CN104912770B - 基于实现同步运动的自由活塞压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实现同步运动的自由活塞压缩机，储气箱连接有缓冲气缸和压缩机气缸，储气箱中设置有动力气缸，动力气缸设置在缓冲气缸和压缩机气缸中，动力气缸中设置有动力活塞，动力活塞连接有活塞杆，活塞杆连接有缓冲活塞和压缩机活塞，缓冲活塞设置在缓冲气缸中，压缩机活塞设置在压缩机气缸中；压缩机气缸设置有吸气阀一和排气阀一，动力气缸设置有齿轮，齿轮中设置有齿轮轴，齿轮轴与动力气缸固定，齿轮上设置有齿条，齿条与齿轮啮合，齿条与活塞杆固定；动力气缸设置有吸气孔和排气孔。该自由活塞压缩机对动的活塞组能够做到质量完全相等，机器运转时的惯性力完全平衡，承载力大，实现行程的精确控制。

Description

基于实现同步运动的自由活塞压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机，尤其是涉及一种基于实现同步运动的自由活塞压缩机。

背景技术

压缩机，将低压气体提升为高压气体的一种从动的流体机械。是制冷系统的心脏，它从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝（放热）→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。压缩机分活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机等。活塞压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 (启动器和热保护器) 及冷却系统组成。冷却方式有油冷和自然冷却两种。一般家用冰箱和空调器的压缩机是以单相交流电作为电源，它们的结构原理基本相同。两者使用的制冷剂有所不同。压缩比是压力差的一种技术表示方式，其含义为高压侧绝对压力除以低压侧的绝对压力。压缩比的计算必须采用绝对压力值。为了避免使压缩比计算值出现负值，计算压力比时必须采用绝对压力，而不是表压力。采用绝对压力值才能使压缩比计算值为正值，这样才有意义。制冷和空调行业中采用的压缩机有5大类型：往复式、螺杆式、回转式、涡旋式和离心式，其中往复式是小型和中型商用制冷系统中应用最多的一种压缩机。螺杆式压缩机主要用于大型商用和工业系统。回转式压缩机、涡旋式压缩机和往复式压缩机主要用于家用和小容量商用空调装置，离心式压缩机则广泛用于大型楼宇的空调系统。传统的压缩机的结构复杂，机械效率低，活塞组质量不相等，机器运转时的惯性力不能平衡，需要配置笨重的基础，而且承载力小，行程控制的误差大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有压缩机的结构复杂，机械效率低，活塞组质量不相等，机器运转时的惯性力不能平衡，需要配置笨重的基础，而且承载力小，行程控制的误差大的问题，设计了一种基于实现同步运动的自由活塞压缩机，该自由活塞压缩机对动的活塞组能够做到质量完全相等，机器运转时的惯性力完全平衡，不需要配置笨重的基础，承载力大，实现行程的精确控制，解决了现有压缩机的结构复杂，机械效率低，活塞组质量不相等，机器运转时的惯性力不能平衡，需要配置笨重的基础，而且承载力小，行程控制的误差大的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于实现同步运动的自由活塞压缩机，包括内部中空且密封的储气箱，所述储气箱的对称两端分别连接有缓冲气缸和压缩机气缸，储气箱中设置有动力气缸，动力气缸的两端分别穿过储气箱后设置在对应的缓冲气缸和压缩机气缸中，动力气缸中设置有两个动力活塞，动力活塞的外壁均与动力气缸的内壁无缝接触，动力活塞相互远离的一端均连接有活塞杆，其中一根活塞杆连接有缓冲活塞，缓冲活塞设置在缓冲气缸中且与缓冲气缸的内壁无缝接触，另一根活塞杆连接有压缩机活塞，压缩机活塞设置在压缩机气缸中且与压缩机气缸的内壁无缝接触；储气箱的外壁上固定有燃料喷嘴，燃料喷嘴穿过储气箱后与动力气缸内部连通；压缩机气缸远离动力气缸的外壁上设置有吸气阀一和排气阀一，吸气阀一和排气阀一均穿透压缩机气缸的壁面，吸气阀一和排气阀一均设置在压缩机活塞的面积范围内；动力气缸的外壁上设置有齿轮，齿轮中设置有齿轮轴，齿轮轴穿过齿轮后与动力气缸的中心固定，齿轮上设置有两根齿条，齿条均与齿轮啮合，齿轮设置在两根齿条之间，每一根齿条分别与其中一根活塞杆固定；动力气缸的外壁上设置有吸气孔和排气孔，吸气孔和排气孔两端均与动力气缸的内部和储气箱连通，齿轮设置在吸气孔和排气孔之间。

所述储气箱和压缩机气缸连接的侧壁上设置有若干个排气阀二，排气阀二的两端分别与储气箱和压缩机气缸连通，动力气缸设置在排气阀二围绕构成的区域内部；所述压缩机气缸的侧壁上设置有若干个吸气阀二，吸气阀二穿透压缩机气缸的侧壁，吸气阀二设置在压缩机活塞和动力活塞之间。

