CN107542660A - 转子滑轨式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子滑轨式空气压缩机，它包括转子、定子、扇形活塞、滑轨四部分。转子由八块辐射状分隔板、八道滑槽组成，分隔板外缘与定子内壁相切，形成八个互相隔绝的扇形气腔。定子侧壁有进气口，底部有出气口。滑轨同轴线倾斜安装在定子前端，顶视呈圆形。扇形活塞通过传动杆与滑轨上的滑钩相连，传动杆上的滑块夹在滑槽中间。本发明利用倾斜滑轨的上下回路特性，使八个滑钩在滑轨上来回运动，带动相应的活塞在气腔中上下往复，从而完成吸气、压气的工作过程；由于始终有三个活塞处在吸气区、三个处在压气区，吸气、压气连续不断，避免了活塞往复式排气的断续性；同时也取消了众多易损部件，简化结构延长了寿命。

Description

转子滑轨式空气压缩机

1·技术领域

本发明属于空气压缩机，是一种对气体进行压缩的增压机械，用途广泛。

2·技术背景

空压机的种类很多，现实中经常使用的主要有这么几种：双螺杆式空压机、单螺杆式空压机、活塞往复式空压机、滑片式空压机、涡旋式空压机、鼓风机等。在各种各样的空压机中，使用最广泛、市场占有率最大的是双螺杆式，其次是活塞往复式，其次是滑片式，这三种空压机中，中国能够完全自主生产的，只有活塞往复式，而且其市场占有率还在逐年下降，中国的空压机市场前景让人很不乐观。怎么才能让中国人重新用上自己本国生产的空压机呢？本发明就是为了解决这个问题。

虽然空压机的种类很多，但本发明是一种全新的，与现有各种各样的空压机基本都没什么关系，唯一能沾得上边的，就只有活塞往复式了。活塞往复式是一种通用性很强的空压机，它“靠活塞在气缸内运动，改变气缸容积而压缩气体。活塞只压缩一边气体的称单作用压缩机，活塞交互压缩两侧气体的称双作用压缩机。根据气缸位置的排列和运动机构的结构型式，可分为卧式、立式、对称平衡型、对置型、角式等压缩机。角式中又有W型、V型、L型和扇型等。一般大、中型压缩机，特别是大型高压多级压缩机，采用对称平衡型比较合理。两级压缩机则宜用角式排列。特点是：(1)压力范围最广，可从低压到超高压都适用，现在最高工作压力达343.3兆帕(3500千克力/厘米²)；(2)效率高；(3)适应性强，排气量可在较广泛的范围内选择，特别是在较小排气量的情况下。此外，气体的密度对压缩机性能的影响，也不像速度型(透平)压缩机那样显著，同一规格的压缩机，可用于压缩不同气体，较易改造。主要缺点是：(1)外形尺寸和重量较大，需要较大的基础；(2)气流有脉冲性；(3)零件容易损坏。”(《化工辞典》408页“活塞式压缩机”词条，化学工业出版社2006年9月出版)

活塞往复式空压机最大的缺陷，就是排气不连续，气流脉动，震动大，结构复杂易损件多，维修量大，活塞往复式上的进气阀、出气阀，活塞与连杆连接处的十字头，这些都是易损部件，要时刻进行维修更换；而且机器大而重，安装使用诸多不便，所以用户越来越倾向于选择国外进口的双螺杆式、滑片式。

那么，要解决活塞往复式的这些缺陷，该从哪里下手呢？毫无疑问，最先要解决的，就是这个排气不连续，气流脉动，因为这是所有其它问题的根源所在。

3·发明内容

本发明解决的技术问题是，通过把一个单独的圆筒形活塞，分拆成八个相对较小的扇形活塞，错开同步，使它们依次进行吸气、压气，一个接一个，互相衔接，达到吸、排气的连续性，消除脉动，这样可以取消进气阀、出气阀，减少易损部件。再通过改进传动方式，用一个倾斜放置的类椭圆环形滑轨取代曲轴连杆，取消活塞、连杆连接部位的十字头，减少直至彻底消除易损部件。

技术方案：一种转子滑轨式空气压缩机，它包括转子、定子、滑轨、扇形活塞四个部分。所述转子由八块辐射状分布的分隔板、八道相对应的排列在分隔板上部的滑槽、连接分隔板和滑槽底部的圆筒、以及圆筒内部的旋轴组成，同轴安装在定子内，分隔板外缘与定子内壁贴合。所述定子为圆筒状，其侧壁开有进气口和润滑油喷射孔，底部开有出气口和转子伸出孔，进气口和出气口正好处在定子圆筒180°对称的两边，在定子圆筒上所占的弧度都为135°。所述滑轨是一个相对于定子倾斜放置的类椭圆圆环，其标准形状，是以一个圆柱按一定角度斜切一刀后所形成的切口形状为内圈，以这个内圈为基础，按同等环径扩展成环状，这个滑轨同轴线安装在定子前端，安装好后顶视看起来呈圆形，它由对称的两部分拼接组合而成。所述扇形活塞是一个特殊的构件，它由活塞、传动杆、滑块、滑钩四部分组成，其中，活塞是扇形的，活塞、传动杆、滑块连成一体，滑钩垂直安装在传动杆顶部，能在传动杆同向的竖立面上自如转动，以适应倾斜放置的滑轨。

