CN109863301A - 摇摆板式压缩机和使用它的氧气浓缩器 - Google Patents

Abstract

一种氧气浓缩器，包括具有一个或多个双头活塞和缸体的摇摆板式压缩机。当轴旋转时，压缩机的摇摆板不旋转，但是相对于轴而轨道地倾斜，从而使双头活塞在相应的缸体内移动。

Description

摇摆板式压缩机和使用它的氧气浓缩器

相关申请的交叉引用

本申请作为PCT国际专利申请于2017年7月25日提交，并要求2016年7月25日提交的美国临时专利申请No.62/366,408的优先权，在此通过引用结合其全部公开内容。

背景技术

便携式氧气浓缩器通常用于家庭医疗市场，以治疗患有慢性阻塞性肺病的非卧床患者。为了使氧气浓缩器便携，氧气浓缩器必须尽可能小并且重量尽可能地轻，同时向非卧床患者提供足够的浓缩氧气流量。

氧气浓缩器使用压缩机向浓缩器供应高压进料空气。压缩机通常使用粘性润滑剂或油。这种润滑剂或油会污染浓缩器中的空气流动路径。此外，氧气浓缩器中的压缩机在使用期间会产生大量的振动和噪音，使其不适合用于便携式浓缩器。因此，希望压缩机以低噪音，振动和重量的情况下无油运行，同时提供所需的真空/压力水平和流速以及更低的功率消耗。

发明内容

大体地，本发明涉及摇摆板式压缩机和使用该压缩机的氧气浓缩器。在一种可能的配置中并且作为非限制性示例，压缩机包括与双头活塞相关联的摇摆板。在本发明中描述了多个方面，包括但不限于以下方面。

一个方面是一种摇摆板式压缩机，包括马达，摇摆板，双头活塞组件和至少一个单件式缸体。马达将轴围绕旋转轴线旋转。摇摆板具有至少一个远端附接构件并且连接到轴，使得远端附接构件随着轴的旋转而往复运动。单件式缸体接收双头活塞组件以限定两个压缩腔室。该缸体包括窗口，摇摆板通过该窗口与活塞组件接合，使得远端附接构件穿过活塞组件，由此活塞组件随着所述轴的旋转而在所述缸体内沿着与旋转轴线平行的第二轴线往复运动，并且远端附接构件大体沿着第二轴线在轴向路径中往复运动。

另一方面是一种氧气浓缩器，包括浓缩器和摇摆板式压缩机。压缩机包括马达，其将轴围绕旋转轴线旋转；具有至少两个球的摇摆板，每个球位于摇摆板的不同远端部分上，摇摆板连接到轴上，使得每个球随着轴的旋转而往复运动；双头活塞；和至少一个单件式缸体，其接收双头活塞组件以限定两个压缩腔室，该缸体包括窗口，所述摇摆板通过该窗口与活塞组件接合，使得活塞连接到相关联的一个球上，从而随着所述轴的旋转，活塞在缸体内往复运动，并且球大体沿着缸体的轴线以轴向路径往复运动。

另一方面是一种将摇摆板与活塞组件组装在一起的方法。摇摆板包括至少一个远端附接构件，并且活塞组件包括活塞头和至少一个连杆。该方法包括将第一磁性元件安装到至少一个连杆上；在预定位置处将组装工具布置成活塞头相邻，组装工具包括第二磁性元件，当组装工具被设置成在预定位置处与活塞头相邻时，该第二磁性元件构造成磁性地吸引至少一个连杆的第一磁性元件，以将至少一个连杆偏置到预定位置；将所述至少一个远端附接构件与所述至少一个连杆接合；和从活塞头拆下组装工具。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的氧气浓缩系统的框图。