所述动力气缸的外壁上设置有放气管，放气管一端与动力气缸的内部连通，另一端穿过储气箱后设置在储气箱外部。

所述压缩机气缸远离动力气缸的外壁上固定有吸气管和排气管，吸气阀一的一端设置在吸气管的端口中，排气阀一的一端设置在排气管的端口中。

综上所述，本发明的有益效果是：该自由活塞压缩机对动的活塞组能够做到质量完全相等，机器运转时的惯性力完全平衡，不需要配置笨重的基础，承载力大，实现行程的精确控制，解决了现有压缩机的结构复杂，机械效率低，活塞组质量不相等，机器运转时的惯性力不能平衡，需要配置笨重的基础，而且承载力小，行程控制的误差大的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1—缓冲气缸；2—缓冲活塞；3—缓冲活塞杆；4—动力活塞一；5—固定螺钉；6—齿条一；7—燃料喷嘴；8—动力气缸；9—排气阀二；10—压缩机气缸；11—吸气阀二；12—压缩机活塞；13—吸气管；14—吸气阀一；15—压缩活塞杆；16—排气阀一；17—排气管；18—动力活塞二；19—放气管；20—排气孔；21—储气箱；22—齿轮；23—吸气孔；24—齿轮轴；25—齿条二。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

如图1所示，基于实现同步运动的自由活塞压缩机，包括内部中空且密封的储气箱21，所述储气箱21的对称两端分别连接有缓冲气缸1和压缩机气缸10，储气箱21中设置有动力气缸8，动力气缸8的两端分别穿过储气箱21后设置在对应的缓冲气缸1和压缩机气缸10中，动力气缸8中设置有两个动力活塞，动力活塞的外壁均与动力气缸8的内壁无缝接触，动力活塞相互远离的一端均连接有活塞杆，其中一根活塞杆连接有缓冲活塞2，缓冲活塞2设置在缓冲气缸1中且与缓冲气缸1的内壁无缝接触，另一根活塞杆连接有压缩机活塞12，压缩机活塞12设置在压缩机气缸10中且与压缩机气缸10的内壁无缝接触；储气箱21的外壁上固定有燃料喷嘴7，燃料喷嘴7穿过储气箱21后与动力气缸8内部连通；压缩机气缸10远离动力气缸8的外壁上设置有吸气阀一14和排气阀一16，吸气阀一14和排气阀一16均穿透压缩机气缸10的壁面，吸气阀一14和排气阀一16均设置在压缩机活塞12的面积范围内；动力气缸8的外壁上设置有齿轮22，齿轮22中设置有齿轮轴24，齿轮轴24穿过齿轮22后与动力气缸8的中心固定，齿轮22上设置有两根齿条，齿条均与齿轮22啮合，齿轮22设置在两根齿条之间，每一根齿条分别与其中一根活塞杆固定；动力气缸8的外壁上设置有吸气孔23和排气孔20，吸气孔23和排气孔20两端均与动力气缸8的内部和储气箱21连通，齿轮22设置在吸气孔23和排气孔20之间；所述储气箱21和压缩机气缸10连接的侧壁上设置有若干个排气阀二9，排气阀二9的两端分别与储气箱21和压缩机气缸10连通，动力气缸8设置在排气阀二9围绕构成的区域内部；所述压缩机气缸10的侧壁上设置有若干个吸气阀二11，吸气阀二11穿透压缩机气缸10的侧壁，吸气阀二11设置在压缩机活塞12和动力活塞之间。为了方便描述，将两个动力活塞分别命名为动力活塞一4和动力活塞二18，两个活塞杆分别命名为压缩活塞杆15和缓冲活塞杆3，压缩活塞杆15的两端分别与压缩机活塞12和动力活塞二18连接，缓冲活塞杆3的两端分别与动力活塞一4和缓冲活塞2连接，两根齿条分别命名为齿条一6和齿条二25，齿条一6和齿条二25均与齿轮22啮合，齿条一6通过固定螺钉5与缓冲活塞杆3固定，齿条二25通过固定螺钉5与压缩活塞杆15固定，电机作为压缩机的动力提供装置，这是现有的技术，通过吸气阀二11吸气，同时缓冲气缸1中的空气也受到压缩，使得齿轮22转动，齿条一6和齿条二25啮合移动，缓冲活塞2和压缩机活塞12向着对应的缓冲气缸1和压缩机气缸10运行，行程终了时，动力活塞一4和动力活塞二18分别先后打开吸气孔23和排气孔20，储气箱21中的压缩空气进入动力气缸8进行充气过程。回复行程时，压缩机气缸10通过吸气阀一14吸气，压缩机气缸10内的空气受到压缩并通过排气阀二9输入储气箱21，而动力气缸8中的空气受到压缩。在这种结构中，动力活塞一4和动力活塞二18是靠缓冲气缸1中积蓄的压缩空气能量与压缩机气缸1余隙容积中的压缩空气作用下回复的。当回复行程终了时，燃料经燃料喷嘴喷7入动力气缸8着火燃烧，然后在动力气8中进行着二冲程、直流换气的压燃式发动机的工作过程。本压缩机采用齿轮22和齿条啮合的结构作为保持压缩活塞杆15和缓冲活塞杆3同步运行的装置，齿轮22和齿条啮合的机构承载力大，传动精度高，实现行程的精确控制，最终实现对动的活塞组能够做到质量完全相等，机器运转时的惯性力完全平衡，不需要配置笨重的基础，承载力大，实现行程的精确控制，解决了现有压缩机的结构复杂，机械效率低，活塞组质量不相等，机器运转时的惯性力不能平衡，需要配置笨重的基础，而且承载力小，行程控制的误差大的问题。

