CN105673489A - 球形压缩机 - Google Patents

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CN105673489A CN201610246616.6A CN201610246616A CN105673489A CN 105673489 A CN105673489 A CN 105673489A CN 201610246616 A CN201610246616 A CN 201610246616A CN 105673489 A CN105673489 A CN 105673489A
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Abstract

本专利公开了一种球形压缩机,缸体(2)与缸盖(1)组合形成球形内腔,选取在活塞轴(301)与活塞(3)连接处或者转盘轴(501)与转盘(5)的连接处的其中一处设置滑槽摆动机构,驱动转盘轴(501)转动,使活塞(3)通过活塞滑槽(303)沿活塞轴滑靴(305)的两侧面相对活塞轴孔(105)的轴线摆动,或者使转盘(5)通过转盘滑槽(503)沿转盘轴滑靴(504)的两侧面相对转盘轴孔(201)的轴线摆动,从而在球形内腔中形成容积交替变化的V1工作室(1001)和V2工作室(1002);本专利的优点是零件数量少、机构运动无死点、运行效率高。

Description

球形压缩机
技术领域
本发明专利涉及一种球形压缩机。
背景技术
球形压缩机是近年来新发明的一种全新结构的变容式机构,其优点是无进/排气阀、运动件少、振动小、机械效率高、密封可靠等,球形压缩机在近年来的应用研发中得到了不断地发展和完善,并取得了多项专利,如专利号是03114505.1(专利名称是“一种用于压缩机的变容式机构”)、200610104569.8(专利名称是“能实现多级压缩的球形压缩机”)和201010264211.8(专利名称是“一种用于球形压缩机的铰链密封自动补偿机构”)的中国专利;球形压缩机可广泛应用于气体压缩机、冰箱及制冷空调压缩机、泵类机械等各种领域,以球形压缩机为基础的各种动力机械正在进行产业化之中。
由于现有球形压缩机活塞的旋转是通过偏心主轴提供动力,当主轴旋转到转盘轴线与活塞轴线重合时,主轴作用在转盘上的合力与活塞和转盘的轴线垂直相交,使活塞绕活塞轴线旋转的扭矩为零,无法使活塞旋转,从而导致机构卡滞,这是机构的运动死点。专利号是201410100390.X、专利名称是“一种球形压缩机转子防卡死机构”的中国专利就是为解决球形压缩机死点位置卡死问题而发明的,具体是在转盘轴上增加销座,销座上设置有导向套,在缸体座球面或者缸体下球面上设置凹形滑道,凹形滑道分布在转盘转动过程中导向套在所对应的缸体座球面或者缸体下球面的滑动轨迹上;当转盘自转的扭矩为零的瞬间,主轴驱动转盘时,导向套与凹形滑道产生的接触力仍可以使转盘继续保持运动,从而使转盘不易卡滞,从根本上解决了球形压缩机机构运动的死点问题,但是,凹形滑道需要高精度才能保证导向套与凹形滑道良好的配合,而且防卡死机构运动过程中需要设置冷却机构防止导向套与凹形滑道摩擦产生发热,增加了制造和运行成本。
发明内容
本发明的目的就是设计一种新型的球形压缩机,对原有的球形压缩机进行重新设计,使球形压缩机在结构上成为无死点机构。
本发明的技术方案是,球形压缩机,它包括:
缸体,该缸体具有半球形内腔,在缸体上设置有贯通缸外的转盘轴孔;
缸盖,该缸盖具有半球形内腔,该缸盖与所述缸体组合在一起形成球形内腔,在该缸盖的内球面上设置有进气通道、排气通道及活塞轴孔,缸盖上的进气通道和排气通道分别布置在垂直于活塞轴孔轴线的环形空间内,进气通道和排气通道分别与缸盖上连通缸外的进气孔和排气孔连通;
