CN103867440A

CN103867440A - 压缩机

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Publication number: CN103867440A
Application number: CN201410122881.4A
Authority: CN
Inventors: 袁政
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: CN103867440B

Abstract

压缩机，包括：缸体，缸体上设置有一活塞槽，该活塞槽包括枢接端、滑动弧面以及开设在缸体内壁上的开口；偏心转子，其外周缘面具有一个与缸体内壁密闭且滑动配合的密封部；摇摆活塞，该摇摆活塞包括与枢接端转动配合的转动部、与转动部相对的自由端以及位于自由端靠近缸体内腔一侧的贴合端，自由端与滑动弧面密闭且滑动配合，贴合端与偏心转子的外周缘面密闭且滑动配合；摇摆活塞上位于贴合端的两侧分别形成靠近转动部的第一表面和第二表面；弹性元件，其用于提供一个将摇摆活塞朝向缸体内腔一侧顶压并使贴合端与偏心转子的外周缘面贴合的弹性应力；进气通道；出气通道。本发明能够降低压缩机的能耗，增强压缩机的使用寿命。

Description

压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机。

背景技术

压缩机是一种将低压气体改变为高压气体的流体机械设备。目前的压缩机种类繁多，图1为一种比较常见的活塞式偏心压缩机，其包括缸体90、偏心转子70（也叫偏心滚筒）、往复活塞80以及弹簧60，其中，偏心转子70的外周缘轮廓线以及缸体90内壁的轮廓线均呈圆形，偏心转子70的转动轴线与缸体90的中心轴线重合，偏心转子70的转动轴线与其中心轴线偏离一定的距离，从而使偏心转子70的外周缘有一个密封部与缸体90的内壁是密闭且滑动配合的，往复活塞80是沿缸体90的径向安装在缸体90上，其具有沿着缸体90径向活动的趋势，往复活塞80的内侧端与偏心转子的外周缘面密闭且滑动配合，弹簧60被设置在往复活塞80的外侧端部和缸体90之间，弹簧60始终提供一个将往复活塞80向着缸体90内侧顶压的弹性应力，在偏心转子70顺时针转动时，往复活塞80会顺延缸体90的径向往复运动，同时完成压缩机的吸气和压气动作，该压缩机虽然能够正常的实现吸气和压气过程，但是其在使用时，存在如下缺陷：

一、从图1中的受力分析中可以看出，在压气过程中，偏心转子70对往复活塞80施加一个力f，该力f的方向与过偏心转子70与往复活塞80接触点的法线方向一致，由于该力f与往复活塞80的运动方向呈一夹角，因此，力f可被分解为沿往复活塞80运动方向的力f1以及与f1方向垂直的力f2，也就是说，力f2实际上是偏心转子70对往复活塞80施加的垂直于往复活塞80运动方向的力，反之，往复活塞80将对偏心转子70施加一个反作用力-f2，该反作用力-f2形成阻碍偏心转子70转动的阻力，从而增大了压缩机的能耗；

二、由于现有的往复活塞80均采用片状结构，在偏心转子70高速转动的情况下，会产生较大的上述力f2，在这种情况下，片状结构的往复活塞80由于强度较低，在使用过程中往往很难承受垂直于其表面较大压力的顶压，出现变形甚至损坏情况的几率较大，使用寿命也较短；

三、由于片状结构的往复活塞80与偏心转子70表面的接触部分尺寸有限，因此，在其二者接触的位置设置密封结构的难度较大，不利于压缩机的密封；

四、在压气过程中，往复活塞80从偏心转子70表面划过时，偏心转子70的回转半径逐渐增大，即往复活塞80还受到偏心转子70的坡面阻力，这也会在一定程度上增加了压缩机的能耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种压缩机，其能够有效的降低压缩机的能耗。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

压缩机，包括，

缸体，该缸体的内腔呈圆柱筒状，缸体上设置有一活塞槽，该活塞槽包括枢接端、与枢接端相对的滑动弧面以及位于枢接端和滑动弧面之间并开设在缸体内壁上的开口；

位于缸体内腔中且外周缘面的径向截面呈圆形的偏心转子，该偏心转子的转动轴线与缸体内腔的中心轴重合，偏心转子外周缘面具有一个与缸体内壁密闭且滑动配合的密封部；

嵌置在活塞槽中且能够由活塞槽的开口转出的摇摆活塞，该摇摆活塞包括与枢接端转动配合的转动部、与转动部相对的自由端以及位于自由端靠近缸体内腔一侧的贴合端，自由端与滑动弧面密闭且滑动配合，贴合端与偏心转子的外周缘面密闭且滑动配合；摇摆活塞上位于贴合端的两侧分别形成靠近转动部的第一表面和远离转动部的第二表面；