有益效果：本发明转子滑轨式空气压缩机利用了倾斜放置的类椭圆环形滑轨上下往复的闭合回路特性，利用与滑轨紧密贴合的滑钩在滑轨上作回转运动，从而带动与滑钩相连的扇形活塞在气腔中上下往复，完成吸气、压气的工作过程；由于有八个相同大小的活塞依次做功，而出气口、进气口都很大，各占气腔圆弧的八分之三区域，所以任何时候都有三个活塞处在吸气区、三个活塞处在压气区，吸气、压气均衡，这就避免了压气时不能进气、进气时不能压气的断续性，压气、进气能够同时进行，连续不断，解决了活塞往复式空压机最大的波动性问题。

4·附图说明

图1是转子滑轨式空气压缩机的基本构造(顶视图)

图2是图1的底视图

图3是转子的构造

图4是定子的构造

图5是定子的立体图

图6是定子和润滑油储油箱融合在一起时的构造

图7是滑轨的构造

图8是滑轨安装脚在滑轨上的分布图

图9是扇形活塞的构造

图10、图11是转子滑轨式空压机的工作原理

图12是活塞在滑轨上的位置分布

图中，1·转子、2·定子、3·扇形活塞、4·滑轨、5·转子分隔板、6·滑槽、7·旋轴、8·进气口、9·出气口、10·滑钩、11·活塞传动杆、12·传动杆滑块、13·润滑油注入孔、14·润滑油输出孔、15·安装孔、16·润滑油储油箱、17·润滑油加油口、18·润滑油回流孔、19·空气滤清器安装孔、20·定子底板、21·定子底板开孔、22、23·滑轨安装脚、24·滑轨拼接线、25·滑轨滑块、26·旋轴滑块、101·滑钩插销、201·定子筒壁

注：(1)·图中所标数据为标准数据。

(2)·说明书附图参考资料是附图的一些补正，能用得上就用，不能用则仅供附图审阅时比对参照，不算附图正式文件。

5·具体实施方式

参看附图，一种转子滑轨式空气压缩机，包括转子1、定子2、扇形活塞3、滑轨4四个部分。转子1是空压机的活动部件，由八块辐射状均匀排列的分隔板5、分隔板5上方与之对应的八道滑槽6、充当滑槽6和分隔板5的基座的圆筒、以及圆筒内部的旋轴7组成，旋轴7和圆筒之间留有空隙，这既可减轻机械重量，也有利于转子1的散热和冷却。转子1的外面是定子2，定子2的侧面开有进气口8和润滑油注入孔13，底部开有出气口9和转子1的圆筒伸出口21，进气口8和出气口9都很阔大，各占气腔圆弧的八分之三区域，进、出气容易，有利于减小扇形活塞3运行时所受到的气压阻力，同时也确保了任何时候都有三个扇形活塞3处在进气口区，有三个扇形活塞3处在出气口区，保证进、出气的均匀稳定。定子2的内壁与分隔板5的外缘相切，紧密贴合，共同构成八个互相隔绝的扇形空间，这就是空压机进行气体压缩的气腔。在这八个扇形气腔中，设置有八个与气腔壁紧密贴合的扇形活塞3，扇形活塞3的上部由活塞传动杆11相连，两者融合成一体，活塞传动杆11的上部有一块夹在滑槽6中的传动杆滑块12，这样，转子1就通过分隔板5和滑槽6两点一线把扇形活塞3和活塞传动杆11牢牢夹住，确保扇形活塞3和活塞传动杆11必然跟随转子1同步转动；活塞传动杆11的顶端装有一个滑钩10，滑钩10能在活塞传动杆11的竖立面上自由转动，以适应倾斜放置的环形滑轨4。滑钩10从内圈挂在按一定角度(30～45°)倾斜放置于定子2上端的环形滑轨4上；环形滑轨4由两部分拼接组合而成，既便于生产，也便于安装；从这个倾斜放置的环形滑轨4的顶部看起来，它呈标准的圆形，这样滑钩10才能在它上面运行自如，但它的实际形状是一个类椭圆。为了减小摩擦，各个互相贴合的部位都适当留有空隙，由润滑油进行油封，确保在一定的气压范围内不漏气。

本发明在工作时，可以把转子1的旋轴7直接连接在动力源(发动机、电动机)上，通过动力源带动转子1旋转，转子1带动扇形活塞3和活塞传动杆11转动，活塞传动杆11再带动滑钩10在环形滑轨4上滑动；由于环形滑轨4是倾斜放置的，有高度落差，所以滑钩10在滑动中就会上下来回往复；滑钩10通过活塞传动杆11作用于扇形活塞3，于是扇形活塞3也会在扇形气腔中上下往复。与活塞式压缩机一样，扇形活塞3从定子2底部拉出时，此时气腔处在进气口区，空气从进气口8进入到气腔中；扇形活塞3从定子2上部向底部压下时，此时气腔处在出气口区，压缩气从出气口9被压出。转子1每转动一周，一个扇形活塞3就完成一次吸气、压气的工作过程，八个扇形活塞3一个接一个连接在一起，就可以使吸气、压气的过程源源不断，均匀平稳。