活塞,该活塞具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座,所述活塞球形顶面与所述球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合;所述活塞销座为半圆柱结构,半圆柱的中部有凹槽,在半圆柱的中心轴线上有贯通的活塞销孔;
转盘,该转盘具有在其上部与活塞销座相对应的转盘销座;该转盘上部和下端面之间的外周面为转盘球面,转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合;所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽,中部为凸起的半圆柱,在半圆柱的中心轴线上设置有贯通的转盘销孔;
中心销,该中心销插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链,柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合;
其中,所述活塞轴孔和转盘轴孔的轴线都通过所述球形内腔的球心,活塞轴孔和转盘轴孔的轴线夹角为α;在转盘的下端设置有与缸体上转盘轴孔相配的转盘轴,在活塞的球形顶面设置有与缸盖上活塞轴孔相配的活塞轴;选取在活塞轴与活塞连接处或者转盘轴与转盘的连接处的其中一处设置滑槽摆动机构,在活塞轴与活塞连接处的滑槽摆动机构使活塞沿滑槽滑动面相对活塞轴孔的轴线摆动,在转盘轴与转盘连接处的滑槽摆动机构使转盘沿滑槽滑动面相对转盘轴孔的轴线摆动,摆动的角度为2α;驱动转盘轴转动,活塞和转盘绕中心销相对摆动,在所述转盘的上端面、所述活塞的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的V1工作室和V2工作室;
进一步的,在活塞的球形顶面上设置有开口向上的活塞滑槽,活塞滑槽在中心销的轴线和缸盖上的活塞轴孔的轴线所在的平面上为扇形面,扇形的圆心在活塞球形表面的球心,扇形以缸盖上的活塞轴孔的轴线为对称,扇形角不小于4α;活塞轴插入活塞轴孔中并可绕活塞轴孔的轴线转动,在活塞轴与活塞的球形顶面连接的一端固定设置一活塞轴滑靴,活塞轴滑靴的两侧面与活塞滑槽的两侧面贴合并沿活塞滑槽的两侧面滑动,活塞上的活塞滑槽和活塞轴上的活塞轴滑靴形成所述滑槽摆动机构;转盘轴与转盘的下端中心固定连接,转盘轴插入缸体上的转盘轴孔与缸体形成旋转副;
进一步的,在转盘的下端设置有开口向下的转盘滑槽,转盘滑槽在中心销的轴线和缸体上转盘轴孔的轴线所在的平面上为扇形面,扇形的圆心在转盘球面的球心,扇形以缸体上的转盘轴孔的轴线为对称,扇形角不小于4α;转盘轴插入缸体上的转盘轴孔中并可绕转盘轴孔的轴线转动,在转盘轴与转盘下端连接的一端固定设置一转盘轴滑靴,转盘轴滑靴的两侧面与转盘滑槽的两侧面贴合并沿转盘滑槽的两侧面滑动,转盘上的转盘滑槽和转盘轴上的转盘轴滑靴形成所述滑槽摆动机构;活塞轴与活塞球形顶面中央固定连接,活塞轴插入缸盖上的活塞轴孔与缸盖形成旋转副;转盘轴旋转驱动转盘旋转,转盘通过柱面铰链带动活塞运动,活塞的运动是绕活塞轴孔的轴线的转动以及相对转盘绕中心销的摆动,转盘通过转盘滑槽以缸体上的转盘轴孔的轴线为对称沿中心销的轴线方向往复摆动,转盘沿中心销的轴线往复摆动的单侧摆动角度为2α;
进一步的,所述活塞上包含一活塞镶块,活塞镶块为两侧厚中间薄的扇形块结构,镶嵌在活塞的活塞销座中部凹槽中,活塞镶块内圆柱面形状与转盘凸起的半圆柱面形状相适配形成密封动配合,活塞镶块凸起的顶面为与活塞的活塞销座凹槽底面相适配的外圆柱面,活塞镶块的两侧面与活塞两侧面平齐,活塞镶块的两端面与活塞销座中部凹槽的两侧壁形成密封动配合;
