CN107906003B - 一种低速自封闭滑片压缩机 - Google Patents

Abstract

一种低速自封闭滑片压缩机，机体上设有长度方向沿轴向延伸的滑片槽，滑片槽内设有限位柱，限位柱上的通槽内设有组合滑片，本发明的排气阀集成在组合滑片中，滑片兼作流体排出通道，既能有效简化压缩机机体结构，又可以减小回流量，较好地实现内压缩功能，适用于纯气相介质和高含气率气液两相介质的输送。密封盖上设置较小出口，低速工况下利用集气腔的流体背压作用替代传统压缩机的弹簧力作用来实现组合滑片对工作腔的“自封闭”，解决滑片压缩机弹簧易损坏的问题。组合滑片安装于机体上，滑片下部滚柱与转子滚动接触，运动行程与摩擦系数大幅减少，从而降低滑片与转子、机体之间的磨损及能耗等，延长本发明的使用寿命。

Description

一种低速自封闭滑片压缩机

技术领域

本发明涉及一种低速自封闭滑片压缩机。

背景技术

回转式压缩机是一种重要的流体输运或增压机械，其基于结构简单、体积小、效率高、可靠性高等特点而被广泛应用。其中常见的传统滑片压缩机、滚动转子压缩机主要包括压缩机壳体、转子、滑片、弹簧、端盖等结构。

作为关键的水力增压元件，滑片在两种压缩机中分别安装于转子上开设的凹槽内和机体顶端开设的凹槽内。在电机驱动转子转动的过程中，滑片始终与机体内腔表面或转子外表面接触，进而形成可变基元容积以实现气体的吸入、压缩与排气过程。

但是，由于滚动转子压缩机通常采用偏心转子，其转动时偏心力大，会产生较大振动和噪声，而且气相回流量大，容易导致压缩机运行不稳定、输送效率降低，同时在滑片持续高频地往复运动下，作用在滑片上的弹簧易发生老化或损坏失效。另一方面，滑片与机体或转子间的磨损较严重，并伴随有摩擦发热和噪声现象，甚至出现滑片损坏和断裂失效等情况。特别是内置多滑片压缩机，滑片在较大的离心外甩作用下紧紧贴合于机体内腔表面，对其造成的磨损更加明显。

上述问题严重影响了压缩机的运行效率和使用寿命，传统滑片式压缩机结构型式仍有待进一步改进。

发明内容

为克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种结构简单、运行较可靠、气相回流量小、有效改善滑片与机体磨损的低速自封闭滑片压缩机。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种低速自封闭滑片压缩机，包括机体，机体的一侧设有进气口，机体内具有圆柱体状的内腔，内腔沿轴向的两端贯通，且机体的两端分别设有用于密封内腔两端开口的端盖，所述端盖与内腔围合成气密的工作腔；

主轴同轴贯穿所述工作腔，主轴可转动设置，且主轴外露于机体的一端连接有驱动装置；工作腔内可转动地设有转子，转子与工作腔同轴设置，转子是椭圆柱体状，且转子固定套设在主轴上；转子沿轴向的长度与工作腔的轴向长度相等；转子和工作腔在同一工作腔的径向平面上的投影分别为椭圆形和圆形，且所述椭圆形的长轴与所述圆形的直径相等；转子将工作腔分隔成第一工作腔和第二工作腔，且第一工作腔与所述进气口连通；

所述机体上设有长度方向沿工作腔的轴向延伸的滑片槽，滑片槽位于工作腔的正上方，滑片槽具有两个沿滑片槽的长度方向延伸的滑片槽侧壁，且两个滑片槽侧壁的两端分别通过两个滑片槽端壁相连；滑片槽的顶口配有密封盖，滑片槽的槽底贯通并与工作腔相连通；滑片槽内固定嵌设有限位柱；所述限位柱为开设有通槽的圆柱体，且限位柱的中轴线与工作腔的中轴线相平行；所述通槽沿限位柱的轴向延伸；所述限位柱沿轴向的两端分别抵紧在两个滑片槽端壁之间，且所述通槽沿轴向的一端开有端口，所述端口与开设在位于同一侧的滑片槽端壁上的窗口相贯通，供限位柱插入滑片槽内的所述窗口配有密封用限位堵头；所述通槽沿轴向的另一端具有通槽端壁；所述通槽的上下两面分别开有上槽口和下槽口，且上槽口、下槽口分别与滑片槽的顶口和槽底相贯通；所述通槽还包括通槽侧壁，且所述通槽侧壁的外壁面紧密贴紧在滑片槽侧壁的内壁面上；