附图10、11是转子滑轨式空压机的工作原理，把附图11中的一个活塞、一个扇形气腔扩展成八个活塞、八个气腔，就是转子滑轨式空压机的实际构造了。

零部件生产工艺

本发明的零部件生产工艺是：1·转子，转子要求一次性浇铸成型，然后再对分隔板进行打磨抛光；如果滑槽实在是无法与转子一次成型，也可以分开生产，然后再焊接在转子上。

2·定子，定子的结构相对简单，基本上就是一个进气口、一个出气口，可以有很多种生产工艺。

3·扇形活塞，扇形活塞要求一次浇铸成型，然后再对活塞进行打磨抛光，再在传动杆顶部打出滑钩安装的旋孔，这样质量才会有保证，坚固耐用。

4·滑轨，滑轨最好是空心的，有利于减轻重量，可以用厚壁钢管弯制而成，然后再焊接上安装脚，再打磨抛光。

活塞往复式空压机虽然构造复杂，但各个零部件的生产工艺却相对简单，加工精度和选材要求也没那么严格，这是活塞往复式空压机价格低廉的最根本原因。在这方面，本发明保留了这些优势。本发明的转子滑轨式空气压缩机的特点是：(1)压缩气均匀稳定，连续不断，几乎没有波动性；(2)转速中等，是一款中速空压机；(3)没有进气阀、没有出气阀、没有曲轴连杆、没有十字头，几乎没有易损细小部件，结构相对简单，加工工艺也比较简单，选材要求也不用太严格，维护保养要求低，后期费用低；(4)可以通过调节转子的转速来调节排气量的大小和气压的大小；(5)震动小，噪音较低，重量也比较轻巧；(6)技术要求门槛低，价格低廉；(7)活塞运行时气压阻力小，压缩时活塞能直顶气腔底部，气腔中不会留有压缩尾气。

转子滑轨式也许不是什么先进的空压机，不过它生产制造容易，技术要求低，价格低廉，效能也不差；而最主要最主要的是，它克服了活塞往复式排气断续的毛病，几乎没有波动性，几乎没有易损部件，使得寿命大大延长，也降低了维护保养的强度，对于中国国内生产活塞往复式空压机的企业来说，意义是非常重大的；传统的活塞往复式空压机已越来越不适应市场发展的需要了，如果不适时加以改进，有被淘汰的危险，而转子滑轨式空压机，给了这些企业一个拯救自己的机会。

Claims (5)

1.一种转子滑轨式空气压缩机，它包括转子、定子、扇形活塞、环形滑轨四个部分，其特征在于，所述转子由八块辐射状分布的分隔板、八道相对应的排列在分隔板上部的滑槽、以及连接分隔板和滑槽底部的圆筒、圆筒内部的旋轴组成，同轴安装在定子内，分隔板外缘与定子内壁贴合。所述定子为圆筒状，其侧壁开有进气口和润滑油喷射孔，底部开有出气口和转子圆筒伸出孔，进气口和出气口正好处在定子圆筒180°对称的两边，而且它们在定子圆筒上所占的弧度都为135°。所述滑轨是一个相对于定子倾斜放置(倾斜角30～45°)的类椭圆圆环，其标准形状，是以一个圆柱按一定角度斜切一刀后所形成的切口形状为内圈，以这个内圈为基础，按同等环径扩展成环状，这个滑轨同轴线安装在定子前端，安装好后顶视看起来呈圆形，它由对称的两部分拼接组合而成。所述扇形活塞是一个特殊的构件，它由活塞、传动杆、滑块、滑钩四部分组成，其中，活塞是扇形的，活塞、传动杆、滑块连成一体，滑钩垂直安装在传动杆顶部，能在传动杆同向的竖立面上自如转动，以适应倾斜放置的滑轨。

2.根据权利要求1所述的转子滑轨式空气压缩机，其特征在于，所述转子由八块辐射状均匀排列的分隔板、八道相对应的排列在分隔板上部的滑槽、连接分隔板和滑槽底部的圆筒、以及圆筒内部的旋轴组成。

3.根据权利要求1所述的转子滑轨式空气压缩机，其特征在于，所述进气口处在定子圆筒的侧边，所述出气口处在定子圆筒的底部，进、出气口正好处在定子圆筒180°对称的两边。

4.根据权利要求1所述的转子滑轨式空气压缩机，其特征在于，所述滑轨为一个相对于定子倾斜放置的类椭圆圆环，它由两个半环拼接组合而成。

5.根据权利要求1所述的转子滑轨式空气压缩机，其特征在于，所述扇形活塞是一个特殊部件，它由扇面形状的活塞、活塞传动杆、传动杆滑块、以及传动杆顶端的滑钩组成。