CN108547755B - 一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摇摆活塞式压缩机，属于机械技术领域。它解决了现有的摇摆活塞式压缩机压缩效率低的问题。本摇摆活塞式压缩机包括缸体和缸盖，本活塞结构包括连杆、曲轴和活塞本体，连杆的一端与曲轴铰接，活塞本体固连在连杆的另一端，活塞本体的顶面上具有凸出的填充部，填充部的凸出高度沿活塞本体的中心线往活塞本体的边沿方向递减，当活塞本体摆动至上止点时，填充部能够与缸盖相抵靠或与缸盖之间具有间隙，当活塞本体摆动至下止点时，填充部的边沿能够与缸盖抵靠。本摇摆活塞式压缩机的活塞结构通过在活塞本体的顶面上形成凸出的填充部，保证活塞能够正常运动的同时，减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

Description

一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构。

背景技术

摇摆活塞式压缩机一般均包括曲柄、连杆、活塞和气缸，其中活塞在气缸内沿气缸的轴线做往复运动，曲柄的曲柄轴绕曲柄的旋转中心做圆周转动，连杆的一端与活塞连接，连杆的另一端与曲柄轴转动连接，通过连杆将曲柄的旋转运动转换为活塞的往复运动，以此实现气缸内容积的周期性改变。

如中国专利申请(申请号：201110084192.5)一种往复活塞式压缩机，包括曲柄、连杆、活塞和气缸，活塞在气缸内沿气缸的轴线作往复运动，曲柄的曲柄销围绕曲柄的旋转中心做圆周转动，连杆与活塞转动连接或者连杆与活塞紧固连接或者连杆与活塞为一体制作，还设置有一根摆杆，摆杆可围绕其摆动中心进行摆动，所述连杆与该摆杆转动连接，另外设置有一根副连杆，所述副连杆的一端与曲柄的曲柄销转动连接，副连杆的另一端与摆杆转动连接。现有的压缩机中，为了避免干涉活塞顶面与气缸的缸盖顶面在运动过程中发生干涉，将活塞的顶面均设置为平面，而且在活塞运动到上止点时，活塞顶面与缸盖顶预留有较大间隙，从而导致压缩机的压缩效率较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构，本发明所要解决的技术问题是：如何提高压缩机的压缩效率。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构，摇摆活塞式压缩机包括缸体和缸盖，本活塞结构包括连杆、曲轴和设置在缸体内的活塞本体，所述连杆的一端与曲轴铰接，所述活塞本体固连在连杆的另一端且所述活塞本体能够在缸体内摆动，其特征在于，所述活塞本体的顶面上具有凸出的填充部，所述填充部的凸出高度沿活塞本体的中心线往活塞本体的边沿方向递减，且当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部的顶部能够与缸盖相抵靠或与缸盖之间具有间隙，当活塞本体摆动至下止点时，所述填充部的边沿能够与缸盖抵靠。

本摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，通过在活塞本体的顶面上形成凸出的填充部，填充部的凸出高度是沿活塞本体的中心线往活塞边沿方向递减的，且当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部的顶部能够与缸盖相抵靠或与缸盖之间具有微小的间隙，当活塞本体摆动至下止点时，所述填充部的边沿能够与缸盖抵靠。即在保证整个活塞能够正常摆动和往复运动的同时，将原先活塞本体的顶面由平面设计为带型线的凸面结构，从而相对于现有的活塞顶面为平面的结构，减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部能够与缸盖相抵靠，所述填充部表面上的各点随活塞本体摆动的运动轨迹均满足以下公式：x＝Xsinβ，y＝-R(1-cosα)-L(1-cosβ)+Xsinβ，式中：R为曲轴半径，L为连杆长度，α为曲轴摆动角度，β为连杆的摆动角度，X为填充部上的点到活塞中心的距离，且当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部表面上的各点到缸盖之间的间距为对应点的y的最大值。活塞本体顶面填充部上的各点在随活塞本体摆动和往复运动的过程中均具有各自的轨迹，通过设计使得填充部上的各点运动轨迹均满足上述公式，其中在竖直方向上的位移y由R、L、X三个参数决定，随着曲轴转角α的改变会出现一个y的最大值，例如，曲轴转角α为30度，那么在活塞本体随着曲轴转角从0度摆到30度的过程中，填充部上的各点在竖直方向上的位移y均会出现一个最大值，从而通过将填充部表面上的各点到缸盖之间的间距设置为该点对应的y的最大值，即能实现避免摆动过程中与缸盖发生干涉，同时又减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，最大程度地提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，所述填充部呈圆锥形，且当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部的锥顶与所述缸盖相抵靠。通过将填充部设计为圆锥形，从而使得活塞整体的顶面型线相对较为简单，铸造成型较为方便，同时，当活塞本体摆动至上止点时，填充部的锥顶与缸盖相抵靠，相对现有的顶面为平面的设计，又减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，所述填充部的锥顶位于活塞本体的中心线上，所述填充部的锥底边沿各点随活塞本体摆动的运动轨迹满足以下公式： 式中：R为曲轴半径，L为连杆长度，α为曲轴摆动角度，β为连杆的摆动角度，D为缸体的缸径，且当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部的锥底边沿各点到缸盖之间的间距为对应点的y的最大值。活塞本体在摆动过程中，沿竖直方向上位移出现最大的是距离中心点最远的边沿位置，而位于活塞本体中心线上的那个中心点则不会产生竖直方向的位移，因此，将填充部设计为锥状的结构，锥顶位于活塞本体的中心线上，当活塞本体摆动至上止点时，填充部的锥顶与缸盖相抵靠，锥底的边沿上的各点到缸盖之间的间距设置为该点对应的y的最大值，即能实现避免摆动过程中与缸盖发生干涉，同时又减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比，同时结构也较为简单，制作方便。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，所述连杆的端部具有向外翻折形成的连接翻边，所述连接翻边贴靠在活塞本体的底面且与活塞本体之间通过紧固螺栓固连。在连杆的端部翻折形成连接翻边，从而将连杆与活塞本体之间的连接处设置在活塞本体的底面，使得紧固螺栓等避开了活塞的顶部位置，不会对活塞的摆动产生干涉。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，所述填充部呈圆台状，且当活塞本体摆动至上止点时，所述填充部的顶面与所述缸盖之间具有间隙。通过将填充部设计为圆台状，从而使得活塞整体的顶面型线相对较为简单，铸造成型较为方便，同时，当活塞本体摆动至上止点时，填充部的顶面与缸盖具有间距，能够避免摆动过程中与缸盖发生干涉，而且相对现有的顶面为平面的设计，又减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，所述活塞本体上具有安装孔，所述活塞本体上还具有沉槽，所述沉槽的开口贯穿至填充部的顶面，所述安装孔与沉槽的底部相连通，所述连杆的端部贴靠在活塞本体的底面，且所述活塞本体通过紧固螺栓穿过安装孔与连杆固连，所述紧固螺栓的头部嵌入所述沉槽内。通过紧固螺栓的作用能够将连杆与活塞本体固定，同时配合在填充部上设置沉槽，连杆与活塞本体固定后紧固螺栓的头部能够嵌入沉槽内不会凸出于填充部，不会对活塞的摆动造成干涉。

在上述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构中，所述填充部的中心线与活塞本体的中心线重合，所述沉槽的内径与填充部顶面的直径相同，所述填充部位于沉槽槽口边沿上的各点和填充部底部边沿上的各点随活塞本体摆动的运动轨迹均满足以下公式：x＝Xsinβ，y＝-R(1-cosα)-L(1-cosβ)+Xsinβ，式中：R为曲轴半径，L为连杆长度，α为曲轴摆动角度，β为连杆的摆动角度，X为填充部上的点到活塞中心的距离，且当活塞本体摆动至上止点时，上述各点到缸盖之间的间距为对应该点的y的最大值。活塞本体在摆动过程中，沿竖直方向上位移出现最大的是距离中心点最远的边沿位置，而越靠近活塞本体中心线则产生竖直方向的位移就越小，因此，将填充部设计为圆台状的结构，锥顶位于活塞本体的中心线上，当活塞本体摆动至上止点时，填充部的顶面与缸盖具有间距，并且填充部位于沉槽槽口边沿上的各点和填充部底部边沿上的各点到缸盖之间的间距均设置为对应该点的y的最大值，即能实现避免摆动过程中与缸盖发生干涉，同时又减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比，同时结构也较为简单，制作方便。