进一步的,在转盘轴与缸体上的转盘轴孔配合的部分内侧设置有密封圈,在配合部分的端部设置有轴承,在活塞轴与缸盖上的活塞轴孔配合的部分设置有活塞轴套;
进一步的,转盘轴伸出缸体外与动力机构连接作为压缩机的动力输入端;
进一步的,活塞轴从缸盖上的活塞轴孔伸出后与动力机构连接作为压缩机的动力输入端。
本发明的优点是:
1、本专利所述球形压缩机为无死点机构;
2、本专利所述球形压缩机的结构简单,零件数量少,要求加工精度低;
3、没有过死点机构摩擦发热所带来的功耗损失,不需要设置专门的冷却机构;
4、可广泛用于制冷压缩机、空调压缩机、空压机、泵类机械。
附图说明
图1:本发明第一个实施例结构示意图;
图2:图1中A-A剖视图;
图3:图1中B-B剖视图;
图4:本发明第一个实施例缸盖结构示意图;
图5:图4中C-C剖视图;
图6:图4中D-D剖视图;
图7:本发明第一个实施例缸体结构示意图;
图8:图7中E-E剖视图;
图9:本发明第一个实施例活塞结构示意图;
图10:图9中I-I剖视图;
图11:图10中F-F剖视图;
图12:本发明第一个实施例转盘结构示意图;
图13:本发明第一个实施例活塞轴结构示意图;
图14:活塞镶块结构示意图;
图15:本发明第二个实施例结构示意图;
图16:图15中G-G剖视图;
图17:图15中H-H剖视图;
图18:本发明第二个实施例活塞结构示意图;
图19:本发明第二个实施例转盘结构示意图;
图20:图19中M-M剖视图;
图21:本发明第二个实施例转盘轴结构示意图;
图中:1-缸盖;2-缸体;3-活塞;4-中心销;5-转盘;6-活塞轴套;7-密封圈;8-轴承;
101-进气孔;102-排气孔;103-进气通道;104-排气通道;105-活塞轴孔;201-转盘轴孔;301-活塞轴;302-活塞销孔;303-活塞滑槽;304-活塞镶块;305-活塞轴滑靴;501-转盘轴;502-转盘销孔;503-转盘滑槽;504-转盘轴滑靴;
1001-V1工作室;1002-V2工作室。
具体实施方式
一、第一个实施例:
图1到图14所示为本专利第一个实施例附图,如图1到图8所示,本专利所述的球形压缩机包括缸盖1、缸体2、活塞3、中心销4、转盘5等,缸体2和缸盖1具有半球形内腔,缸体2和缸盖1组合通过螺钉固定连接形成具有球形内腔的球形压缩机的机壳;在缸盖1的内球面上设置有进气通道103、排气通道104和活塞轴孔105;在缸体2上设置有贯通缸外的转盘轴孔201,转盘轴孔201的一侧与球形内腔接通,另一侧设置有轴承座,轴承座孔与转盘轴孔201同轴;活塞轴孔105和转盘轴孔201的轴线都通过所述球形内腔的球心,活塞轴孔105和转盘轴孔201的轴线夹角为α;缸盖1上的进气通道103和排气通道104设置内球面上垂直于活塞轴孔105轴线的环形空间内,缸盖1的外表面上还设置有进气孔101和排气孔102,进气孔101与进气通道103连通,排气孔102与排气通道接通;
如图9到图14所示,活塞3具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座,活塞球形顶面与缸体2和缸盖1形成的球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合;所述活塞销座为半圆柱结构,在半圆柱的轴线方向上有贯通的活塞销孔302;在活塞3下部的活塞销座上设置一开档,从而在活塞3的活塞销座上形成一扇形空腔,该活塞3的开档位于活塞销座中间并与活塞销座的活塞销孔302的轴线垂直,活塞