CN109611333B - 转子滑板式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子滑板式空压机，它包括气缸、转子、滑板、气缸内壁滚杆层、气门栓柱、端盖及盖内滑板脚凹槽六部分，气门栓柱分内外两层，装在气缸内，靠气缸两端的端盖固定，与气缸内壁相交，并与气缸内同轴安装的转子相切，进气口开在气门栓柱一侧的气缸侧壁上，出气口与气门栓柱内层融合；两块滑板两端各有一根能转动的滑板脚，卡在滑板脚凹槽内，滑板脚凹槽是一个闭合曲线环，其中一部分向圆心凹陷，用以控制滑板在转子滑槽内滑进、滑出，使滑板能越过气门栓柱，克服了滑片式空压机转子偏心的弊病，增大了气腔容积；同时通过减少滑板数目，利用轨道控制原理，增大了转速，解决了滑片式供气量的不足；另外，通过在气缸内壁铺设滚杆层，把滑板与气缸内壁之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦力，大大降低了润滑油的损耗。

Description

转子滑板式空气压缩机

1·技术领域：

本发明属于空气压缩机，是一种输出加压气体的动力机械，用途广泛。

2·技术背景：

空压机种类很多，现实生活、生产中常用的主要有两大类：活塞往复式、双螺杆式；活塞往复式中国自己能生产，但现在使用者呈逐年下降的趋势；螺杆式中国缺乏最核心的加工螺杆的技术，基本上算是不能生产，但现在使用者呈逐年上升的趋势，这意味着中国的空压机市场在逐步逐步地被外国技术所占据，所垄断；本发明就是为了解决这个问题，希望国人能重新用上自己国产的空压机。

虽然螺杆式、活塞往复式使用广泛，但与本发明相类似的却不是这两类，而是另外一种曾经很普遍的滑片式。滑片式是一种依靠能在转子上滑进滑出的滑片对空气进行压缩的泵式加压机械，其转子在定子内偏心安装，与定子内壁相切。“滑片式空压机的特点是：(1)结构简单、操作维修方便、造价较低；(2)对不同分子量和较高温度的气体均可压缩；(3)机器尺寸较小，相对泄露较少，容积效率较高；(4)可实现完全的平衡，振动很小，所需基础尺寸较小。缺点是润滑油的耗量大、摩擦副的磨损大，特别是滑片寿命有限；工作压力较低，供气量较小。”(《化工辞典》371页“滑片式压缩机”词条，化学工业出版社2006年9月出版)

其实滑片式空压机最大的缺陷就是供气量太小，工作气压较低，转速太慢，另外润滑油损耗也过大，很多用户反应买回去后气量太小无法使用，只能闲置。那么滑片式空压机为什么供气量会那么小呢？显然是由它本身构造所造成的。

滑片式依靠在转子上滑槽内滑进滑出的滑片对空气进行压缩，而转子在定子内偏心安装，要想使滑片的工作安全可靠，转子的半径一定要足够大，滑片甩出滑槽的尺寸不能太长，最好不要超过滑片宽度的一半，否则就有从滑槽内甩脱的危险；同样，转速太快也一样，只能工作在低速状态。由于滑片不能甩出太多，决定了定子的半径不能太大，又由于转子在定子内偏心安装，这个月牙形的气腔容积就显得比较小，而实际上，月牙的两个尖头部分还处于废置状态，无法产生有效的供气量。运转一周所产生的供气量不足，转速又低，所以供气量自然就小。要想解决这个问题，最直观的方法就是要从增大气腔容积和增大转速上下手。

3·发明内容：

本发明解决的技术问题是，通过增大气腔容积和提高转速，从而增大空压机的供气量。

技术方案：一种转子滑板式空气压缩机，它包括转子(气缸)、定子、滑板(包括两端的滑板脚)、气门栓柱、气缸内壁滚杆层、气缸端盖及盖内的滑板脚凹槽六部分；所述转子由滑槽、旋转滑槽体、旋轴几部分组成，在定子内同轴安装，并与安装在定子内的气门栓柱相外切。所述定子外面的侧壁上开有进气口、一头的端盖上开有出气口，内部的进气口与出气区由管状的气门栓柱隔开，出气口开在气门栓柱上面向出气区的一边；所述气门栓柱主要包括内、外两层：外层为圆周360°全面开孔的透气薄壁钢管，内层的透气孔则只开在面对出气区的这一面管壁上，是耐压的厚壁钢管，外层的薄壁钢管可以随着转子的转动而转动，内层则固定不动；所述滑板主要由长方形的板体和圆柱状插在滑板两侧(长头两侧)孔洞中能自如转动的滑板脚组成；所述滚杆为细长的圆柱体，成一排均匀平铺在气缸内壁切削面上，两端由气缸的端盖进行固定，这些滚杆在滑板从它们上面刮过时，能随着滑板刮过而转动，从而形成一道有流动效果的气缸内壁面，大大减小滑板转动时所受到的缸壁摩擦力；所述滑板脚凹槽设置在气缸两端的端盖内，是一个有一个向心凹陷部分的圆润闭合曲线环，滑板两侧的滑板脚卡在凹槽内，当滑板随着转子转动时，滑板脚会受凹槽的控制，按闭合曲线环的轨迹运行，在滑板经过气门栓柱处时，使滑板缩回转子滑槽内，从而越过气门栓柱。