与现有技术相比，本摇摆活塞式压缩机的活塞结构具有以下优点：通过在活塞本体的顶面上形成凸出的填充部，即在保证整个活塞能够正常摆动和往复运动的同时，将原先活塞本体的顶面由平面设计为带型线的凸面结构，当活塞本体摆动至上止点时，填充部能够与缸盖相抵靠或与缸盖之间具有间隙，从而相对于现有的活塞顶面为平面的设计，减小了活塞顶部与缸盖之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

附图说明

图1是实施例一中本摇摆活塞式压缩机的活塞结构的剖视图。

图2是实施例二中本摇摆活塞式压缩机的活塞结构的剖视图。

图3是实施例二中活塞本体的立体结构图。

图4是实施例三中本摇摆活塞式压缩机的活塞结构的剖视图。

图5是实施例三中活塞本体的立体结构图。

图中，1、缸体；2、缸盖；3、活塞本体；3a、填充部；3b、安装孔；3c、沉槽；4、连杆；4a、连接翻边；5、曲轴；6、紧固螺栓。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，摇摆活塞式压缩机包括缸体1和缸盖2，本活塞结构包括连杆4、曲轴5和设置在缸体1内的活塞本体3，连杆4的一端与曲轴5铰接，活塞本体3固连在连杆4的另一端，且连杆4绕曲轴5摆动能够带着活塞本体3在缸体1内摆动且沿着缸体1往复运动，活塞本体3的外周壁与缸体1之间还具有密封圈。活塞本体3的顶面上具有凸出的填充部3a，填充部3a能够随活塞本体3在缸体1内摆动，填充部3a的凸出高度沿活塞本体3的中心线往活塞本体3的边沿方向递减，且当活塞本体3摆动至上止点时，所述填充部3a的顶部能够与缸盖2相抵靠或与缸盖2之间具有间隙，当活塞本体3摆动至下止点时，填充部3a的边沿能够与缸盖2抵靠。

具体地说，活塞本体3顶面填充部3a上的各点在随活塞本体3摆动和往复运动的过程中均具有各自的轨迹，通过设计使得填充部3a表面上的各点随活塞本体3摆动的运动轨迹均满足以下公式：x＝Xsinβ，y＝-R(1-cosα)-L(1-cosβ)+Xsinβ，式中：R为曲轴5半径，L为连杆4长度，α为曲轴5的摆动角度，β为连杆4的摆动角度，X为填充部3a上的点到活塞中心的距离。其中在竖直方向上的位移y由R、L、X三个参数决定，随着曲轴5转角α的改变会出现一个y的最大值，例如，曲轴5转角α为30度，那么在活塞本体3随着曲轴5转角从0度摆到30度的过程中，填充部3a上的各点在竖直方向上的位移y均会出现一个最大值。因此，本实施例中，当活塞本体3摆动至上止点时，填充部3a表面上的各点到缸盖2之间的间距为对应点的y的最大值，从而即能实现避免摆动过程中与缸盖2发生干涉，同时又减小了活塞顶部与缸盖2之间的间隙，最大程度地提高了压缩机的压缩效率和压缩比。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，其不同之处在于：如图2和3所示，填充部3a呈圆锥形，从而使得活塞整体的顶面型线相对较为简单，铸造成型较为方便。连杆4的端部具有向外翻折形成的连接翻边4a，连接翻边4a贴靠在活塞本体3的底面且与活塞本体3之间通过紧固螺栓6固连。

