杆身上并跟随连杆一起作摇摆往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述的密封裙包含有波纹状结构。

3.根据权利要求2所述的一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述密封裙的波纹状结构的各个波峰的峰值呈渐次增大或者渐次缩小的布局。

4.根据权利要求3所述的一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述密封裙的波纹状结构呈同心圆布局，且分布半径越大其波纹的波峰峰值越大。

5.根据权利要求1至4中所述的任意一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述的轴封内配衬有纤维布。

6.根据权利要求1至4中所述的任意一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述的连杆与活塞采用紧固连接或者为一体制作。

7.根据权利要求1至4中所述的任意一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述的活塞上配装有自润性材料制作的密封环。

8.根据权利要求1至4中所述的任意一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：所述的连杆与斜盘之间配装有防止连杆转动的防转弹簧。

9.根据权利要求1至4中所述的任意一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：设置有防止连杆自转的防转销和防转槽。

10.根据权利要求1至4中所述的任意一种斜盘式摇摆往复活塞无油空气压缩机，其特征在于：压缩机配置有用压缩机的动力轴驱动的顶置冷却风扇。

Images