弹性元件，其用于提供一个将摇摆活塞朝向缸体内腔一侧顶压并使贴合端与偏心转子的外周缘面贴合的弹性应力；

进气通道，该进气通道用于将第二表面与密封端部之间界定的缸体内腔与外界环境连通；

出气通道，该出气通道用于将第一表面与密封端之间界定的缸体内腔与一压缩气体储存腔室连通。

进气通道和出气通道均开设在缸体上并分别位于活塞槽的两侧，进气通道位于缸体靠近第二表面的位置，出气通道位于缸体靠近第一表面的位置。

进气通道开设在缸体上靠近第二表面的位置，出气通道包括由摇摆活塞的第一表面延伸至摇摆活塞靠近活塞槽一侧表面的导气孔、以及由活塞槽的底壁延伸至缸体外表面的出气孔。

弹性元件为一设置在摇摆活塞靠近活塞槽一侧表面和活塞槽底壁之间的弹簧。

枢接端与转动部通过一转轴转动连接，弹性元件为一套接在转轴上的扭簧，该扭簧的一端抵接于活塞槽的底壁、另一端抵接于摇摆活塞。

偏心转子包括一滚筒以及固定在滚筒内壁的传动轴。

出气通道内设置有一单向阀，该单向阀仅能够供气体从缸体内腔进入压缩气体储存腔室。

本发明的有益效果在于：

相比于现有技术，本发明的压缩机采用摇摆活塞，且摇摆活塞枢接在活塞槽内部，其与缸体是转动配合的，偏心转子在顶压摇摆活塞的自由端时，摇摆活塞的自由端是沿一个呈弧线的轨迹摆动的，在这种情况下，偏心转子顶压于摇摆活塞上的压力不会产生一个使摇摆活塞顶压缸体的分力，也就使摇摆活塞不会对偏心转子施加于偏心转子转动方向相反的作用力，也就是说偏心转子对摇摆活塞的施加的作用力全部用于克服弹性元件的弹性应力使摇摆活塞的摆动，摇摆活塞也不会受到较大的顶压，既能够降低压缩机的能耗，由能够提高摇摆活塞的使用寿命，同时，摇摆活塞不同于现有的片状往复活塞，其具有较高的强度，进一步的提高了压缩机的使用寿命。此外，由于摇摆活塞是沿一个弧形轨迹在缸体的径向摆动的，因此，能够降低摇摆活塞受到偏心转子的坡面阻力，进一步的降低了压缩机的能耗。此外，摇摆活塞与偏心转子接触的部分可以被设置成具有较大的尺寸，这有利于在摇摆活塞的贴合端与偏心转子圆周表面接触部位设置密封结构，提高压缩机的密封性能。

附图说明

图1为现有活塞式偏心压缩机的结构示意图；

图2为本发明压缩机的结构示意图；

图3为图2所示压缩机的一种使用状态示意图；

图4为图2所示压缩机的另一种使用状态示意图；

图5为本发明压缩机的另一种结构形式；

其中：10、缸体；11、活塞槽；111、枢接端；112、滑动弧面；113、底壁；12、进气口；13、出气孔；14、出气口；20、偏心转子；21、传动轴；22、滚筒；23、密封部；30、摇摆活塞；31、转动部；32、弧形面；33、外侧面；34、内侧面；35、贴合端；36、导气孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图2所示，为本发明的一种压缩机，其包括缸体10、偏心转子20、摇摆活塞30以及弹性元件（图未示），其中，缸体10的内腔呈圆柱筒状，缸体10上设置有一活塞槽11，该活塞槽11包括枢接端111、与枢接端111相对的滑动弧面112以及位于枢接端111和滑动弧面112之间并且开设在缸体10内壁上的开口；其中，枢接端111为一半圆形的凹槽结构，滑动弧面112延伸轨迹所形成的弧形线条的圆心与枢接端111半圆形的圆心重合。

