CN103291581A - 斜轴式无油压缩机 - Google Patents

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本发明属于压缩机技术领域,包括气缸、活塞、连杆、轴箱、驱动轴和摆盘,采用驱动轴和斜轴的结构驱动摆盘、进而驱动连杆和活塞作往复运动。采用包括摆盘销、摇臂和轴箱销的限转机构,限制摆盘环绕驱动轴轴线的转动角度。由于摆盘为转动地套装在斜轴上的结构,因此可以方便地在摆盘与斜轴之间封装润滑油或采用含油轴承结构;由于限转机构的全部运动配合副均可采用转动结构连接,因此亦能采用含油轴承结构;故压缩机的轴箱无需盛装液态润滑油,换言之本发明消除了润滑油飞溅至气缸壁面的隐患,故能可靠地实现压缩机的无油工质输出。

Description

斜轴式无油压缩机
技术领域
本发明属于压缩机技术领域,涉及一种斜轴式压缩机,具体地说涉及一种利用斜轴机构来实现压缩机活塞连杆组件往复运动的斜轴式无油压缩机。
背景技术
现有斜盘式压缩机具有结构紧凑、动平衡性能好等优点,在天然气、空气、蒸汽等各种气态工质压缩领域得到了广泛的应用。该类压缩机的原理是,由原动机带动一个斜盘进行围绕转动轴轴线的定轴回转运动,接着由斜盘驱动一个与之配合的摆盘作摇摆运动,摆盘在转动轴的轴向方向形成往复位移并通过球铰接或滑履结构驱动连杆,进而由连杆驱动活塞在气缸内作往复运动,由此实现压缩机工作腔容积的周期性改变。上述斜盘通过一个与转动轴轴线倾斜的平面直接接触驱动摆盘、或者斜盘通过一个与转动轴轴线倾斜布置的轴承间接驱动摆盘,摆盘受到限制其周向转动的限转机构约束而不能进行完整的圆周式转动,因此只能呼应斜盘作摆动运动。
虽然斜盘式压缩机利用斜盘/摆盘组合实现了活塞连杆组件的往复运动,但现有的斜盘式压缩机却难以做到无油输出工质,原因在于该类压缩机必须配置一个盛装有液态润滑油的相对封闭的曲轴箱,因为:一方面斜盘和摆盘的配合属于相对开放的运动配合,它需要曲轴箱提供飞溅的润滑油对其进行润滑;另一方面限转机构普遍采用齿轮啮合配合副或滑销/滑槽配合副来限制摆盘的转动,这些限转机构同样需要曲轴箱提供飞溅的润滑油来进行润滑。正是由于现有的斜盘式压缩机离不开液态的润滑油且这些润滑油必须盛装在曲轴箱内,以至于这些润滑油在工作时随着斜盘/摆盘的旋转摇摆运动而极易飞溅到压缩机的气缸壁面上,最终导致一部分润滑油渗进压缩机的工作腔内并与压缩后的工质一道输出,亦即输出的工质往往含油较多的润滑油。
发明内容
针对现有斜盘式压缩机难以输出不含油工质的缺陷,本发明提供了一种斜轴式无油压缩机,目的在于能够可靠地实现压缩机的无油工质输出。
本发明的目的是这样来实现的:斜轴式无油压缩机,它包括有气缸、活塞、连杆、轴箱、驱动轴和摆盘,所述连杆与摆盘采用球铰接结构可转动地相互连接,连杆受摆盘的驱动而运动,连杆驱动活塞并促使活塞产生有相对于气缸的往复运动,其特征在于:在驱动轴上设置有一个斜轴,所述斜轴的轴线与驱动轴的轴线非平行设置;摆盘通过至少一个滚动轴承和至少一个止推轴承可转动地套装在斜轴上,摆盘受驱动轴的驱动而运动;在摆盘与轴箱之间设置有限转机构,所述限转机构包括有摆盘销、摇臂和轴箱销,所述摆盘销的一端与摇臂配接、摆盘销的另一端与摆盘配接,所述轴箱销的一端与摇臂配接、轴箱销的另一端与轴箱配接,摇臂可绕轴箱销的轴线转动、摆盘可绕摆盘销的轴线转动。
上述斜轴的轴线与驱动轴的轴线相交。
上述斜轴的轴线、驱动轴的轴线、摆盘销的轴线、轴箱销的轴线汇交于一个公共点。
上述斜轴的轴端处设置有与摆盘密封配合的轴封。
上述滚动轴承中至少有一个为含油轴承并布置在斜轴的端头处。
