CN107605702B - 一种压缩机的压缩机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机领域，并公开了一种压缩机的压缩机构，包括滑靴、连接杆、第一活塞、第二活塞、左限位块、右限位块、缸套和U形密封条，所述连接杆的左端球铰接在所述滑靴上，所述连接杆的右端伸入所述第一活塞的左端；所述第一活塞的右端设置有限位块容纳孔，所述限位块容纳孔内设置所述左限位块和右限位块；所述第二活塞包括第二活塞主体和设置在所述第二活塞主体左端的轴肩；所述缸套的右端设置有压缩腔；所述第二活塞位于所述缸套内，第二活塞主体与所述缸套的内壁之间存在间隙，该间隙形成环腔，在该环腔处设置所述U形密封条。本发明优化了受力和密封结构，有利于实现密封的高压化，同时提高组件的使用寿命。

Description

一种压缩机的压缩机构

技术领域

本发明属于压缩机领域，更具体地，涉及一种压缩机的压缩机构。

背景技术

活塞式压缩机在在国民经济和国防建设的许多部门中应用极为广泛，特别是在石油、化工、动力等工业领域中己成为必不可少的关键设备。活塞式压缩机的密封性能决定了压缩机的效率及工作压力，在活塞式压缩机中，活塞及气缸组件起到对高压压缩气体的密封作用，是活塞式压缩机中极其关键的部件，活塞式压缩机中传统的密封结构为活塞环、填料或工程塑料密封圈，这些密封结构存在以下不足。

活塞环、填料均有开口，原理上存在泄漏途径，只有在较高运动速度的情况下才能保证良好的密封性能，而在较低运动速度时泄漏很严重，无法应用于高压场合。此外，活塞环及填料由于其结构的特殊性，无法将其尺寸缩小至10mm以内(直径)，故而无法适用于微小型的高压压缩机。

传统的工程塑料密封圈从原理上具备良好的密封性能，能够进行高压密封，但是，在高温高压以及干摩擦场合，工程塑料易发生变形、碳化，进而发生剧烈的磨损，导致其密封失效，影响整机的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种压缩机的压缩机构，优化了受力和密封结构，有利于实现密封的高压化，同时提高机构的使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种压缩机的压缩机构，其特征在于，包括滑靴、连接杆、第一活塞、第二活塞、左限位块、右限位块、缸套和U形密封条，其中，

所述连接杆的左端球铰接在所述滑靴上，所述连接杆的右端伸入所述第一活塞的左端并与所述第一活塞固定连接；

所述第一活塞的右端伸入所述缸套内，并且所述第一活塞的右端设置有限位块容纳孔，所述限位块容纳孔内设置所述左限位块和右限位块；

所述第二活塞包括第二活塞主体和设置在所述第二活塞主体左端的轴肩，所述左限位块和右限位块夹住所述第二活塞的轴肩，从而固定住所述第二活塞；

所述缸套的右端设置有压缩腔；

所述第二活塞位于所述缸套内，所述第二活塞主体的右端伸入所述缸套的压缩腔内，并且此第二活塞主体与所述缸套的内壁之间存在间隙，该间隙形成环腔，在该环腔处设置所述U形密封条，所述U形密封条的开口处的两个端部均固定安装在所述第二活塞主体上，所述第二活塞主体上还设置有进气腔，并且该进气腔与所述缸套的压缩腔连通，以用于使所述压缩腔内的气体进入U形密封条所围区域内，从而利用气压使U形密封条压紧缸套的内壁实现密封。

优选地，所述第二活塞主体上还设置有多个U形连通腔，U形密封条也设置有多个，并且每个所述U形密封条的开口处的两个端部均固定安装在所述第二活塞主体上，每个所述U形连通腔的一端与所述环腔连通而另一端与一U形密封条所围区域连通。

优选地，所述缸套的外侧设置有阀座容纳孔，所述阀座容纳孔处安装有阀座，所述阀座与所述缸套之间设置有缓冲腔，所述阀座上设置有用于连通所述缓冲腔和外部大气的第一进气孔，所述缸套上设置有与所述缓冲腔连通的第二进气孔，所述缸套内设置有与所述第二进气孔连通的支撑腔，所述阀座上设置有单向阀，以使外部大气中的气体从第一进气孔中流入缓冲腔，并经缓冲腔流入支撑腔，从而平衡所述U形密封条内外侧的压力，防止U形密封条磨损。

优选地，所述单向阀为簧片阀。

优选地，所述单向阀和U形密封条均为弹簧钢片制成。

优选地，所述第一活塞的外表面与U形密封条的外表面均镀有无油润滑涂层或薄膜，所述薄膜为MoS₂薄膜或DLC薄膜。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)采用第一活塞与第二活塞浮动连接的形式，将承力功能和密封功能分开，第一活塞承受因斜盘而产生的侧向力，第二活塞与U形密封条对高压气体进行密封，优化了受力和密封结构，有利于实现密封的高压化，同时提高组件的使用寿命。