有益效果：本发明的转子滑板式空气压缩机运用了轨道控制原理，就好像火车在铁轨上运行一样，利用一个有凹陷部分的闭合曲线环，使滑板在经过气门栓柱时会被闭合曲线环的凹陷部分控制着缩回转子滑槽内，从而避免了转子在定子内偏心安装，气腔由月牙形变成环形，增大了气腔容积，增大了供气量；本发明的转子滑板式空气压缩机还减少了滑板的数量，使滑板有轨运行，从而使结构更简单，转速大大提高，这又增大了供气量。两个增大结合在一起，彻底解决了滑片式空压机供气量不足的毛病。由于改变较大，所以重新取了个名字，叫转子滑板式空气压缩机。

4·附图说明：

图1是转子滑板式空压机的基本构造和工作原理

图2是气缸(定子)的构造

图3是气缸端盖的构造

图4是转子的构造

图5是滑板的构造

图6是气门栓柱的构造

图7是轴承座的构造

图8是端盖内滑板脚凹槽的生产工艺

附图中，1·气缸、2·转子、3·滑板、4·滑板脚、5·气门栓柱外层、6·气门栓柱内层、7·进气口、8·出气口、9·气缸内壁滚杆、10·气缸底座、11·滑板凹槽、12·转子旋轴、13·气门栓柱出口(端盖上的气门栓柱凹坑)、14·滚杆凹槽、15·滑板脚凹槽、16·轴孔、17·气缸内壁的气门栓柱凹坑、18·滑板上的滑板脚孔洞、19·轴承座固定孔、20·气门栓柱固定孔、21·气门栓柱固定片

5·具体实施方式：

参看附图，一种转子滑板式空气压缩机，包括气缸1、转子2、滑板3、气门栓柱5(6)、气缸内壁滚杆层9、滑板脚凹槽15、气缸端盖。气门栓柱由内、外两层构成，设置在气缸1内部的进气口和出气区之间，把环形气腔分隔开，同时与转子2相切，形成空压机工作时的气门，保证进气口7和出气口8不会贯通。转子2上开有两条以一定角度排列的滑槽11，滑槽11内设有两块滑板3，滑板3上的长端两侧开有两个圆柱形孔洞18，里面插着两根圆柱体形状的滑板脚4，滑板脚4能在孔洞18内自如地转动。

转子2在气缸1内与气缸1同轴(同心)安装，同时与安装在气缸1内的气门栓柱5(6)相切(外切)，气缸1内壁上还铺有一层细长的圆柱体形状滚杆9，其两端伸进气缸1端盖内的滚杆凹槽14内，由端盖进行固定；同时滑板3两端的滑板脚4也伸进端盖内的滑板脚凹槽15内，同样由端盖进行固定；还有气门栓柱5(6)，也一样由端盖进行固定。

进气口7的大小及位置，与两块滑板3的布置是配套的，也就是说，当其中一块滑板3开始回缩，使出气口8与这块滑板后面的气腔贯通时，另一块滑板3要刚好或已经把进气口7封闭住，这样进气口7和出气口8才始终不会贯通，不会造成漏气；之所以使用两块滑板3，就是要使得在任何时候都有至少一块滑板3把进、出气口隔绝开，使气体的压缩过程连续不间断，如果超过两块滑板，则挤占浪费气腔容积，没有实际效用。

如图1所示，本发明工作时，用动力装置(电动机、发动机)直接驱动转子2旋转，带动滑板3跟着转，此时在旋转方向上(图中所示为顺时针方向)，气腔的容积不断变小，气压增大，压缩气从出气口8排出；而在相反的方向上，气腔容积不断增大，气压变小，空气于是从进气口7进入气腔内，压气、进气同时进行。

在“轨道”——滑板脚凹槽15的控制下，滑板3在没有到达回缩区时，其与气缸内壁(即滚杆层)始终紧密贴合在一起，再配以润滑油的油封，确保不会漏气；当到达回缩区后，滑板脚凹槽15由圆环状变成了圆滑凹陷状，于是在这凹陷的“轨道”控制下(“轨道”控制滑板脚，滑板脚控制滑板)，滑板3开始缩回滑板凹槽11内，从而保证滑板3能顺利越过气门栓柱5(6)，完成一次压缩过程。