3的开档宽度与转盘销座的半圆柱体的宽度相适配;转盘5具有在其上部与活塞销座相对应的转盘销座,在转盘5上部和下端面之间的外周面为转盘球面,转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合;所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽,中部为凸起的半圆柱,在半圆柱的中心设置有贯通的转盘销孔502;在转盘5的下端设置有与缸体2上转盘轴孔201相配的转盘轴501,在活塞3的球形顶面设置有与缸盖1上活塞轴孔105相配的活塞轴301;转盘轴501与转盘5的下端中心固定连接,转盘轴501插入缸体2上的转盘轴孔201与缸体2形成旋转副;中心销4插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链,柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合,活塞3与转盘5通过柱面铰链形成密封动连接,柱面铰链的两端与球形内腔之间形成密封动配合;
在活塞3的球形顶面上设置有开口向上的活塞滑槽303,活塞滑槽303在中心销4的轴线和缸盖1上的活塞轴孔105的轴线所在的平面上为扇形面,扇形的圆心在活塞球形表面的球心,扇形以缸盖1上的活塞轴孔105的轴线为对称,扇形角不小于4α;活塞轴301插入活塞轴孔105中并可绕活塞轴孔105的轴线转动,在活塞轴301与活塞的球形顶面连接的一端固定设置一活塞轴滑靴305,活塞轴滑靴305的两侧面与活塞滑槽303的两侧面贴合并沿活塞滑槽303的两侧面滑动,活塞3上的活塞滑槽303和活塞轴301上的活塞轴滑靴305形成滑槽摆动机构;
转盘轴501旋转驱动转盘5旋转,转盘5通过柱面铰链带动活塞3运动,活塞3的运动是绕活塞轴孔105的轴线的转动以及相对转盘5绕中心销4的摆动,同时,活塞3通过活塞滑槽303沿活塞轴滑靴305的两侧面相对缸盖1上的活塞轴孔105的轴线摆动,摆动角度为2α;活塞3绕中心销4的轴线相对转盘5摆动,在所述转盘5的上端面、所述活塞3的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的V1工作室1001和V2工作室1002;缸盖1上的进气通道103和排气通道104分别布置在垂直于活塞轴孔105轴线的环形空间内,进气通道103和排气通道104分别与缸盖1上的两个连通缸外进气孔101和排气孔102接通;通过活塞3的转动来实现进排气控制,在各工作室需要排气或进气时,相应的工作室与进气通道103或者排气通道104连通。
如图2、图3所示,本实施例中,转盘轴501伸出缸体2外与动力机构连接作为压缩机的动力输入端;在转盘轴501与缸体2上的转盘轴孔201配合的部分内侧设置有密封圈7,在配合部分的端部设置有轴承8,在活塞轴301与缸盖1上的活塞轴孔105配合的部分设置有活塞轴套6;动力机构带动转盘轴501旋转,V1工作室1001和V2工作室1002的容积不断变化,图3中V1工作室1001和V2工作室1002是极限状态下的情况,V1工作室1001为球形压缩机进气完成后的状态,所以图中V1工作室1001图示状态理论容积为最大,V2工作室1002为排气结束后的下一周期开始进气的状态,所以图中V2工作室1002图示状态理论容积为零。转盘轴501带动转盘5每旋转一周,活塞3绕活塞轴孔105的轴线旋转一周,同时,活塞3通过活塞滑槽303沿活塞轴滑靴305的两侧面相对缸盖1上的活塞轴孔105的轴线摆动一次,摆动的角度为2α;由于活塞3相对转盘5绕中心销4的轴线摆动一次,V1工作室1001和V2工作室1002即各发生一次完整的吸气或者压缩排气过程。