所述动力气缸8的外壁上设置有放气管19，放气管19一端与动力气缸8的内部连通，另一端穿过储气箱21后设置在储气箱21外部。当出现意外事故时，压缩机的工作停止，需要将动力气缸8中残存的高压气体排出，这时放气管19的作用就体现出来，一般情况下放气管19是切断关闭的，在发生意外情况而且动力机构关闭的情况下才使用放气管19，作为动力气缸8的泄压管道。

所述压缩机气缸10远离动力气缸8的外壁上固定有吸气管13和排气管17，吸气阀一14的一端设置在吸气管13的端口中，排气阀一16的一端设置在排气管17的端口中。为了能够保证吸气阀一14吸入气体过程中吸气更加稳定，并且吸气的效率能够达到最佳，所以设置了吸气管13，对于稳定气流和防止杂质进入起到保护吸气阀一14作用；为了能够保证排气阀一16排出气体过程中排气更加稳定，并且排气的效率能够达到最佳，设置了排气管17，能够将排气阀一16排出的气流保持稳定，防止造成气流溅射，出现安全事故。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术、方法实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于实现同步运动的自由活塞压缩机，其特征在于：包括内部中空且密封的储气箱（21），所述储气箱（21）的对称两端分别连接有缓冲气缸（1）和压缩机气缸（10），储气箱（21）中设置有动力气缸（8），动力气缸（8）的两端分别穿过储气箱（21）后设置在对应的缓冲气缸（1）和压缩机气缸（10）中，动力气缸（8）中设置有两个动力活塞，动力活塞的外壁均与动力气缸（8）的内壁无缝接触，动力活塞相互远离的一端均连接有活塞杆，其中一根活塞杆连接有缓冲活塞（2），缓冲活塞（2）设置在缓冲气缸（1）中且与缓冲气缸（1）的内壁无缝接触，另一根活塞杆连接有压缩机活塞（12），压缩机活塞（12）设置在压缩机气缸（10）中且与压缩机气缸（10）的内壁无缝接触；储气箱（21）的外壁上固定有燃料喷嘴（7），燃料喷嘴（7）穿过储气箱（21）后与动力气缸（8）内部连通；压缩机气缸（10）远离动力气缸（8）的外壁上设置有吸气阀一（14）和排气阀一（16），吸气阀一（14）和排气阀一（16）均穿透压缩机气缸（10）的壁面，吸气阀一（14）和排气阀一（16）均设置在压缩机活塞（12）的面积范围内；动力气缸（8）的外壁上设置有齿轮（22），齿轮（22）中设置有齿轮轴（24），齿轮轴（24）穿过齿轮（22）后与动力气缸（8）的中心固定，齿轮（22）上设置有两根齿条，齿条均与齿轮（22）啮合，齿轮（22）设置在两根齿条之间，每一根齿条分别与其中一根活塞杆固定；动力气缸（8）的外壁上设置有吸气孔（23）和排气孔（20），吸气孔（23）和排气孔（20）两端均与动力气缸（8）的内部和储气箱（21）连通，齿轮（22）设置在吸气孔（23）和排气孔（20）之间；所述储气箱（21）和压缩机气缸（10）连接的侧壁上设置有若干个排气阀二（9），排气阀二（9）的两端分别与储气箱（21）和压缩机气缸（10）连通，动力气缸（8）设置在排气阀二（9）围绕构成的区域内部；所述压缩机气缸（10）的侧壁上设置有若干个吸气阀二（11），吸气阀二（11）穿透压缩机气缸（10）的侧壁，吸气阀二（11）设置在压缩机活塞（12）和动力活塞之间；所述动力气缸（8）的外壁上设置有放气管（19），放气管（19）一端与动力气缸（8）的内部连通，另一端穿过储气箱（21）后设置在储气箱（21）外部。

2.根据权利要求1所述的基于实现同步运动的自由活塞压缩机，其特征在于：所述压缩机气缸（10）远离动力气缸（8）的外壁上固定有吸气管（13）和排气管（17），吸气阀一（14）的一端设置在吸气管（13）的端口中，排气阀一（16）的一端设置在排气管（17）的端口中。