通槽内设有组合滑片，所述组合滑片包括用于堵住通槽以阻隔通槽与工作腔连通的滑片，滑片的形状与通槽的形状相适配，滑片可径向移动地设置在通槽内；且滑片沿长度方向的一端抵紧在通槽端壁上，另一端抵触在滑片槽端壁上；

滑片的长度与转子沿轴向的长度相等，滑片面向转子的下表面上间隔开有若干个第一凹槽，滚柱轴沿轴向贯穿所有的第一凹槽，且滚柱轴的两端固定在滑片上，滚柱轴与主轴平行且上下对齐；每个第一凹槽内均设有滚柱，且滚柱与第一凹槽之间具有轴向间隙和径向间隙，以给滚柱运动提供空间；滚柱可转动地设置在滚柱轴上，且滚柱的圆周面与转子的外表面相抵触，以将工作腔气密分隔成第一工作腔和第二工作腔；

滑片的上表面设有第二凹槽，且滑片的上表面与密封盖的内表面之间的间隙构成集气腔，且密封盖上开有与集气腔相连通的出气口；

每个滚柱均配有若干个导气装置，导气装置位于滚柱的上方，且导气装置包括开设在滑片上的导气流道；所述导气流道包括第一流道和第二流道；第一流道上端的出口与第二流道下端的入口相连通，且第一流道与第二流道的连通处设有缺口，滚柱位于上方的的外周面抵紧在所述缺口上，且滚柱的外周面覆盖所述缺口；第一流道下端的入口与第二工作腔相连通，第二流道上端的出口与设置在第二流道上方的阶梯孔下端的入口连通；阶梯孔上端的出口与所述第二凹槽连通，且阶梯孔上端的出口设有排气阀；所述排气阀包括铺设在阶梯孔上端的出口上的弹性阀片，弹性阀片覆盖阶梯孔上端的出口，且弹性阀片通过螺栓和垫片固定在凹槽内，且所述螺栓位于阶梯孔的一侧。

进一步，所述转子上设有若干组减重孔对，每组减重孔对包括两个减重孔，组内的两个减重孔中心对称，且对称中心为主轴中心轴的中点。

进一步，所述导气流道为L形通孔，且第一流道和第二流道相互垂直。

进一步，位于第二工作腔一侧的通槽侧壁的下部、滑片槽侧壁的下部均与滑片的下部之间具有进气间隙，所述第一流道下端的入口通过所述进气间隙与第二工作腔相连通。

进一步，所述限位柱的中心轴、主轴的中心轴、滚柱轴的中心轴相互平行且上下对齐。

进一步，所述滚柱通过轴承可转动地设置在滚柱轴上。

进一步，所述驱动装置为电机。

本发明的有益效果主要表现在：

1、排气阀集成在组合滑片中，滑片兼作流体排出通道，既能有效简化压缩机机体结构，又可以较好地实现气体的内压缩，减小回流量，适用于纯气相介质和高含气率气液两相介质的输送。

2、密封盖上设置较小出口，低速工况下利用集气腔的流体背压作用替代传统压缩机的弹簧力作用来实现组合滑片对工作腔的“自封闭”，解决滑片压缩机弹簧易损坏的问题。

3、组合滑片安装于机体上，滑片下部滚柱与转子滚动接触，运动行程与摩擦系数大幅减少，从而降低滑片与转子、机体之间的磨损及能耗等，延长压缩机的使用寿命。

4、转子的回转中心与转子的几何中心重合，无偏心距，每完成一次回转，本发明可实现两次介质输运或增压，能够大幅提高压缩机的运行稳定性与工作效率。

5、结构简单轻便，多采用可拆装结构设计，在易损部件磨损严重或损坏时，只需单独更换该部件即可实现压缩机维护，降低维护成本。

附图说明

图1是本发明的主视剖视图。

图2是图1中的A-A向剖视图。

图3是图1中A-A向剖视组合滑片部分的放大图。

图4是图3中B-B向剖视放大图。

图5是图1中A-A向剖视滑片部分的放大图。

具体实施方式

参照附图，一种低速自封闭滑片压缩机，包括机体1，机体1的一侧设有进气口11，机体1内具有圆柱体状的内腔，内腔沿轴向的两端贯通，且机体1的两端分别设有用于密封内腔两端开口的端盖7，所述端盖与内腔围合成气密的工作腔；