(2)压缩腔内的高压气体与U形密封条内腔沟通，从而起到压力补偿的作用，U形密封条的变形量随压缩腔气体压力自动调节，使其在不同的压力下具有良好的密封性能。

(3)当离压缩腔更近的一道U形密封条因磨损失效时，后一道U形密封条能够立即工作，承担与前一道U形密封条相同的密封功能，进而极大的提高组件的使用寿命。

(4)单向阀能够实现支撑腔内的气体吸入和压缩，从而建立起支撑腔的压力，使其对U形密封条施加补偿压力，进而降低U形密封条两侧的压力差，提高U形密封条的使用寿命。

(5)相较于传统的活塞环、填料、工程塑料密封圈等密封形式，本发明能够实现密封结构的小型化，同时，由于其结构简单，可将具有高性能的无油润滑涂层或薄膜应用于关键摩擦副的表面，以提高无油润滑条件下摩擦副的摩擦磨损性能。

总而言之，本发明的结构具有可小型化、可高压化、摩擦副可无油润滑等优势，将该结构应用于微型无油润滑高压压缩机，具有明显的优势。

附图说明

图1是本发明的压缩腔容积最大时的结构示意图；

图2是本发明的压缩腔容积最小时的的结构示意图；

图3是本发明中U形密封条安装在第二活塞上的结构示意图；

图4是本发明中右限位块的结构示意图；

图5是本发明中单向阀的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图5，一种压缩机的压缩机构，包括滑靴1、连接杆2、第一活塞3、第二活塞6、左限位块5、右限位块7、缸套4和U形密封条10，其中，

所述连接杆2的左端球铰接在所述滑靴1上，所述连接杆2的右端伸入所述第一活塞3的左端并与所述第一活塞3固定连接；

所述第一活塞3的右端伸入所述缸套4内，并且所述第一活塞3的右端设置有限位块容纳孔，所述限位块容纳孔内设置所述左限位块5和右限位块7；

所述第二活塞6包括第二活塞主体和设置在所述第二活塞主体左端的轴肩，所述左限位块5和右限位块7夹住所述第二活塞6的轴肩，从而固定住所述第二活塞6；第二活塞主体的直径在小于第一活塞3的外径，因此第二活塞主体左端的轴肩可以伸入第一活塞内3的限位块容纳孔内；

所述缸套4的右端设置有压缩腔4A；

所述第二活塞6位于所述缸套4内，所述第二活塞主体的右端伸入所述缸套4的压缩腔4A内，并且此第二活塞主体与所述缸套4的内壁之间存在间隙，该间隙形成环腔，在该环腔处设置所述U形密封条10，所述U形密封条10的开口处的两个端部均固定安装在所述第二活塞主体上，所述第二活塞主体上还设置有进气腔，并且该进气腔与所述缸套4的压缩腔4A连通，以用于使所述压缩腔4A内的气体进入U形密封条10所围区域内，从而利用气压使U形密封条10压紧缸套4的内壁实现密封。

进一步，所述第二活塞主体上还设置有多个U形连通腔，U形密封条10也设置有多个，并且每个所述U形密封条10的开口处的两个端部均固定安装在所述第二活塞主体上，每个所述U形连通腔的一端与所述环腔连通而另一端与一U形密封条10所围区域连通。

进一步，所述缸套4的外侧设置有阀座容纳孔，所述阀座容纳孔处安装有阀座8，所述阀座8与所述缸套4之间设置有缓冲腔，所述阀座8上设置有用于连通所述缓冲腔和外部大气的第一进气孔8A，所述缸套4上设置有与所述缓冲腔连通的第二进气孔4E，所述缸套4内设置有与所述第二进气孔4E连通的支撑腔4D，所述阀座8上设置有单向阀9，以使外部大气中的气体从第一进气孔8A中流入缓冲腔，并经缓冲腔流入支撑腔4D，从而平衡所述U形密封条10内外侧的压力，防止U形密封条10磨损。

进一步，所述单向阀9为簧片阀。

进一步，所述簧片阀9和U形密封条10均为弹簧钢片制成。

进一步，所述第一活塞3的外表面与U形密封条10的外表面均镀有无油润滑涂层或薄膜，所述薄膜为MoS₂薄膜或DLC薄膜。

本发明的滑靴1通过球铰形式与连接杆2相连，第一活塞3通过螺纹与连接杆2相连。第二活塞6通过左限位块5和右限位块7与第一活塞3连接，右限位块7带有外螺纹，用于与第一活塞3的内螺纹配合对第二活塞6进行限位。第一活塞3和第二活塞6均安装于缸套4内的阶梯孔内。

U形密封条10通过周边焊接的形式安装在第二活塞6的环槽内，第二活塞6内部开设第一通流槽6A，第二通流槽6B，第三通流槽6C，第一通流槽6A连接压缩腔4A与第一U形密封条10A内部，第二通流槽6B连接第一环腔4B和第二U形密封条10B内部，第三通流槽6C连接第二环腔4C与第三U形密封条10C内部。本实施例以三个U形密封条为例说明，但不仅限于三个U形密封条。

阀座8和单向阀9安装于缸套4的槽内，阀座上开设进气孔8A，缸套4上开设第二进气孔4E使得支撑腔4D与单向阀9沟通。本实施例的阀座和单向阀数量均为2个，但不仅限于2个。