活塞本体3在摆动过程中，圆锥形的填充部3a上，沿竖直方向上位移出现最大的是距离中心点最远的边沿位置，而位于活塞本体3中心线上的那个中心点则不会产生竖直方向的位移，本实施例中，填充部3a的锥顶位于活塞本体3的中心线上，当活塞本体3摆动至上止点时，填充部3a的锥顶与缸盖2相抵靠。填充部3a的锥底边沿各点随活塞本体3摆动的运动轨迹满足以下公式：

式中：R为曲轴5半径，L为连杆4长度，α为曲轴5摆动角度，β为连杆4的摆动角度，D为缸体1的缸径，且当活塞本体3摆动至上止点时，填充部3a的锥底边沿各点到缸盖2之间的间距为对应点的y的最大值，从而即能实现避免摆动过程中与缸盖2发生干涉，同时又减小了活塞顶部与缸盖2之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比，同时结构也较为简单，制作方便。

实施例三

本实施例与实施例一基本相同，其不同之处在于：如图4和5所示，填充部3a呈圆台状，从而使得活塞整体的顶面型线相对较为简单，铸造成型较为方便。活塞本体3上具有安装孔3b，活塞本体3上还具有沉槽3c，沉槽3c的开口贯穿至填充部3a的顶面，安装孔3b与沉槽3c的底部相连通，连杆4的端部贴靠在活塞本体3的底面，且活塞本体3通过紧固螺栓6穿过安装孔3b与连杆4固连，紧固螺栓6的头部嵌入沉槽3c内。

活塞本体3在摆动过程中，沿竖直方向上位移出现最大的是距离中心点最远的边沿位置，而越靠近活塞本体3中心线则产生竖直方向的位移就越小。因此，本申请中，填充部3a的中心线与活塞本体3的中心线重合，沉槽3c的内径与填充部3a顶面的直径相同，填充部3a位于沉槽3c槽口边沿上的各点和填充部3a底部边沿上的各点随活塞本体3摆动的运动轨迹均满足以下公式：x＝Xsinβ，y＝-R(1-cosα)-L(1-cosβ)+Xsinβ，式中：R为曲轴5半径，L为连杆4长度，α为曲轴5摆动角度，β为连杆4的摆动角度，X为填充部3a上的点到活塞中心的距离，且当活塞本体3摆动至上止点时，上述各点到缸盖2之间的间距为对应该点的y的最大值，从而即能实现避免摆动过程中与缸盖2发生干涉，同时又减小了活塞顶部与缸盖2之间的间隙，提高了压缩机的压缩效率和压缩比，同时结构也较为简单，制作方便。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构，摇摆活塞式压缩机包括缸体(1)和缸盖(2)，本活塞结构包括连杆(4)、曲轴(5)和设置在缸体(1)内的活塞本体(3)，所述连杆(4)的一端与曲轴(5)铰接，所述活塞本体(3)固连在连杆(4)的另一端且所述活塞本体(3)能够在缸体(1)内摆动，其特征在于，所述活塞本体(3)的顶面上具有凸出的填充部(3a)，所述填充部(3a)的凸出高度沿活塞本体(3)的中心线往活塞本体(3)的边沿方向递减，且当活塞本体(3)摆动至下止点时，所述填充部(3a)的边沿能够与缸盖(2)抵靠；当活塞本体(3)摆动至上止点时，所述填充部(3a)能够与缸盖(2)相抵靠，所述填充部(3a)表面上的各点随活塞本体(3)摆动的运动轨迹均满足以下公式：x＝Xsinβ，y＝-R(1-cosα)-L(1-cosβ)+Xsinβ，式中：R为曲轴(5)半径，L为连杆(4)长度，α为曲轴(5)摆动角度，β为连杆(4)的摆动角度，X为填充部(3a)上的点到活塞中心的距离，且当活塞本体(3)摆动至上止点时，所述填充部(3a)表面上的各点到缸盖(2)之间的间距为对应点的y的最大值。

2.根据权利要求1所述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构，其特征在于，所述连杆(4)的端部具有向外翻折形成的连接翻边(4a)，所述连接翻边(4a)贴靠在活塞本体(3)的底面且与活塞本体(3)之间通过紧固螺栓(6)固连。