主轴6同轴贯穿所述工作腔，主轴6可转动设置，且主轴6外露于机体1的一端连接有驱动装置；工作腔内可转动地设有转子2，转子2与工作腔同轴设置，转子2是椭圆柱体状，且转子2固定套设在主轴6上；转子2沿轴向的长度与工作腔的轴向长度相等；转子2和工作腔在同一工作腔的径向平面上的投影分别为椭圆形和圆形，且所述椭圆形的长轴与所述圆形的直径相等；转子2将工作腔分隔成第一工作腔14和第二工作腔15，且第一工作腔14与所述进气口11连通；

所述机体1上设有长度方向沿工作腔的轴向延伸的滑片槽12，滑片槽12位于工作腔的正上方，滑片槽12具有两个沿滑片槽12的长度方向延伸的滑片槽12侧壁，且两个滑片槽12侧壁的两端分别通过两个滑片槽12端壁相连；滑片槽12的顶口配有密封盖5，滑片槽12的槽底贯通并与工作腔相连通；滑片槽内固定嵌设有限位柱4；所述限位柱4为开设有通槽的圆柱体，且限位柱4的中轴线与工作腔的中轴线相平行；所述通槽沿限位柱4的轴向延伸；所述限位柱4沿轴向的两端分别抵紧在两个滑片槽12端壁之间，且所述通槽沿轴向的一端开有端口，所述端口与开设在位于同一侧的滑片槽12端壁上的窗口相贯通，供限位柱4插入滑片槽12内的所述窗口配有密封用限位堵头8；所述通槽沿轴向的另一端具有通槽端壁；所述通槽的上下两面分别开有上槽口和下槽口，且上槽口、下槽口分别与滑片槽12的顶口和槽底相贯通；所述通槽还包括通槽侧壁，且所述通槽侧壁的外壁面紧密贴紧在滑片槽侧壁的内壁面上；

通槽内设有组合滑片3，所述组合滑片3包括用于堵住通槽以阻隔通槽与工作腔连通的滑片31，滑片31的形状与通槽的形状相适配，滑片31可径向移动地设置在通槽内，且滑片31沿长度方向的一端抵紧在通槽端壁上，另一端抵触在滑片槽12端壁上；

滑片31的长度与转子2沿轴向的长度相等，滑片31面向转子2的下表面上间隔开有若干个第一凹槽312，滚柱轴32沿轴向贯穿所有的第一凹槽312，且滚柱轴32的两端固定在滑片31上，滚柱轴32与主轴6平行且上下对齐；每个第一凹槽312内均设有滚柱331，且滚柱331与第一凹槽之间具有轴向间隙和径向间隙，以给滚柱331运动提供空间；滚柱331可转动地设置在滚柱轴32上，且滚柱331的圆周面与转子2的外表面相抵触，以将工作腔气密分隔成第一工作腔14和第二工作腔15；

滑片331的上表面设有第二凹槽311，且滑片331的上表面与密封盖5的内表面之间的间隙构成集气腔16，且密封盖5上开有与集气腔16相连通的出气口51；

每个滚柱331均配有若干个导气装置，导气装置位于滚柱331的上方，且导气装置包括开设在滑片31上的导气流道314；所述导气流道314包括第一流道和第二流道；第一流道上端的出口与第二流道下端的入口相连通，且第一流道与第二流道的连通处设有缺口，滚柱331位于上方的的外周面抵紧在所述缺口上，且滚柱331的外周面覆盖所述缺口；第一流道下端的入口与第二工作腔15相连通，第二流道上端的出口与设置在第二流道上方的阶梯孔315下端的入口连通；阶梯孔315上端的出口与所述第二凹槽311连通，且阶梯孔315上端的出口设有排气阀34；所述排气阀34包括铺设在阶梯孔315上端的出口上的弹性阀片341，弹性阀片341覆盖阶梯孔315上端的出口，且弹性阀片341通过螺栓342和垫片343固定在凹槽内，且所述螺栓342位于阶梯孔315的一侧。

所述转子2上设有若干组减重孔对，每组减重孔对包括两个减重孔，组内的两个减重孔中心对称，且对称中心为主轴6中心轴的中点。

所述导气流道314为L形通孔，且第一流道和第二流道相互垂直。

位于第二工作腔15一侧的通槽侧壁的下部、滑片槽侧壁的下部均与滑片31的下部之间具有进气间隙13，所述第一流道下端的入口通过所述进气间隙13与第二工作腔15相连通。