上述摆盘销或/和轴箱销上配置有第二滚动轴承,所述第二滚动轴承为含油轴承。
上述驱动轴或/和斜轴上设置有第一冷却风扇。
上述活塞与连杆紧固连接为一体结构,活塞上配置有自润性材料制作的密封环。
上述斜轴上设置有伸出轴,所述伸出轴的轴线与驱动轴的轴线同轴。
上述伸出轴探出压缩机的气缸头之外,并在探出气缸头的一端设置有第二冷却风扇。
本发明斜轴式无油压缩机,采用斜轴驱动摆盘、进而摆盘驱动连杆和活塞的运转方式,最终使活塞形成相对于气缸的往复运动;由于摆盘为转动地套装在斜轴上的结构,可以非常方便地在摆盘与斜轴之间封装润滑油或采用含油轴承结构,另外压缩机的限转机构也采用可转动结构连接,亦可采用含油轴承结构;故压缩机的轴箱无需盛装液态的润滑油,换言之本发明消除了润滑油飞溅至气缸壁面的隐患,故能够可靠地实现压缩机的无油工质输出。
附图说明
图1是本发明斜轴式压缩机的一个实施例的剖视图;
图2是本发明斜轴式压缩机的一个实施例的轴测图;
图3是本发明斜轴式压缩机限转机构的爆炸示意图;
图4是本发明斜轴式压缩机包含有球头万向连接结构摇臂式限转机构的结构示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述,参见图1—4:
斜轴式无油压缩机,包括有气缸1、活塞2、连杆3、轴箱4、驱动轴5和摆盘6,所述连杆3与摆盘6采用球铰接结构7可转动地相互连接,连杆3受摆盘6的驱动而运动,连杆3驱动活塞2并促使活塞2产生有相对于气缸1的往复运动;本发明的特色在于:在驱动轴5上设置有一个斜轴8,所述斜轴8的轴线O2与驱动轴5的轴线O1非平行设置(参见图3);摆盘6通过至少一个滚动轴承9a和至少一个止推轴承10可转动地套装在斜轴8上(参见图1),摆盘6受驱动轴5的驱动而运动;在摆盘6与轴箱4之间设置有限转机构,所述限转机构包括有摆盘销11、摇臂12和轴箱销13,所述摆盘销11的一端与摇臂12配接、摆盘销11的另一端与摆盘6配接,所述轴箱销13的一端与摇臂12配接、轴箱销13的另一端与轴箱4配接,摇臂12可绕轴箱销13的轴线O3转动、摆盘6可绕摆盘销11的轴线O4转动(参见图3);需要说明的是,本发明所说的驱动轴5上设置有一个斜轴8包括:1)斜轴8与驱动轴5为一体结构制作,2)斜轴8独立制作后通过焊接、紧配合、铆接或者螺纹连接等方式与驱动轴5紧固连接为一体结构;另外,需要说明的是,本发明中所说的摆盘销11与摇臂12配接、以及摆盘销11与摆盘6配接,可以是如下情形的配接:1)摆盘销11与摇臂12紧固连接或者摆盘销11与摇臂6为一体结构制作、同时摆盘销11与摆盘6转动连接,2)摆盘销11与摆盘6紧固连接或摆盘销11与摆盘6为一体结构制作、同时摆盘销11与摇臂12转动连接,3)摆盘销11与摇臂12转动连接、同时摆盘销11与摆盘6亦转动连接,4)摆盘销11与摇臂12球头万向连接、同时摆盘销11与摆盘6紧固连接或者摆盘销11与摆盘6为一体结构制作,5)摆盘销11与摇臂12紧固连接或者摆盘销11与摇臂12为一体结构制作、同时摆盘销11与摆盘6球头万向连接;需要说明的是,本发明中所说的球头万向连接包括球头铰接、球关节连接、球孔配合副连接等各种连接结构方式,其中球头铰接乃指将摆盘销11的一端做成球头结构,此时摆盘销11的另一端既可以与摇臂12紧固连接(包括一体结构制作)、也可以与摇臂12滑动或/和转动连接,特别地,摆盘销11甚至还可以演变成一个单纯的球头结构,图4所示即为摆盘销11以单纯球头结构的形式与摇臂12紧固连接(包括为一体结构制作)并与摆盘6构成球头万向连接的配接方式,球关节连接包括采用关节球轴承的结构,球孔配合副连接即利用球头结构与孔道结构构成运