为了提高活塞3的加工工艺性,如图14所示,在活塞3的开档处的扇形空腔处设置一活塞镶块304,活塞镶块304与活塞3的开档尺寸相配,活塞镶块304的顶面与活塞3开档的顶面相适应,活塞镶块304的两侧面与活塞3的两侧面相适应,活塞镶块304的两端面与活塞3开档的两侧面相适应,活塞镶块304的下端是与活塞3下端活塞销孔302同轴而且半径相同的圆弧,把活塞镶块304的顶面、两端面与活塞3的开档的顶面、两侧面设置成相互匹配的平面方便加工,有利于提高加工精度和组合后的配合精度。
作为本实施例的应用延伸,活塞轴301从缸盖1上的活塞轴孔105伸出后与动力机构连接作为压缩机的动力输入端,可以从活塞轴输入动力。
在本实施例的启发下,本领域专业技术人员不需要创造性劳动即可对转盘5和缸体2作下述变形处理,同样可以达到本专利的技术效果:由于转盘5的运动是绕缸体2上转盘轴孔201轴线的转动,所以转盘球面可以变形为绕缸体2上的转盘轴孔201轴线的多种形式的回转面,回转面可以是球面、圆柱面、锥面等各种形式,缸体2的内球面也变形为与转盘5的回转面相适应的回转面,活塞销座、中心销4和转盘销座所形成的柱面铰链的两端的端面与缸体2的内表面相贴合并在活塞3和转盘5运动过程中始终形成密封动配合;为此,上述转盘5和缸体2的变形方案也受本专利保护,凡采用上述变形处理后的技术方案也落入本发明的保护范围。
二、第二个实施例:
图15到图21所示为本专利第二个实施例附图,本实施例中缸体2、缸盖1、中心销4、活塞镶块304与上述第一个实施例中的结构相同,如图15到图17所示,本实施例所述的球形压缩机包括缸盖1、缸体2、活塞3、中心销4、转盘5等,缸体2和缸盖1具有半球形内腔,缸体2和缸盖1组合通过螺钉固定连接形成具有球形内腔的球形压缩机的机壳;在缸盖1的内球面上设置有进气通道103、排气通道104和活塞轴孔105;在缸体2上设置有贯通缸外的转盘轴孔201,转盘轴孔201的一侧与球形内腔接通,另一侧设置有轴承座,轴承座孔与转盘轴孔201同轴;活塞轴孔105和转盘轴孔201的轴线都通过所述球形内腔的球心,活塞轴孔105和转盘轴孔201的轴线夹角为α;缸盖1上的进气通道103和排气通道104设置内球面上垂直于活塞轴孔105轴线的环形空间内,缸盖1的外表面上还设置有进气孔101和排气孔102,进气孔101与进气通道103连通,排气孔102与排气通道连通;
如图18到图21所示,活塞3具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座,活塞球形顶面与缸体2和缸盖1形成的球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合;所述活塞销座为半圆柱结构,在半圆柱的轴线方向上有贯通的活塞销孔302;在活塞3下部的活塞销座上设置一开档,从而在活塞3的活塞销座上形成一扇形空腔,该活塞3的开档位于活塞销座中间并与活塞销座的活塞销孔302的轴线垂直,活塞3的开档宽度与转盘销座的半圆柱体的宽度相适配;转盘5具有在其上部与活塞销座相对应的转盘销座,在转盘5上部和下端面之间的外周面为转盘球面,转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合;所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽,中部为凸起的半圆柱,在半圆柱的中心设置有贯通的转盘销孔502;在转盘5的下端设置有与缸体2上转盘轴孔201相配的转盘轴501,在活塞3的球形顶面设置有与缸盖1上活塞轴孔105相配的活塞轴301;活塞轴301与活塞3的球形顶面中央固定连接,活塞轴301插入缸体2上的转盘轴孔201与缸体2形成旋转副;中心销4插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链,柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合,活塞3与转盘5通过柱面铰链形成密封动连接,柱面铰链的两端与球形内腔之间形成密封动配合;
