CN107642476A - 一种斜盘压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机领域，并公开了一种斜盘压缩机，包括缸体、端盖、主轴组件、斜盘、压缩执行组件、阀块和配气阀组件，所述主轴组件包括旋转主轴；所述压缩执行组件具有多组，每组所述压缩执行组件均包括回程块、活塞组件、缸套组件和配气阀组件，所述活塞组件包括第一活塞、球铰座和第二活塞；所述阀块在对应于每个所述缸套的位置分别安装一所述配气阀组件，并且所述阀块内设置有多条气体连通流道，以用于连通配气阀组件并将这些配气阀组件串联起来，从而实现气体在从内径较大的缸套内向内径较小的缸套内的流动，进而实现气体的压缩。本发明采用斜盘式结构，同时多级活塞径向圆周布置，极大的缩减了多级压缩机的体积和重量。

Description

一种斜盘压缩机

技术领域

本发明属于压缩机领域，更具体地，涉及一种斜盘压缩机。

背景技术

高压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。

由于高压空气压缩机的输出压力高，压缩比大，为更好的节约能量和散热，高压空气压缩机都采用多级压缩。目前多级空压机的多级压缩缸是星型分布的和曲轴驱动的，因此现有的空压机整机体积较大，不利于小型化和集成化。

同时，现有的高压压缩机的动密封形式多为密封圈、活塞环或填料，密封圈的材料大多为工程塑料，在高温条件下工程塑料易发生变形、碳化，进而发生剧烈的磨损。活塞环、填料均有开口，原理上存在泄漏途径，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。

现有的多级压缩机的驱动部件大都采用油润滑方式，需采用隔离装置将高压压缩气体与润滑油隔离，但仍不可避免有少量润滑油混入气体中，影响高压压缩气体的清洁度，进而给后续的高压过滤带来极大的阻碍。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种斜盘压缩机，以满足压缩机的微型化、高压化以及全无油润滑。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种斜盘压缩机，其特征在于，包括缸体、端盖、主轴组件、斜盘、压缩执行组件、阀块和配气阀组件，其中，

所述端盖安装在所述缸体的左端；

所述主轴组件包括旋转主轴，所述旋转主轴可转动安装在所述端盖上；

所述斜盘位于所述缸体内并且其固定穿装在所述旋转主轴上；

所述压缩执行组件具有多组，每组所述压缩执行组件均包括回程块、活塞组件、缸套组件和配气阀组件，其中，所述回程块的左端通过第一球铰头球铰接在所述斜盘上，所述活塞组件包括第一活塞、球铰座和第二活塞，所述第一活塞安装在所述回程块的右端并且所述第一活塞的右端伸入所述缸套内，所述球铰座固定安装在所述第一活塞的右端，所述第二活塞的左端具有第二球铰头并且第二活塞依靠该第二球铰头球铰接在所述球铰座上，所述第二活塞位于所述缸套内，以压缩气体，所述缸套组件包括缸套，所述缸套的左端伸入所述缸体的右端，并且所述缸套的右端设置有压缩腔，每个所述缸套的右端均固定安装在所述阀块上；

每组所述缸套组件的缸套的内径各不相同；

所述阀块在对应于每个所述缸套的位置分别安装一所述配气阀组件，并且所述阀块内设置有多条气体连通流道，以用于连通配气阀组件并将这些配气阀组件串联起来，从而实现气体在从内径较大的缸套内向内径较小的缸套内的流动，进而实现气体的压缩。

优选地，所述主轴组件还包括旋转主轴锁紧螺母、深沟球轴承和推力球轴承，所述主轴锁紧螺母螺纹连接在所述旋转主轴上，以用于将所述旋转主轴锁紧在所述端盖上，所述深沟球轴承和推力球轴承安装在所述端盖上，以用于支承所述旋转主轴。