动配合副(图中未示出)、此时以球头配圆孔为最佳运动副配对,由于球头万向连接包括了转动及铰动的情形、换言之上面所述的各种球头万向连接属于或者包括在本发明所说的摆盘6可绕摆盘销轴线O3转动的范畴内;另外本发明中所说的轴箱销13与摇臂12配接、以及轴箱销13与轴箱4配接,也可以是下来情形的配接:1)轴箱销13与摇臂12紧固连接或者轴箱销13与摇臂12为一体结构制作、同时轴箱销13与轴箱4转动连接,2)轴箱销13与轴箱4紧固连接或轴箱销13与轴箱4为一体结构制作、同时轴箱销13与摇臂12转动连接,3)轴箱销13与摇臂12转动连接、同时轴箱销13与轴箱4亦转动连接;还需要说明的是,摆盘6的结构可以是包括盘状结构、箱状结构、块状结构和叉轴状结构等各种形式。
本发明中的斜轴8的轴线O2与驱动轴5的轴线O1既可以相交也可以不相交,但从最优布局角度看,斜轴8的轴线O2与驱动轴5的轴线O1(或其延长线)相交为较佳,此时它们的交点称为不动点Q(参见图3),不动点Q的位置与压缩机的工作过程无关而始终呈现固定不动的现象(允许因压缩机工作运转振动、工作受力变形以及其它各种原因而造成的不动点Q出现一定幅度的窜动或抖动),比如不动点Q窜动或抖动时若其偏离理想状态位置的距离若小于气缸直径的3%、则本发明仍将不动点Q视作为在空间上处在固定不动的状态;进一步,斜轴8的轴线O2、驱动轴5的轴线O1、摆盘销11的轴线O4、轴箱销13的轴线O3可以汇交于一个公共点上,该公共点事实上为斜轴式压缩机的不动点Q,此时为最佳轴线布局:摆盘销11和摇臂12沿摆盘销11的轴线O4方向的窜动量最小甚至不窜动、摇臂12和轴箱销13沿轴箱销轴线O3方向的窜动量亦最小甚至不窜动;需要指出的是,本发明中所说的各种轴线的相交,乃允许其存在一定的误差范围,包括制造误差、装配误差、受力变形和温度变化所产生的各类误差以及这些误差的积累,只要各相关轴线的距离小于工程允许的数值范围内,本发明都将其视为相交的范畴,一个典型例子是:以压缩机气缸直径作为本底尺寸,则某两轴线的轴距若与气缸直径的比值小于等于3%,则本发明将这两条轴线可认定为相交。
本发明中的斜轴8的轴端处可以设置与摆盘6密封配合的轴封14(如图1所示),这样可以封存一定量的润滑油或油脂在斜轴8与摆盘6的动配合处;此外,布置在斜轴8端头处的滚动轴承9a可以设置为含油轴承;进一步,在摆盘销11或/和轴箱销13上也可以配置有第二滚动轴承9b(参见图2),所述第二滚动轴承9b为含油轴承较佳;需要说明的是,本发明中所说的含油轴承既包括传统意义上的粉末冶金等孔隙材料制作的含油轴承、也包括自带封盖并自携带有润滑油脂的普通滚动轴承;采用上述设置后,可以将轴箱4制作成免油箱体构造,甚至可以将轴箱4做成开放式的箱体构造。
本发明中,由于轴箱4可以为不盛装液态润滑油的免油箱体,因此可以做成开放式的箱体构造,为了提高压缩机的工作可靠性,可以在驱动轴5或斜轴8上设置第一冷却风扇15(如图1和图2所示),借助冷却风扇15产生的强制气流,可以有效冷却摆盘6、球铰接结构7和限转机构等压缩机的核心部件。
本发明中的连杆3与活塞2可以紧固连接为一体结构(如图1和图2所示),这样可以减少压缩机活塞连杆组件的装配难度;需要说明的是,本发明中所说的连杆3与活塞2紧固连接为一体结构包括:连杆3与活塞2为一体结构制作,或者活塞2和连杆3为分体件制作后再通过螺纹、铆接、焊接、过盈配合等方式紧固连接为一体结构;若此时密封环采用自润性材料制作,比如充填聚四氟乙烯等,则还可以不依赖轴箱2内的润滑油对其进行润滑,换言之轴箱2可以做成免油箱体构造和开放式的箱体结构。