所述限位柱4的中心轴、主轴6的中心轴、滚柱轴32的中心轴相互平行且上下对齐。

所述滚柱331通过轴承332可转动地设置在滚柱轴32上。

所述驱动装置为电机。

机体1侧面设有进气口11，顶部沿轴向开有一滑片槽12，所述滑片槽12下部在所述进气口11的相反侧开有阶梯槽13；所述转子2设置在所述机体1内部，与所述机体1同心，内部对称挖空形成减重孔对；所述组合滑片3安装在所述滑片槽12内，可沿所述滑片槽12径向运动并始终与所述转子2接触，并与所述机体1和所述转子2之间形成两个独立的工作腔，分别为第一工作腔14和第二工作腔15。所述第一工作腔14与所述进气口11相连通，所述第二工作腔15与滑片31相连通。所述限位柱4卡嵌在所述组合滑片3和所述机体1之间，高度(径向上)略大于所述组合滑片3，起导向和密封作用；所述密封盖5位于所述机体1上方，中心设有出气口，与所述机体1和所述组合滑片3之间形成一集气腔16；所述限位堵头8安装在所述机体1的侧面，所述限位堵头8与所述限位柱4同心布置，并与所述组合滑片3之间有微小的轴向间隙。

所述组合滑片3包括滑片块31、滚柱轴32、滚柱装置33及排气阀34。所述滑片块31与所述转子2等长，上部开有矩形浅槽的第二凹槽311，下部开有3个内嵌半圆形的第一凹槽312和4个轴向小孔313，呈多齿状轮廓，在所述进气口11的相反侧设有3组L型通孔314，所述L型通孔314上方开有阶梯孔315；所述滚柱轴32贯穿安装于所述轴向小孔313内；所述滚柱装置33包括3组外圈的滚柱331和内圈的滚柱轴承332，由所述滚柱轴32支撑，安装于所述第一凹槽312内，所述滚柱331与所述第一凹槽312之间有微小的轴向和径向间隙，所述滚柱轴承332成对安装在所述滚柱331的两端；所述排气阀34包括弹性阀片341、螺栓342和垫片343，通过螺纹连接固定于所述滑片块31的第二凹槽311的槽底上，所述弹性阀片341覆盖在阶梯孔315的正上方，以控制实现气体的周期性排出。

所述L型通孔314以所述弹性阀片341轴线为对称轴成对布置，每对为一组，下方入口与所述阶梯槽13相连，上方出口依次与所述阶梯孔315和集气腔16相连，构成气体排出通道。

本发明的工作原理如下：

当转子2在主轴6的驱动下低速转动时，机体1、转子2和组合滑片3形成两个封闭的第一工作腔14和第二工作腔15。组合滑片3在限位柱4的导向下上下移动，连接于滑片31下方的滚柱331与转子2保持滚动接触，以降低滑片31与转子、机体之间的磨损及产生的能耗。

流体介质首先由进气口11进入第一工作腔14内并随之旋转压缩，在转子2转过180°后，流体介质依次上行经过进气间隙13、设在组合滑片3上的导气流道314和阶梯孔315，待腔内压力足够大时推开固定在滑片块31上的弹性阀片341，进入集气腔16内，最后由出气口51排出。

由于出气口51设置较小，流体介质在集气腔16内进一步缓冲聚集，对组合滑片3产生向下的背压作用，使组合滑片3所受总的向心力大于总的离心力，进而组合滑片3底端始终接触于转子2外圆周面，可以在低转速工况下不借助弹簧等外力作用而实现工作腔的“自封闭”。

同时，在背压作用下，弹性阀片341所需开启压力增大，流体介质在第一工作腔14的内压缩过程可进一步强化，并通过组合设置导气流道314和阶梯孔315，流体介质在有效的增压后更平稳地推动弹性阀片341流出，相应地压缩机的回流量和功率损耗大大减少。

这种将排气阀集成在组合滑片3中、滑片31兼作流体排出通道的形式，简化了压缩机结构，增强了运行的稳定性，既适用于纯气相介质的输送，也可以用于高含气率气液两相介质的输送。流体介质由第二工作腔15进入机体1的工作过程与上述原理相同，不再赘述。转子每完成一次回转，压缩机可实现第一工作腔14和第二工作腔15的两次所述介质输运或增压过程，提高压缩机的运行稳定性与工作效率。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：包括机体，机体的一侧设有进气口，机体内具有圆柱体状的内腔，内腔沿轴向的两端贯通，且机体的两端分别设有用于密封内腔两端开口的端盖，所述端盖与内腔围合成气密的工作腔；