偏心转子20位于缸体10的内腔中，该偏心转子20的外周缘面的径向截面呈圆形，偏心转子20的转动轴线与缸体10内腔的中心轴重合，偏心转子20的外周缘面具有一个与缸体10内壁密闭且滑动配合的密封部23，当偏心转子20绕缸体10内腔的中心轴线转动时，密封部23贴合在缸体10的内壁上，并且能够顺延缸体10的内壁滑动；偏心转子20可以是由一个滚筒22和一个固定在滚筒22内部的传动轴21组成，上述的密封部23位于滚筒22的外表面，该密封部23具体是位于滚筒22的圆心和传动轴21的圆心的连线与滚筒22远离传动轴21圆心的表面相交的位置。

摇摆活塞30嵌置在活塞槽11中，其能够绕活塞槽11的枢接端111圆心相对于活塞槽11转动，即能够在一完全嵌置在活塞槽11内部的位置和一从活塞槽11的开口转出的位置之间转动，具体的是，摇摆活塞30包括转动部31、与转动部31相对的自由端，以及位于自由端上靠近缸体10内腔一侧的贴合端35，其中，转动部31的形状与枢接端111的形状匹配，其嵌置在枢接端111中，自由端上与转动部31相对的弧形面32与滑动弧面112的形状匹配，在自由端绕枢接端111转动时，弧形面32与顺延滑动弧面112滑动，并且弧形面32与滑动弧面112密闭配合；贴合端35则是与偏心转子20的滚筒22的圆周表面密闭且滑动配合；在贴合端35的两侧为上述的弧形面32以及摇摆活塞30的内侧面34。

弹性元件可以是一弹簧，该弹簧被设置在摇摆活塞30的外侧面33（即靠近活塞槽11一侧的表面）和活塞槽11的底壁113之间，在压缩机工作时，该弹簧始终对摇摆活塞30的自由端施加一个向着缸体10内部的弹性应力，从而使贴合端35与滚筒22的圆周表面之间产生一个相互顶压的压力，确保贴合端35与滚筒22的圆周表面是密闭配合的。上述的枢接端111和转动部31也可以是利用一个转轴转动的连接在一起，在此种情况下，弹性元件可以是一套在转轴上的扭簧，该扭簧的一端抵接在活塞槽11的底壁113上、另一端抵接在摇摆活塞30上。总之，弹性元件还可以是其他的具有弹性的部件，只要能够对摇摆活塞30的自由端施加一个始终朝向缸体10内侧的弹性应力，以保证贴合端35与滚筒22的圆周表面密闭配合即可。

上述的压缩机还包括有进气通道和出气通道，其中，进气通道为设置在缸体10上将缸体10的内腔与外界环境连通的进气口12，出气通道包括有由摇摆活塞30的内侧面34延伸至摇摆活塞30的外侧面33的导气孔36、以及由活塞槽11的底壁113延伸至缸体10外表面的出气孔13，导气孔36将缸体10的内腔与活塞槽11连通，出气孔13则是将活塞槽11将一压缩气体储存腔室连通，如此出气通道实际上是将外界的压缩气体储存室和缸体10的内腔连通；上述的进气通道在压缩机运行时，将外界环境中的空气导入缸体10的内腔，出气通道在压缩机运行时，将导入缸体10内腔的空气压缩并充入压缩气体储存腔室中，进气通道实际上是用于将摇摆活塞30的弧形面32与密封部23之间界定的缸体10内腔与外界环境连通，出气通道则是用于将摇摆活塞30的内侧面34与密封部23之间界定的缸体10内腔与压缩气体储存腔室连通，参见图1所示压缩机的运行状态可以看出，上述的密封部23转动到缸体10内壁与活塞槽11相对一侧的位置时，密封部23、缸体10内壁、滚筒22圆周表面以及弧形面32共同围成了一个吸气腔室，进气口12位于缸体10内壁上靠近弧形面32的位置并将吸气腔室与外界环境连通，此时，密封部23、缸体10内壁、滚筒22圆周表面以及内侧面34共同围成一个压气腔室，导气孔36与该压气腔室连通。