图2是气体分离装置的示例性实施方式的框图。

图3示意性地示出示例压缩机。

图4是图3的压缩机的剖视图。

图5是连接到驱动轴的端部的摇摆板组件的示意性侧视图。

图6是摇摆板组件的示意性透视图，驱动轴从该摇摆板组件分离。

图7示意性地示出了联接到摇摆板组件的示例活塞组件。

图8示意性地示出了缸体内的活塞组件。

图9示意性地示出了第一和第二活塞头，第一和第二连杆和球形元件的连接。

图10示意性地示出了连接到摇摆板组件的示例性摆动防旋转装置。

图11示意性地示出示例性第二歧管。

图12示意性地示出示例性第一歧管。

图13示意性地示出了连接到摇摆板组件的第二歧管，该第二歧管连接到包含在相应缸体内的活塞组件。

图14示意性地示出了用于压缩机的冷却装置。

图15示意性地示出了活塞组件的另一个例子。

图16示意性地示出了连接到摇摆板组件的另一示例性摆动防旋转装置。

图17示意性地示出了连接到摇摆板组件的又一示例性摆动防旋转装置。

图18示意性地示出了连接到摇摆板组件的又一示例性摆动防旋转装置。

图19是压缩机的另一示例性实施例的示意性剖视图。

图20是压缩机的示意性局部视图。

图21是包括摇摆板组件和活塞组件的压缩机的示意性局部视图。

图22是包括摇摆板组件和活塞组件的压缩机的另一示意性局部视图。

图23示意性地示出了包括在摇摆板组件中的另一示例性轴承元件。

图24是压缩机的示意性局部视图。

图25是图24的压缩机的另一示意性局部视图。

图26示意性地示出了活塞组件的另一个例子。

具体实施方式

将参考附图详细描述各种实施例，其中相同的附图标记在若干视图中表示相同的部件和组件。对各种实施例的参考不限制所附权利要求的范围。另外，本说明书中阐述的任何示例不旨在限制并且仅仅阐述所附权利要求的许多可能实施例中的一些。

通常，根据本发明，氧气浓缩器包括具有一个或多个双头缸体的摇摆板式压缩机。在某些示例中，氧气浓缩器使用具有双头活塞的摇摆板式压缩机设计。摇摆板以一角度附接到轴上，以围绕轴的旋转轴线轨道地倾斜。当轴旋转时摇摆板不旋转，但是改变摇摆板相对于轴的固定倾斜的角度方向，从而使双头活塞在相应的缸体内移动。摇摆板式压缩机构造成干式系统，其不需要粘性润滑剂(例如油或油脂)，用于加压空气和抽真空以用于便携式氧气浓缩器。它是一种便携式，低噪音，低振动，低功率组合的真空和压力泵。

摇摆板子组件可具有连接到销的轴承级钢球。销连接到摇摆板的中心毂。轴承，例如滚珠轴承或止推轴承，设置在毂和轴(即驱动轴)之间。每个活塞在与活塞相关联的缸体内轴向驱动，通过一端或两个胫骨(在此也称为连杆或活塞杆)在一端与球球状地配合，并在相反端与活塞球状地配合。活塞外径可涂有低摩擦磨损阻隔涂料。胫骨稍微偏离轴线移动以适应球在缸体内的非轴向运动。任何数量的缸体可被布置成围绕与动力轴重合的驱动轴的圆形。在一些示例中，缸体从驱动轴等距布置。当驱动轴旋转时，毂不会旋转，因为其轴承将毂和驱动轴隔离。替代地，由驱动轴的角度决定毂的摆动。在一些示例中，提供恒定速度(CV)接头以防止毂上的旋转扭矩。CV接头可与毂集成，CV轴可柔性地连接到接地物品(如歧管)上。CV接头可以减小活塞由于缸体上的侧面载荷所承受的阻力矩。这样，CV接头可以消除活塞处的摩擦，从而提高整个装置的能量效率。

两个歧管在其间保持缸体。在一些情况下，歧管是彼此的镜像，因此相对的缸体盖执行相同的功能，但是相位偏差180度。压缩机的一个示例是一个缸体(两个喷头)产生正压力流，和两个缸体(四个喷头)产生负压流量。可以形成护罩以迫使冷却气体通过压缩机。这种内部冷却减小了系统封装尺寸。

图1是根据本发明的示例性实施例的氧气浓缩系统100的框图。在一些示例中，氧气浓缩系统100是便携式氧气浓缩系统。氧气浓缩系统100包括气体分离装置102，能量源104，一个或多个输出传感器106和控制单元108。

气体分离装置102操作以将浓缩的氧气与环境空气分离。气体分离装置102的一个示例是氧气发生器。在本文中，气体分离装置102也称为空气分离装置或氧气发生器102。能量源104为氧气发生器102的至少一部分供能。能量源104的示例包括可充电电池，电池组和燃料电池。输出传感器106用于感测一个或多个条件，例如用户U的条件和环境，以确定用户所需的氧气输出或系统100所要求的氧气输出。控制单元108链接到输出传感器106，空气分离装置102，和能量源104，以响应于由一个或多个输出传感器106感测的一个或多个条件来控制空气分离装置102的操作。