在转盘5的下端设置有开口向下的转盘滑槽503,转盘滑槽503在中心销4的轴线和缸体2上转盘轴孔201的轴线所在的平面上为扇形面,扇形的圆心在转盘球面的球心,扇形以缸体2上的转盘轴孔201的轴线为对称,扇形角不小于4α;转盘轴501插入缸体2上的转盘轴孔201中并可绕转盘轴孔201的轴线转动,在转盘轴501与转盘5下端连接的一端固定设置一转盘轴滑靴504,转盘轴滑靴504的两侧面与转盘滑槽503的两侧面贴合并沿转盘滑槽503的两侧面滑动,转盘5上的转盘滑槽503和转盘轴501上的转盘轴滑靴504形成所述滑槽摆动机构;活塞轴301与活塞球形顶面中央固定连接,活塞轴301插入缸盖1上的活塞轴孔105与缸盖1形成旋转副;转盘轴501旋转驱动转盘5旋转,转盘5通过柱面铰链带动活塞3运动,活塞3的运动是绕活塞轴孔105轴线的转动,转盘5的运动是绕缸体2上的转盘轴孔201的轴线的转动以及相对活塞3绕中心销4的摆动,同时,转盘5通过转盘滑槽503沿转盘轴滑靴504的两侧面相对缸体2上的转盘轴孔201的轴线摆动,摆动的角度为2α;
转盘5绕中心销4相对活塞3摆动,在所述转盘5的上端面、所述活塞3的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的V1工作室1001和V2工作室1002;缸盖1上的进气通道103和排气通道104分别布置在垂直于活塞轴孔105轴线的环形空间内,进气通道103和排气通道104分别与缸盖1上的两个连通缸外进气孔101和排气孔102接通;通过活塞3的转动来实现进排气控制,在各工作室需要排气或进气时,相应的工作室与进气通道103或者排气通道104连通。
如图16、图17所示,本实施例中,转盘轴501伸出缸体2外与动力机构连接作为压缩机的动力输入端;在转盘轴501与缸体2上的转盘轴孔201配合的部分内侧设置有密封圈7,在配合部分的端部设置有轴承8,在活塞轴301与缸盖1上的活塞轴孔105配合的部分设置有活塞轴套6;动力机构带动转盘轴501旋转,V1工作室1001和V2工作室1002的容积不断变化,图3中V1工作室1001和V2工作室1002是极限状态下的情况,V1工作室1001为球形压缩机进气完成后的状态,所以图中V1工作室1001图示状态理论容积为最大,V2工作室1002为排气结束后的下一周期开始进气的状态,所以图中V2工作室1002图示状态理论容积为零。转盘轴501带动转盘5每旋转一周,活塞3绕活塞轴孔105的轴线旋转一周,同时,转盘5通过转盘滑槽503沿转盘轴滑靴504的两侧面相对缸体2上的转盘轴孔201的轴线摆动一次,单侧摆动的角度为2α;由于转盘5相对活塞3绕中心销4的轴线摆动一次,V1工作室1001和V2工作室1002即各发生一次完整的吸气或者压缩排气过程。
为了提高活塞3的加工工艺性,如图14所示,在活塞3的开档处的扇形空腔处设置一活塞镶块304,活塞镶块304与活塞3的开档尺寸相配,活塞镶块304的顶面与活塞3开档的顶面相适应,活塞镶块304的两侧面与活塞3的两侧面相适应,活塞镶块304的两端面与活塞3开档的两侧面相适应,活塞镶块304的下端是与活塞3下端活塞销孔302同轴而且半径相同的圆弧,把活塞镶块304的顶面、两端面与活塞3的开档的顶面、两侧面设置成相互匹配的平面方便加工,有利于提高加工精度和组合后的配合精度。