本发明的压缩机在工作时，偏心转子20在缸体10的内腔中顺时针转动，参见图3，当偏心转子20上的密封部23顺时针转动并恰好越过进气口12并继续转动的过程中，密封部23、缸体10内壁、滚筒22圆周表面以及弧形面32共同围成的腔室A的体积逐渐增大，外界的空气会顺延进气口12逐渐的进入该腔室A中，参见图4，当偏心转子20上的密封部23转动至靠近活塞槽11枢接端111的位置时，腔室A的体积增大到最大，压缩机完成吸气过程，此时，偏心转子20上的密封部23顺时针继续转动并恰好越过进气口12的位置并继续转动的过程中，即在如图3所示的状态下密封部23继续顺时针转动的过程中，密封部23、缸体10内壁、滚筒22圆周表面以及内侧面34共同围成的腔室B的体积逐渐减小，腔室B中的气体顺延导气孔36、活塞槽11以及出气孔13进入到压缩气体储存腔室中，当密封部23再次转动到图4所示的位置时，压缩机完成压气动作；同时，需要说明的是，在上述压缩机压气过程中，腔室B中的气体被逐渐压出的同时，腔室B逐渐的吸入外界环境中的空气，也就是说，偏心转子20每转动一圈，压缩机完成一次压气动作和吸气动作。

在上述压缩机工作时，摇摆活塞30枢接在活塞槽11内部，其与缸体10是转动配合的，偏心转子20在顶压摇摆活塞30的自由端时，摇摆活塞30的自由端是沿一个呈弧线的轨迹摆动的，在这种情况下，偏心转子20顶压于摇摆活塞30上的压力不会产生一个使摇摆活塞30顶压缸体10的分力，也就使摇摆活塞30不会对偏心转子20施加于偏心转子20转动方向相反的作用力，也就是说偏心转子20对摇摆活塞30的施加的作用力全部用于克服弹性元件的弹性应力使摇摆活塞30的摆动，摇摆活塞30也不会受到较大的顶压，既能够降低压缩机的能耗，由能够提高摇摆活塞30的使用寿命，同时，摇摆活塞30不同于现有的片状往复活塞，其具有较高的强度，进一步的提高了压缩机的使用寿命。此外，由于摇摆活塞30是沿一个弧形轨迹在缸体10的径向摆动的，因此，能够降低摇摆活塞30受到偏心转子20的坡面阻力，进一步的降低了压缩机的能耗。此外，摇摆活塞30与偏心转子20接触的部分可以被设置成具有较大的尺寸，这有利于在摇摆活塞30的贴合端35与偏心转子20圆周表面接触部位设置密封结构，提高了压缩机的密封性能。

相比于现有的片状结构的直线往复运动的活塞，在本发明摇摆活塞与片状活塞质量相同、且片状活塞和本发明的摇摆活塞沿径向往复运动的行程也相同、并且偏心转子的转速相同的情况下，摇摆活塞转动所需要的转动动能相比于片状活塞沿直线往复运动所需要的平动动能要小得多，即采用了摇摆活塞结构的压缩机相比于传统的片状往复运动活塞的压缩机具有相对较小的能耗。

在这里，需要指出的是，上述的出气通道是设置在摇摆活塞30上，在本发明中，还可以是将出气通道设置在缸体10上，参见图5所示，作为进气通道的进气口12和作为出气通道的出气口14分别位于活塞槽11的两侧，其中，进气口12被设置在缸体10靠近弧形面32的位置处，出气口14则是被设置在缸体10靠近内侧面34的位置处，当然，在此种结构中，为了避免活塞槽11内部压力与缸体10内腔压力的差值对摇摆活塞30造成影响，可以在缸体10上开设有一个将活塞槽11与外界环境连通的连通孔。

此外，为了避免气体回流，可以是在出气通道内设置有一单向阀，该单向阀仅能够用于供气体从缸体10的内腔进入压缩气体储存腔室。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.压缩机，其特征在于，包括，

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，进气通道和出气通道均开设在缸体上并分别位于活塞槽的两侧，进气通道位于缸体靠近第二表面的位置，出气通道位于缸体靠近第一表面的位置。

3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于，进气通道开设在缸体上靠近第二表面的位置，出气通道包括由摇摆活塞的第一表面延伸至摇摆活塞靠近活塞槽一侧表面的导气孔、以及由活塞槽的底壁延伸至缸体外表面的出气孔。

4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，弹性元件为一设置在摇摆活塞靠近活塞槽一侧表面和活塞槽底壁之间的弹簧。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，枢接端与转动部通过一转轴转动连接，弹性元件为一套接在转轴上的扭簧，该扭簧的一端抵接于活塞槽的底壁、另一端抵接于摇摆活塞。

6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，偏心转子包括一滚筒以及固定在滚筒内壁的传动轴。

7.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，出气通道内设置有一单向阀，该单向阀仅能够供气体从缸体内腔进入压缩气体储存腔室。