越过气门栓柱后，在“轨道”的控制下，滑板3从转子滑槽11内又被甩出，开始下一轮的空气压缩，两块滑板3交替轮流作用，确保任何时刻都有至少一块滑板3在进行气体压缩，由于压气、进气同时进行，所以任何时刻也都在进气，压缩气连续不断，气流平稳，波动性很小。

滑片式空压机的缺陷主要体现在这么几个方面：1·转速太慢，因为如果转速过高，滑片在缩回滑槽内时会因速度太高而撞击滑槽底部，形成撞击噪音；不但是噪音，撞击力度如果太大，也容易损坏滑片。2·润滑油损耗太大，空压机工作时，滑片在气缸内壁上不停地刮过，喷注在气缸内壁上用于润滑的润滑油一喷上就被刮掉了，这些润滑油跟着压缩空气一起被压进储气罐，跟冷凝水混在一起而乳化，乳化超过了一定程度，就难以再次使用；3·压力太小，因为转速慢，所以压力小。滑片式空压机的这几个缺陷，本发明的转子滑板式空压机都进行了改进：首先，滑板的运行受“轨道”的控制，只要“轨道”凹陷处的最底端高于滑板滑槽的底部，那么不论转子转多快，滑板也不会撞击到滑槽底部，这就意味着，空压机的转速可以大大提高。其次，气缸内壁上铺设了一层滚杆，这些滚杆与滚杆之间是有空隙的，这些空隙间会藏纳润滑油，滑板从这些滚杆上刮过时，滚杆会随着而滚动，把润滑油从一面带到另一面，这就可以避免被刮掉，从而大大降低其损耗。转速提高了，压力自然也就上去了。

总结来说，本发明的转子滑板式空压机有这么几个特点：(1)没有进、出气阀，没有细小的易损部件，没有难以加工的复杂构型部件；(2)进、出气口常开不闭，压缩气连续不断，均匀平稳，波动性小；(3)振动小、噪音低，供气量大，使用期内维护少(滑板在滚杆层上刮过，滚杆会随着而转动，滑板受到的摩擦力小，损耗自然也就小)，使用费用低；(4)转速中、高等，是一款中高速中高压空压机；(5)结构简单，生产相对容易，价格比较低廉；(6)可以通过调节转子的转速来调节供气量的大小以及气压的大小，适应范围广。结构简单是滑片式空压机的一大优势，而本发明比滑片式还简单，因为它只有两块滑板，两条滑槽，也无须使用变速箱，气门栓柱和出气口融合在一起，又省去了一个出气口的设计。

转子滑板式空气压缩机是一种先进的空压机，它结构简单，效能高，比当今市场上三种主要的空压机(双螺杆式、活塞往复式、滑片式)都显得更高效，它能打破国外对中国的技术封锁，使中国的空压机生产向前一大步，迈进国际先进生产者的行列。

Claims (2)

1.一种转子滑板式空气压缩机，包括气缸、转子、滑板及滑板脚、气门栓柱、气缸内壁附加滚杆层、气缸端盖及控制滑板脚运行的滑板脚凹槽，其特征在于，所述气缸的内壁面的大部分区域被切削掉一层，其上紧贴铺有一层由细长圆柱体均匀组成的滚杆层，滚杆层的两端由气缸端盖进行固定，形成一道有流动效果的特殊气缸内壁面；所述气缸外面的侧壁上开有进气口，内部的进气口与出气区之间设有气门栓柱，气门栓柱用以隔开内部的进气口与出气区；所述气门栓柱为圆筒形，由气缸两端的气缸端盖进行固定；气门栓柱包括两个部分：外层、内层，外层是一根360°全圆周开孔的全透气薄壁耐磨钢管，能随着转子转动而转动，内层是一根圆周局部开孔的半透气厚壁耐压钢管，同时也是空气压缩机的出气口，内层、外层紧密贴合在一起，内层固定不能动，外层可以自如转动，并与转子相切；所述转子在气缸内与气缸同轴安装，其上按一定角度开有两道滑槽，每道滑槽内配有一块滑板；所述滑板由长方形板体和两端圆柱体形状的滑板脚组成，长方形板体长头两端开有两个圆孔，滑板脚一头安插在圆孔中，能够自如转动，另一头卡在滑板脚凹槽中；所述滑板脚凹槽开设在气缸两端的气缸端盖内，是一个有向心凹陷部分的闭合圆滑曲线环，能够使滑板脚在其上按设定的轨迹运行，从而控制滑板顺利越过气门栓柱。

2.根据权利要求1所述的转子滑板式空气压缩机，其特征在于，所述气门栓柱的筒体小部分沉陷式安装在气缸内的进气口和出气区之间。

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