优选地，所述配气阀组件包括配气阀座、调整环、进气单向阀和排气单向阀，所述阀块上设置有配气阀容纳孔，所述配气阀座和调整环均安装在所述配气阀容纳孔处，并且所述调整环将所述配气阀座压紧在所述阀块上，所述阀块上设置有入气孔、出气缓冲腔和与所述出气缓冲腔连通的出气孔，所述配气阀座上设置有进气口和排气流道，所述进气口与所述入气孔连通，所述调整环上设置有配流缓冲腔和配流通流孔，所述配流通流孔连通所述配流缓冲腔和对应位置处的压缩腔，所述排气流道连通所述配流缓冲腔和所述出气缓冲腔，所述进气单向阀安装在所述配气阀座和调整环之间，以用于使气体从进气口进入所述配流缓冲腔，所述排气单向阀安装在所述配气阀座和所述阀块之间，以用于使气体从所述排气通道进入所述出气缓冲腔；

每条所述气体连通流道的两端分别连接一出气缓冲腔和一入气口。

优选地，所述进气单向阀和排气单向阀均为簧片阀。

优选地，所述第一球铰头具有两个球头并且它们对称分布在斜盘的两侧，每个球头均具有球面部分和平面部分，而且平面部分分别与斜盘的两个平面贴合。

优选地，所述第二活塞与缸套之间的间隙为1μm～10μm。

优选地，所述阀块内开设有冷媒流道，以引入冷媒，从而对阀块以及流入阀块的气体进行冷却。

优选地，斜盘表面、第一球铰头的表面、第一活塞外圆面、第二活塞外圆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)采用斜盘式结构，同时多级活塞径向圆周布置，极大的缩减了多级压缩机的体积和重量；

(2)通过第一球铰头、回程块使旋转主轴的旋转运动转换成多级活塞组件的直线往复运动，具有结构简单、运动传递平稳的优点。

(3)采用第一活塞与第二活塞的形式，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，第二活塞与缸套之间的微小间隙实现对高压气体进行密封，优化了受力和密封结构。此外，由于结构简单，更多具有优良摩擦性能的无油润滑表面处理技术可应用于第一活塞和第二活塞表面的处理，有利于提高多级压缩机的使用寿命。

附图说明

图1和图2是本发明不同剖面的剖面示意图；

图3是本发明中回程块的结构示意图；

图4是本发明中三级活塞组件的结构示意图；

图5是本发明中二级配气阀的结构示意图；

图6是本发明中二级进气阀的结构示意图；

图7是本发明中阀块内冷却通道示意图；

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7，一种斜盘压缩机，包括缸体11、端盖1、主轴组件、斜盘6、压缩执行组件、阀块13和配气阀组件，其中，

所述端盖1安装在所述缸体11的左端；

所述主轴组件包括旋转主轴5，所述旋转主轴5可转动安装在所述端盖1上；

所述斜盘6位于所述缸体11内并且其固定穿装在所述旋转主轴5上，而且斜盘6还优选通过斜盘固定螺钉9固定在所述旋转主轴5上；

所述压缩执行组件具有多组，每组所述压缩执行组件均包括回程块8、活塞组件、缸套组件和配气阀组件，其中，所述回程块8的左端通过第一球铰头7球铰接在所述斜盘6上，所述活塞组件包括第一活塞181、球铰座182和第二活塞183，所述第一活塞181安装在所述回程块8的右端并且所述第一活塞181的右端伸入所述缸套内，以压缩气体，所述球铰座182固定安装在所述第一活塞181的右端，所述第二活塞183的左端具有第二球铰头并且第二活塞183依靠该第二球铰头球铰接在所述球铰座182上，所述第二活塞183位于所述缸套内，所述缸套组件包括缸套，所述缸套的左端伸入所述缸体11的右端，并且所述缸套的右端设置有压缩腔，每个所述缸套的右端均固定安装在所述阀块13上；

每组所述缸套组件的缸套的内径各不相同；

所述阀块13在对应于每个所述缸套的位置分别安装一所述配气阀组件，并且所述阀块13内设置有多条气体连通流道14C，以用于连通配气阀组件并将这些配气阀组件串联起来，从而实现气体在从内径较大的缸套内向内径较小的缸套内的流动，进而实现气体的压缩。