主轴同轴贯穿所述工作腔，主轴可转动设置，且主轴外露于机体的一端连接有驱动装置；工作腔内可转动地设有转子，转子与工作腔同轴设置，转子是椭圆柱体状，且转子固定套设在主轴上；转子沿轴向的长度与工作腔的轴向长度相等；转子和工作腔在同一工作腔的径向平面上的投影分别为椭圆形和圆形，且所述椭圆形的长轴与所述圆形的直径相等；转子将工作腔分隔成第一工作腔和第二工作腔，且第一工作腔与所述进气口连通；

所述机体上设有长度方向沿工作腔的轴向延伸的滑片槽，滑片槽位于工作腔的正上方，滑片槽具有两个沿滑片槽的长度方向延伸的滑片槽侧壁，且两个滑片槽侧壁的两端分别通过两个滑片槽端壁相连；滑片槽的顶口配有密封盖，滑片槽的槽底贯通并与工作腔相连通；滑片槽内固定嵌设有限位柱；所述限位柱为开设有通槽的圆柱体，且限位柱的中轴线与工作腔的中轴线相平行；所述通槽沿限位柱的轴向延伸；所述限位柱沿轴向的两端分别抵紧在两个滑片槽端壁之间，且所述通槽沿轴向的一端开有端口，所述端口与开设在位于同一侧的滑片槽端壁上的窗口相贯通，供限位柱插入滑片槽内的所述窗口配有密封用限位堵头；所述通槽沿轴向的另一端具有通槽端壁；所述通槽的上下两面分别开有上槽口和下槽口，且上槽口、下槽口分别与滑片槽的顶口和槽底相贯通；所述通槽还包括通槽侧壁，且所述通槽侧壁的外壁面紧密贴紧在滑片槽侧壁的内壁面上；

通槽内设有组合滑片，所述组合滑片包括用于堵住通槽以阻隔通槽与工作腔连通的滑片，滑片的形状与通槽的形状相适配，滑片可径向移动地设置在通槽内；且滑片沿长度方向的一端抵紧在通槽端壁上，另一端抵触在滑片槽端壁上；

滑片的长度与转子沿轴向的长度相等，滑片面向转子的下表面上间隔开有若干个第一凹槽，滚柱轴沿轴向贯穿所有的第一凹槽，且滚柱轴的两端固定在滑片上，滚柱轴与主轴平行且上下对齐；每个第一凹槽内均设有滚柱，且滚柱与第一凹槽之间具有轴向间隙和径向间隙，以给滚柱运动提供空间；滚柱可转动地设置在滚柱轴上，且滚柱的圆周面与转子的外表面相抵触，以将工作腔气密分隔成第一工作腔和第二工作腔；

滑片的上表面设有第二凹槽，且滑片的上表面与密封盖的内表面之间的间隙构成集气腔，且密封盖上开有与集气腔相连通的出气口；

每个滚柱均配有若干个导气装置，导气装置位于滚柱的上方，且导气装置包括开设在滑片上的导气流道；所述导气流道包括第一流道和第二流道；第一流道上端的出口与第二流道下端的入口相连通，且第一流道与第二流道的连通处设有缺口，滚柱位于上方的的外周面抵紧在所述缺口上，且滚柱的外周面覆盖所述缺口；第一流道下端的入口与第二工作腔相连通，第二流道上端的出口与设置在第二流道上方的阶梯孔下端的入口连通；阶梯孔上端的出口与所述第二凹槽连通，且阶梯孔上端的出口设有排气阀；所述排气阀包括铺设在阶梯孔上端的出口上的弹性阀片，弹性阀片覆盖阶梯孔上端的出口，且弹性阀片通过螺栓和垫片固定在凹槽内，且所述螺栓位于阶梯孔的一侧。

2.如权利要求1所述的一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：所述转子上设有若干组减重孔对，每组减重孔对包括两个减重孔，组内的两个减重孔中心对称，且对称中心为主轴中心轴的中点。

3.如权利要求2所述的一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：所述导气流道为L形通孔，且第一流道和第二流道相互垂直。

4.如权利要求3所述的一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：位于第二工作腔一侧的通槽侧壁的下部、滑片槽侧壁的下部均与滑片的下部之间具有进气间隙，所述第一流道下端的入口通过所述进气间隙与第二工作腔相连通。

5.如权利要求4所述的一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：所述限位柱的中心轴、主轴的中心轴、滚柱轴的中心轴相互平行且上下对齐。

6.如权利要求5所述的一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：所述滚柱通过轴承可转动地设置在滚柱轴上。

7.如权利要求6所述的一种低速自封闭滑片压缩机，其特征在于：所述驱动装置为电机。