第一活塞3协同连接杆2与滑靴1在外部机构(斜盘)的驱动下做往复直线运动，并与外界的吸气阀和排气阀共同作用对压缩腔4A的气体进行膨胀和压缩处理。

参照图1、图2，当第一活塞3从右往左运动时，压缩腔4A通过外界的进气阀吸入气体，同时，由于支撑腔4D压力降低，单向阀9开启，支撑腔4D也从环境中吸入空气，当达到如图所示的压缩腔4A容积最大的状态时停止吸气；随着第一活塞3的从左往右的运动，压缩腔4A内的气体开始压缩并通过外界的排气阀排出压缩腔4A，当达到如图所示的压缩腔4A容积最小的状态时停止排气，同时，在第一活塞3的从左往右的运动过程中，由于第一活塞3与缸套4之间的配合间隙较小，只有少量气体通过间隙泄漏，因而导致支撑腔4D压力升高，单向阀9关闭，支撑腔4D中的空气也开始压缩并形成具有一定压力的气体。

当第一U形密封条10A正常工作时，气体的密封任务主要由第一U形密封条10A完成，压缩腔4A的气体压力作用于第一U形密封条10A内部，使其发生形变并与缸套4内壁发生紧密贴合，从而完成对高压气体的密封，其余的U形密封条由于内外压力一致保持着装配时的状态，支撑腔4D的气体可通过第二环腔4C与第一环腔4B作用于第一U形密封条10A的左侧，从而降低第一U形密封条10A左右两侧的压力差，减少第一U形密封条10A与缸套4内壁的接触比压，提高单个U形密封条的使用寿命。当第一U形密封条10A因磨损而无法密封时，压缩腔4A的高压气体便可通过第二通流槽6B进入第二U形密封条10B的内部，进而完成与第一U形密封条10A相同的密封任务，第三U形密封条10C的工作模式与第一U形密封条10A和第二U形密封条10B的工作模式相同，此处不再赘述。

本发明中的第一活塞3与U形密封条10的外表面均可将具有高性能的无油润滑涂层或薄膜(MoS₂或DLC)应用于其表面，以提高无油润滑条件下摩擦副的摩擦磨损性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压缩机的压缩机构，其特征在于，包括滑靴、连接杆、第一活塞、第二活塞、左限位块、右限位块、缸套和U形密封条，其中，

所述连接杆的左端球铰接在所述滑靴上，所述连接杆的右端伸入所述第一活塞的左端并与所述第一活塞固定连接；

所述第一活塞的右端伸入所述缸套内，并且所述第一活塞的右端设置有限位块容纳孔，所述限位块容纳孔内设置所述左限位块和右限位块；

所述第二活塞包括第二活塞主体和设置在所述第二活塞主体左端的轴肩，所述左限位块和右限位块夹住所述第二活塞的轴肩，从而固定住所述第二活塞；

所述缸套的右端设置有压缩腔；

所述第二活塞位于所述缸套内，所述第二活塞主体的右端伸入所述缸套的压缩腔内，并且此第二活塞主体与所述缸套的内壁之间存在间隙，该间隙形成环腔，在该环腔处设置所述U形密封条，所述U形密封条的开口处的两个端部均固定安装在所述第二活塞主体上，所述第二活塞主体上还设置有进气腔，并且该进气腔与所述缸套的压缩腔连通，以用于使所述压缩腔内的气体进入U形密封条所围区域内，从而利用气压使U形密封条压紧缸套的内壁实现密封。

2.根据权利要求1所述的一种压缩机的压缩机构，其特征在于，所述第二活塞主体上还设置有多个U形连通腔，U形密封条也设置有多个，并且每个所述U形密封条的开口处的两个端部均固定安装在所述第二活塞主体上，每个所述U形连通腔的一端与所述环腔连通而另一端与一U形密封条所围区域连通。

3.根据权利要求1所述的一种压缩机的压缩机构，其特征在于，所述缸套的外侧设置有阀座容纳孔，所述阀座容纳孔处安装有阀座，所述阀座与所述缸套之间设置有缓冲腔，所述阀座上设置有用于连通所述缓冲腔和外部大气的第一进气孔，所述缸套上设置有与所述缓冲腔连通的第二进气孔，所述缸套内设置有与所述第二进气孔连通的支撑腔，所述阀座上设置有单向阀，以使外部大气中的气体从第一进气孔中流入缓冲腔，并经缓冲腔流入支撑腔，从而平衡所述U形密封条内外侧的压力，防止U形密封条磨损。

4.根据权利要求3所述的一种压缩机的压缩机构，其特征在于，所述单向阀为簧片阀。

5.根据权利要求4所述的一种压缩机的压缩机构，其特征在于，所述单向阀和U形密封条均为弹簧钢片制成。

6.根据权利要求1所述的一种压缩机的压缩机构，其特征在于，所述第一活塞的外表面与U形密封条的外表面均镀有无油润滑涂层或薄膜，所述薄膜为MoS₂薄膜或DLC薄膜。