在可选的实施例中，系统100不包括连接到控制单元108的一个或多个输出传感器106。在该实施例中，系统100的条件，例如流速，氧浓度水平等可以是系统常数或可手动控制。例如，系统100可以包括用户界面，其允许用户，供应商，医生等输入信息，例如处方氧气水平，流速等，以控制系统100的氧气输出。

图2是气体分离装置102的示例性实施例的框图。气体分离装置102包括泵，例如压缩机112和氧气浓缩器114，在一些示例中，它们是一体的。

如图所示，气体分离装置102包括图2中的边界虚线内所示的一个或多个元件。通过压缩机112将环境空气吸入通过入口消声器116。在一些示例中，消声器116与压缩机112集成，如下所述。压缩机112可以由一个或多个DC电机118驱动，该DC电机118由能量源104(例如，可充电电池)提供的DC电流驱动。电机118还可以驱动热交换器120的冷却风扇部分。变速控制器或压缩机电机速度控制器119可以与控制单元108集成或分开，并且优选地连接到电机118以节省电力消耗。压缩机112将压力下的空气输送到浓缩器114。

热交换器120可以位于压缩机112和浓缩器114之间，以在空气进入浓缩器114之前将空气冷却或加热到期望的温度。过滤器(未示出)可以位于压缩机112和浓缩器114之间，以从供应空气中除去任何杂质。压力传感器122可位于压缩机112和浓缩器114之间，以获得进入浓缩器114的空气流的压力读数。

浓缩器114将氧气从空气分离，以便以公知的方式最终输送给用户。以下部件中的一个或多个可以位于浓缩器114和用户之间的供应管线121中：压力传感器123，温度传感器125，泵127，低压储存器129，供应阀160，流量和纯度传感器131以及保存装置190。如本文所用，供应管线121指的是管道，连接器或用于连接管线中的部件的任何其他元件。泵127可以由电机118驱动。氧气可以存储在低压储存器129中并且经由供应管线121从其输送给用户。供应阀160可用于在大气压下控制从低压储存器129向使用者输送氧气。

排放气体(exhaust gas)也可以从浓缩器114中排出。在一些示例中，真空发生器124也可以由电机118驱动并与压缩机112集成，从浓缩器114吸取废气以改进浓缩器114的回收和生产率。排放气体可以通过排出消声器126从系统100排出。压力传感器128可以位于浓缩器114和真空发生器124之间，以获得来自浓缩器114的排气流的压力读数。

变速控制器119降低了能量源104(例如，可充电电池104)上的压缩机112的功耗要求。利用变速控制器119，压缩机112的速度可以随着用户的活动水平，用户的代谢状况，环境条件或指示用户的氧需求的其他状况而变化，如通过一个或多个输出传感器106所确定的那样。例如，当确定用户的氧气需求相对较低时，例如当用户坐着，睡觉时，在较低海拔处等，变速控制器可以减慢电机118的速度，并且当确定用户的氧气需求相对高或较高时，例如，当用户站立时，当用户活动时，当用户处于较高海拔时等时，加快电机的速度。这有助于保证电池104的寿命，减小电池104的重量和尺寸，并降低压缩机的磨损率，提高其可靠性。在美国专利No.5,593,478和5,730,778中公开了变速控制器的一个例子，该变速控制器调节压缩机速度以仅以在用户规定的流速下输送氧气所需的速度和功率来操作压缩机，其全部内容通过引用结合于此。

仍然参考图2，浓缩器114被配置为实施一个或多个过程，例如变压吸附(PSA)过程，真空变压吸附(VPSA)过程，快速PSA过程，非常快速的PSA过程，真空变压吸附(VSA)过程和/或其他过程。

在一些示例中，除了浓缩器114之外，氧气发生器102还包括氧源，例如但不限于高压氧气储存器。此外，阀控制器133可以与控制单元108集成或分开，并且与浓缩器114中的阀电子器件连接，用于控制浓缩器114的阀。

虽然浓缩器114主要描述为从空气中分离氧气，但应该注意的是，浓缩器114可以用于其他应用，例如但不限于用于生产氮气，氢气纯化，从空气去除水，和从空气中的氩浓缩的空气分离。如本文所用，术语“流体”包括气体和液体。

参见图3和图4，总体上描述了根据本发明的示例性实施例的压缩机200。具体地，图3示意性地示出了示例性压缩机200，而图4是压缩机200的剖视图。

通常，根据本发明的压缩机200是摇摆板式压缩机，其操作以压缩和排出空气和其他气体，具体地输送至气体分离装置102和从气体分离装置102排出。如下所述，本发明的压缩机200构造成可以互换地使用，具有或不具有改变，用于各种类型的气体分离装置，例如变压气体分离装置，真空变压气分离装置，真空变压气体分离装置和任何合适的气体分离装置。