本发明为了增加斜轴8的支撑刚性,可以在斜轴8上设置伸出轴16(如图1所示),所述伸出轴16的轴线与驱动轴5的轴线O1同轴设置,这样斜轴8可以避免悬臂结构,因此刚性得以加强。
本发明为了更好地冷却压缩机的气缸头17,可以将伸出轴16探出压缩机的气缸头17之外,并在探出气缸头17的一端设置第二冷却风扇(图中未示出)。
本发明斜轴式无油压缩机,通过采用斜轴8驱动摆盘6、进而由摆盘6驱动连杆3以及活塞2的运转方式,最终使得活塞2形成相对于气缸1的往复运动,从而完成工作腔容积的周期性改变;由于摆盘6为转动地套装在斜轴8上的结构,可以非常方便地在摆盘6与斜轴8之间封装润滑油或采用含油轴承结构,另外压缩机的限转机构也采用可转动结构连接,亦可方便采用含油轴承结构;故压缩机的轴箱无需盛装液态的润滑油,换言之本发明消除了润滑油飞溅至气缸壁面的隐患,故能够可靠地实现压缩机的无油工质输出。
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.斜轴式无油压缩机,它包括有气缸、活塞、连杆、轴箱、驱动轴和摆盘,所述连杆与摆盘采用球铰接结构可转动地相互连接,连杆受摆盘的驱动而运动,连杆驱动活塞并促使活塞产生有相对于气缸的往复运动,其特征在于:在驱动轴上设置有一个斜轴,所述斜轴的轴线与驱动轴的轴线非平行设置;摆盘通过至少一个滚动轴承和至少一个止推轴承可转动地套装在斜轴上,摆盘受驱动轴的驱动而运动;在摆盘与轴箱之间设置有限转机构,所述限转机构包括有摆盘销、摇臂和轴箱销,所述摆盘销的一端与摇臂配接、摆盘销的另一端与摆盘配接,所述轴箱销的一端与摇臂配接、轴箱销的另一端与轴箱配接,摇臂可绕轴箱销的轴线转动、摆盘可绕摆盘销的轴线转动。
2.根据权利要求1所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述斜轴的轴线与驱动轴的轴线相交。
3.根据权利要求2所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述斜轴的轴线、驱动轴的轴线、摆盘销的轴线、轴箱销的轴线汇交于一个公共点。
4.根据权利要求3所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述斜轴的轴端处设置有与摆盘密封配合的轴封。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:在所述的滚动轴承中至少有一个为含油轴承并布置在斜轴的端头处。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述摆盘销或/和轴箱销上配置有第二滚动轴承,所述第二滚动轴承为含油轴承。
7.根据权利要求1至4任意一项所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:在驱动轴或/和斜轴上设置有第一冷却风扇。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述活塞与连杆紧固连接为一体结构,活塞上配置有自润性材料制作的密封环。
9.根据权利要求1至4任意一项所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述斜轴上设置有伸出轴,所述伸出轴的轴线与驱动轴的轴线同轴。
10.根据权利要求9所述的斜轴式无油压缩机,其特征在于:所述伸出轴探出压缩机的气缸头之外,并在探出气缸头的一端设置有第二冷却风扇。
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