进一步，所述主轴组件还包括旋转主轴5锁紧螺母2、深沟球轴承3和推力球轴承4，所述主轴5锁紧螺母2螺纹连接在所述旋转主轴5上，以用于将所述旋转主轴5锁紧在所述端盖1上，所述深沟球轴承3和推力球轴承4安装在所述端盖1上，以用于支承所述旋转主轴5。

进一步，所述配气阀组件包括配气阀座143、调整环141、进气单向阀142和排气单向阀144，所述阀块13上设置有配气阀容纳孔，所述配气阀座143和调整环141均安装在所述配气阀容纳孔处，并且所述调整环141将所述配气阀座143压紧在所述阀块13上，所述阀块13上设置有入气孔、出气缓冲腔和与所述出气缓冲腔连通的出气孔，所述配气阀座143上设置有进气口14A和排气流道14B，所述进气口14A与所述入气孔连通，所述调整环141上设置有配流缓冲腔和配流通流孔，所述配流通流孔连通所述配流缓冲腔和对应位置处的压缩腔，所述排气流道14B连通所述配流缓冲腔和所述出气缓冲腔，所述进气单向阀142安装在所述配气阀座143和调整环141之间，以用于使气体从进气口14A进入所述配流缓冲腔，所述排气单向阀144安装在所述配气阀座143和所述阀块13之间，以用于使气体从所述排气通道进入所述出气缓冲腔；

每条所述气体连通流道14C的两端分别连接一出气缓冲腔和一入气口。

进一步，所述进气单向阀142和排气单向阀144均为簧片阀。

进一步，所述第一球铰头7具有两个球头并且它们对称分布在斜盘6的两侧，每个球头均具有球面部分和平面部分，而且平面部分分别与斜盘6的两个平面贴合。

进一步，所述第二活塞183与缸套之间的间隙为1μm～10μm，通过微米级的细微间隙，可以实现高压间隙密封。

进一步，所述阀块13内开设有冷媒流道，以引入冷媒，从而对阀块13以及流入阀块13的气体进行冷却。

参照图1、图2，本发明的多级缸套分为一级缸套19、二级缸套12、三级缸套21以及四级缸套27、各级缸套镶嵌安装于缸体11的缸体孔内。多级活塞组件具有一级活塞组件20、二级活塞组件10、三级活塞组件18和四级活塞组件28，各活塞组件的结构形式类似，第一活塞181与第二活塞183通过球面铰接，球铰座182起限位和紧固作用，第一活塞181与第二活塞183之间可向绕球头相对转动，第一活塞181承受因斜盘6产生的侧向力，同时减少甚至消除起密封作用的第二活塞183所受的侧向力，保证可靠的运行，提高多级压缩机的使用寿命。

参照图5、图6，本发明的配气阀组件分为二级配气阀14、一级配气阀29、三级配气阀23和四级配气阀26，各级配气阀的结构形式类似，排气阀154、阀座153、进气阀152和调整环151依次安装于阀块13的腔体内。

旋转主轴5在外部电机驱动下产生旋转运动，斜盘6的旋转运动通过第一球铰头7和回程块8使多级活塞组件产生直线往复运动，当多级活塞组件在图1所示中从右向左运动时，该级的进气阀142开启，气体从进气口14A进入工作腔，实现该级的膨胀和进气动作，当各级的活塞组件在图1所示中从左向右运动时，该级的排气阀144开启，工作腔内的气体从排气通道14B经由排气阀144，最终从排气口14C排出，实现该级的的压缩和排气动作。外界低压气体从压缩机进气口进入一级缸套19的内腔进行压缩，并按照单方向流动，从压缩机排气口排出，实现气体的多级压缩，气体流动的单向性由一级配气阀29、二级配气阀14、三级配气阀23、四级配气阀26和一级流道17，二级流道15，三级流道24以及四级流道25共同保证。

各级第二活塞183与相对应的缸套21之间存在微小的间隙(微米级)，实现高压气体的间隙密封，相较于传统的密封形式，具有结构简单、易安装的优点，同时，更多的具有优良摩擦性能的无油润滑材料可应用于第二活塞183的外表面，进一步提高压缩机的使用寿命。