作为本实施例的应用延伸,活塞轴301从缸盖1上的活塞轴孔105伸出后与动力机构连接作为压缩机的动力输入端,可以从活塞轴输入动力。
在本实施例的启发下,本领域专业技术人员不需要创造性劳动即可对活塞3和缸盖1作下述变形处理,同样可以达到本专利的技术效果:由于活塞3的运动是绕缸盖1上活塞轴孔105的轴线的转动,所以活塞3的球形顶面可以变形为绕缸盖1上的活塞轴孔105轴线的多种形式的回转面,回转面可以是球面、圆柱面、锥面等各种形式,缸盖1的内球面也变形为与活塞3的回转面相适应的回转面,活塞销座、中心销4和转盘销座所形成的柱面铰链的两端的端面与缸盖1的内球面相贴合并在活塞3和转盘4运动过程中始终形成密封动配合;为此,上述活塞3和缸盖1的变形方案也受本专利保护,凡采用上述变形处理后的技术方案也落入本发明的保护范围。
本专利选取在活塞轴301与活塞3连接处或者转盘轴501与转盘5的连接处的其中任意一处设置滑槽摆动机构,在活塞轴301与活塞3连接处或者转盘轴501与转盘5的连接处的另一处则保持固定连接;在上述两个实施例中,第一个实施例是在活塞轴301与活塞3连接处设置滑槽摆动机构,使活塞3通过活塞滑槽303沿活塞轴滑靴305的两侧面相对活塞轴孔105的轴线摆动,使活塞3获得沿中心销4的轴线方向的自由度;在第二个实施例中,在转盘轴501与转盘5连接处设置滑槽摆动机构,使转盘5通过转盘滑槽503沿转盘轴滑靴504的两侧面相对转盘轴孔201的轴线摆动,使转盘5获得沿中心销4的轴线方向的自由度。

Claims (7)

1.球形压缩机,它包括:
缸体(2),该缸体(2)具有半球形内腔,在缸体(2)上设置有贯通缸外的转盘轴孔(201);
缸盖(1),该缸盖(1)具有半球形内腔,该缸盖(1)与缸体(2)组合在一起形成球形内腔,在该缸盖(1)的内球面上设置有进气通道(101)、排气通道(102)及活塞轴孔(105),缸盖(1)上的进气通道(103)和排气通道(104)分别布置在垂直于活塞轴孔(105)轴线的环形空间内,进气通道(103)和排气通道(104)分别与缸盖(1)上连通缸外的进气孔(101)和排气孔(102)连通;
活塞(3),该活塞(3)具有球形顶面、两个成一定角度的侧面和在两侧面下部的活塞销座,所述活塞球形顶面与所述球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合;所述活塞销座为半圆柱结构,半圆柱的中部有凹槽,在半圆柱的中心轴线上有贯通的活塞销孔(302);
转盘(5),该转盘(5)具有在其上部与活塞销座相对应的转盘销座;该转盘(5)上部和下端面之间的外周面为转盘球面,转盘球面与所述球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合;所述转盘销座的两端为半圆柱凹槽,中部为凸起的半圆柱,在半圆柱的中心轴线上设置有贯通的转盘销孔(502);
中心销(4),该中心销(4)插入所述转盘销座和活塞销座相配所形成的销孔中形成柱面铰链,柱面铰链的各配合面之间形成密封动配合;
其中,活塞轴孔(105)和转盘轴孔(201)的轴线都通过所述球形内腔的球心,活塞轴孔(105)和转盘轴孔(201)的轴线夹角为α;在转盘(5)的下端设置有与缸体(2)上转盘轴孔(201)相配的转盘轴(501),在活塞(3)的球形顶面设置有与缸盖(1)上活塞轴孔(105)相配的活塞轴(301);选取在活塞轴(301)与活塞(3)连接处或者转盘轴(501)与转盘(5)的连接处的其中一处设置滑槽摆动机构,在活塞轴(301)与活塞(3)连接处的滑槽摆动机构使活塞(3)沿滑槽滑动面相对活塞轴孔(105)的轴线摆动,在转盘轴(501)与转盘(5)连接处的滑槽摆动机构使转盘(5)沿滑槽滑动面相对转盘轴孔(201)的轴线摆动,摆动的角度为2α;驱动转盘轴(501)转动,活塞(3)和转盘(5)绕中心销(4)相对摆动,在转盘(5)的上端面、活塞(3)的两侧面与所述球形内腔之间形成容积交替变化的V1工作室和V2工作室。