3.一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构，摇摆活塞式压缩机包括缸体(1)和缸盖(2)，本活塞结构包括连杆(4)、曲轴(5)和设置在缸体(1)内的活塞本体(3)，所述连杆(4)的一端与曲轴(5)铰接，所述活塞本体(3)固连在连杆(4)的另一端且所述活塞本体(3)能够在缸体(1)内摆动，其特征在于，所述活塞本体(3)的顶面上具有凸出的填充部(3a)，所述填充部(3a)的凸出高度沿活塞本体(3)的中心线往活塞本体(3)的边沿方向递减，且当活塞本体(3)摆动至下止点时，所述填充部(3a)的边沿能够与缸盖(2)抵靠；所述填充部(3a)呈圆锥形，且当活塞本体(3)摆动至上止点时，所述填充部(3a)的锥顶与所述缸盖(2)相抵靠，所述填充部(3a)的锥顶位于活塞本体(3)的中心线上，所述填充部(3a)的锥底边沿各点随活塞本体(3)摆动的运动轨迹满足以下公式：

式中：R为曲轴(5)半径，L为连杆(4)长度，α为曲轴(5)摆动角度，β为连杆(4)的摆动角度，D为缸体(1)的缸径，且当活塞本体(3)摆动至上止点时，所述填充部(3a)的锥底边沿各点到缸盖(2)之间的间距为对应点的y的最大值。

4.根据权利要求3所述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构，其特征在于，所述连杆(4)的端部具有向外翻折形成的连接翻边(4a)，所述连接翻边(4a)贴靠在活塞本体(3)的底面且与活塞本体(3)之间通过紧固螺栓(6)固连。

5.一种摇摆活塞式压缩机的活塞结构，摇摆活塞式压缩机包括缸体(1)和缸盖(2)，本活塞结构包括连杆(4)、曲轴(5)和设置在缸体(1)内的活塞本体(3)，所述连杆(4)的一端与曲轴(5)铰接，所述活塞本体(3)固连在连杆(4)的另一端且所述活塞本体(3)能够在缸体(1)内摆动，其特征在于，所述活塞本体(3)的顶面上具有凸出的填充部(3a)，所述填充部(3a)的凸出高度沿活塞本体(3)的中心线往活塞本体(3)的边沿方向递减，且当活塞本体(3)摆动至下止点时，所述填充部(3a)的边沿能够与缸盖(2)抵靠；所述填充部(3a)呈圆台状，且当活塞本体(3)摆动至上止点时，所述填充部(3a)的顶面与所述缸盖(2)之间具有间隙，所述活塞本体(3)上还具有沉槽(3c)，所述沉槽(3c)的开口贯穿至填充部(3a)的顶面，所述填充部(3a)位于沉槽(3c)槽口边沿上的各点和填充部(3a)底部边沿上的各点随活塞本体(3)摆动的运动轨迹均满足以下公式：x＝Xsinβ，y＝-R(1-cosα)-L(1-cosβ)+Xsinβ，式中：R为曲轴(5)半径，L为连杆(4)长度，α为曲轴(5)摆动角度，β为连杆(4)的摆动角度，X为填充部(3a)上的点到活塞中心的距离，且当活塞本体(3)摆动至上止点时，上述各点到缸盖(2)之间的间距为对应该点的y的最大值。

6.根据权利要求5所述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构，其特征在于，所述活塞本体(3)上具有安装孔(3b)，所述安装孔(3b)与沉槽(3c)的底部相连通，所述连杆(4)的端部贴靠在活塞本体(3)的底面，且所述活塞本体(3)通过紧固螺栓(6)穿过安装孔(3b)与连杆(4)固连，所述紧固螺栓(6)的头部嵌入所述沉槽(3c)内。

7.根据权利要求5或6所述的摇摆活塞式压缩机的活塞结构，其特征在于，所述填充部(3a)的中心线与活塞本体(3)的中心线重合，所述沉槽(3c)的内径与填充部(3a)顶面的直径相同。

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