为便于实现多级压缩机的微型化，本发明采用了如图5所示的悬臂型进气阀和排气阀，在保证变形充分的基础上尽量减小体积，从而缩小余隙容积，进而提高压缩效率。

为提高多级压缩机的驱动部件以及密封环在干摩擦条件下的摩擦特性，本发明的斜盘表面、第一球铰头的平面和球面、第一活塞外圆面、第二活塞外圆面均镀有无油润滑涂层或薄膜(MoS₂或DLC)。

为提高多级压缩的热效率，阀块13内开设第一冷媒通道13A、第二冷媒通道13B以及第三冷媒通道13C，以对阀块13以及级间的高温压缩气体进行冷却。

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 (8)

1.一种斜盘压缩机，其特征在于，包括缸体、端盖、主轴组件、斜盘、压缩执行组件、阀块和配气阀组件，其中，

所述端盖安装在所述缸体的左端；

所述主轴组件包括旋转主轴，所述旋转主轴可转动安装在所述端盖上；

所述斜盘位于所述缸体内并且其固定穿装在所述旋转主轴上；

所述压缩执行组件具有多组，每组所述压缩执行组件均包括回程块、活塞组件、缸套组件和配气阀组件，其中，所述回程块的左端通过第一球铰头球铰接在所述斜盘上，所述活塞组件包括第一活塞、球铰座和第二活塞，所述第一活塞安装在所述回程块的右端并且所述第一活塞的右端伸入所述缸套内，所述球铰座固定安装在所述第一活塞的右端，所述第二活塞的左端具有第二球铰头并且第二活塞依靠该第二球铰头球铰接在所述球铰座上，所述第二活塞位于所述缸套内，以压缩气体，所述缸套组件包括缸套，所述缸套的左端伸入所述缸体的右端，并且所述缸套的右端设置有压缩腔，每个所述缸套的右端均固定安装在所述阀块上；

每组所述缸套组件的缸套的内径各不相同；

所述阀块在对应于每个所述缸套的位置分别安装一所述配气阀组件，并且所述阀块内设置有多条气体连通流道，以用于连通配气阀组件并将这些配气阀组件串联起来，从而实现气体在从内径较大的缸套内向内径较小的缸套内的流动，进而实现气体的压缩。

2.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，所述主轴组件还包括旋转主轴锁紧螺母、深沟球轴承和推力球轴承，所述主轴锁紧螺母螺纹连接在所述旋转主轴上，以用于将所述旋转主轴锁紧在所述端盖上，所述深沟球轴承和推力球轴承安装在所述端盖上，以用于支承所述旋转主轴。

3.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，所述配气阀组件包括配气阀座、调整环、进气单向阀和排气单向阀，所述阀块上设置有配气阀容纳孔，所述配气阀座和调整环均安装在所述配气阀容纳孔处，并且所述调整环将所述配气阀座压紧在所述阀块上，所述阀块上设置有入气孔、出气缓冲腔和与所述出气缓冲腔连通的出气孔，所述配气阀座上设置有进气口和排气流道，所述进气口与所述入气孔连通，所述调整环上设置有配流缓冲腔和配流通流孔，所述配流通流孔连通所述配流缓冲腔和对应位置处的压缩腔，所述排气流道连通所述配流缓冲腔和所述出气缓冲腔，所述进气单向阀安装在所述配气阀座和调整环之间，以用于使气体从进气口进入所述配流缓冲腔，所述排气单向阀安装在所述配气阀座和所述阀块之间，以用于使气体从所述排气通道进入所述出气缓冲腔；

每条所述气体连通流道的两端分别连接一出气缓冲腔和一入气口。

4.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，所述进气单向阀和排气单向阀均为簧片阀。

5.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，所述第一球铰头具有两个球头并且它们对称分布在斜盘的两侧，每个球头均具有球面部分和平面部分，而且平面部分分别与斜盘的两个平面贴合。

6.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，所述第二活塞与缸套之间的间隙为1μm～10μm。

7.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，所述阀块内开设有冷媒流道，以引入冷媒，从而对阀块以及流入阀块的气体进行冷却。

8.根据权利要求1所述的一种斜盘压缩机，其特征在于，斜盘表面、第一球铰头的表面、第一活塞外圆面、第二活塞外圆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。