2.根据权利要求1所述的球形压缩机,其特征是:在活塞(3)的球形顶面上设置有开口向上的活塞滑槽(303),活塞滑槽(303)在中心销(4)的轴线和缸盖(1)上的活塞轴孔(105)的轴线所在的平面上为扇形面,扇形的圆心在活塞(3)的球形顶面球心,扇形以缸盖(1)上的活塞轴孔(105)的轴线为对称,扇形角不小于4α;活塞轴(301)插入活塞轴孔(105)中并可绕活塞轴孔(105)的轴线转动,在活塞轴(301)与活塞(3)的球形顶面连接的一端固定设置一活塞轴滑靴(305),活塞轴滑靴(305)的两侧面与活塞滑槽(303)的两侧面贴合并沿活塞滑槽(303)的两侧面滑动,活塞(3)上的活塞滑槽(303)和活塞轴(301)上的活塞轴滑靴(305)形成所述滑槽摆动机构;转盘轴(501)与转盘(5)的下端中心固定连接,转盘轴(501)插入缸体(2)上的转盘轴孔(201)与缸体(2)形成旋转副。
3.根据权利要求1所述的球形压缩机,其特征是:在转盘(5)的下端设置有开口向下的转盘滑槽(503),转盘滑槽(503)在中心销(4)的轴线和缸体(2)上转盘轴孔(201)的轴线所在的平面上为扇形面,扇形的圆心在转盘球面的球心,扇形以缸体(2)上的转盘轴孔(201)的轴线为对称,扇形角不小于4α;转盘轴(501)插入缸体(2)上的转盘轴孔(201)中并可绕转盘轴孔(201)的轴线转动,在转盘轴(501)与转盘(5)下端连接的一端固定设置一转盘轴滑靴(504),转盘轴滑靴(504)的两侧面与转盘滑槽(503)的两侧面贴合并沿转盘滑槽(503)的两侧面滑动,转盘(5)上的转盘滑槽(503)和转盘轴(501)上的转盘轴滑靴(504)形成所述滑槽摆动机构;活塞轴(301)与活塞(3)的球形顶面中央固定连接,活塞轴(301)插入缸盖(1)上的活塞轴孔(105)与缸盖(1)形成旋转副。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的球形压缩机,其特征是:所述活塞(3)上包含一活塞镶块(304),活塞镶块(304)为两侧厚中间薄的扇形块结构,镶嵌在活塞(3)的活塞销座中部凹槽中,活塞镶块(304)内圆柱面形状与转盘(5)凸起的半圆柱面形状相适配形成密封动配合,活塞镶块(304)凸起的顶面为与活塞(3)的活塞销座凹槽底面相适配的外圆柱面,活塞镶块(304)的两侧面与活塞两侧面平齐,活塞镶块(304)的两端面与活塞销座中部凹槽的两侧壁形成密封动配合。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的球形压缩机,其特征是:在转盘轴(501)与缸体(2)上的转盘轴孔(201)配合的部分内侧设置有密封圈(7),在配合部分的端部设置有轴承(8),在活塞轴(301)与缸盖(1)上的活塞轴孔(105)配合的部分设置有活塞轴套(6)。
6.根据权利要求2或3所述的球形压缩机,其特征是:转盘轴(501)伸出缸体(2)外与动力机构连接。
7.根据权利要求2或3所述的球形压缩机,其特征是:活塞轴(301)从缸盖(1)上的活塞轴孔(105)伸出后与动力机构连接。
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