在本文中，主要描述了压缩机200与氧气浓缩器一起使用。然而，在其他示例中，本发明的压缩机200可以与任何呼吸护理设备一起使用或作为其一部分使用。在其他示例中，本发明的压缩机200还可以用于需要压缩气体或真空的任何目的。

在所示的示例中，压缩机200被配置成用于小型压力-真空摆动式压缩机系统。例如，压缩机200可以对应于与真空发生器124集成的压缩机112，如图2所示。如下所述，压缩机200提供六机头式，其由在三个缸体内的三个双侧活塞实现。

压缩机200被配置成用于可压缩气体，该可压缩气体需要不含粘性润滑剂，例如油或油脂，其在其它方式中会进入空气流动路径。来自压缩机200的至少部分输出被输送到气体分离装置，该气体分离装置将氧气从空气分离。然后输出氧气用于医疗或其他目的。因此，没有粘性润滑剂有助于改进来自气体分离装置的氧气输出的质量。

参见图3，压缩机200包括壳体202，壳体202包含和/或支撑压缩机200的多个部件。壳体202大体沿着旋转轴线A在第一端204和第二端206之间延伸，驱动轴210(这里也称为轴)围绕旋转轴线A旋转。如图4所示，驱动轴210由电机220驱动。在一些示例中，壳体202包括布置在第一端204处的第一歧管224和布置在第二端206处并与第一歧管224间隔开的第二歧管226。第一歧管224和第二歧管226限定相反的端面，在它们之间设置一个或多个缸体250，摇摆板组件260，一个或多个活塞组件270和其他相关部件。在一些示例中，使用一个或多个紧固件240将第一歧管224和第二歧管226紧固在一起，紧固件240在第一和第二歧管224和226之间纵向延伸(图4)。参考图11-13，更详细地描述第一歧管224和第二歧管226。

在一些示例中，壳体202还包括：第一盖234，其配置成在第一端204处覆盖第一歧管224的端表面；以及第二盖236，其配置成在第二端206处覆盖第二歧管226的端表面。第一盖234和第二盖236以各种方式连接到第一歧管224和第二歧管226。在所示的示例中，第一盖234和第二盖236分别通过紧固件(例如，螺钉242(图4))紧固到第一歧管224和第二歧管226。在其他示例中，第一盖234和第一歧管224一体地形成，并且第二盖236和第二歧管226一体地形成。

尽管在本发明中主要描述了第一歧管224，第二歧管226，第一盖234，第二盖236，缸体250和其他相关部件单独地形成并且彼此联接以构成壳体202，然而壳体202可以一体形成以提供第一歧管224，第二歧管226，第一盖234，第二盖236，缸体250和其他非移动部件中的至少一些或全部。

参见图4，压缩机200包括一个或多个缸体250，摇摆板组件260以及一个或多个活塞组件270。

压缩机200可包括多个缸体250。在一些示例中，缸体250包括至少一个压力缸和至少一个真空缸。缸体250的数量可以出于各种目的而改变。在一些示例中，压缩机200包括奇数个缸体250，用于减少扭矩尖峰和噪音，因为没有两个活塞同时到达顶部头部中心。还可以选择缸体250的数量以影响正压力流量与负压力流量的预定比率。在一些配置中，这种负压被认为低于大气压。然后该比率用于优化压缩机200所支持的气体分离装置的效率。

在所示的示例中，压缩机200包括三个缸体250，如图7和13所示，其包括一个用于正压力流动的缸体(即，正压缸体或压力缸体250A)和两个用于负压力流动的缸体(即，第一负压缸体或第一真空缸体250B和第二负压缸体或第二真空缸体250C)。因此，在这种配置中，压缩机200可以在压力下操作两个压缩腔室(具有一个压力缸体250A)和在真空中操作四个压缩腔室(具有两个真空缸体250B和250C)。在其他示例中，其他配置也是可能的。

在一些示例中，在每个缸体250中限定的两个压缩腔室可以用于相同的功能，例如用于正压力流动或用于负压力流动。在其他示例中，每个缸体250中的两个压缩腔室可用于不同的功能，例如一个压缩腔室用于正压力流动，另一个压缩腔室用于负压力流动。

在所示的示例中，缸体250与驱动轴的旋转轴线A等距地隔开。在其他示例中，缸体250中的至少一个可以与驱动轴的旋转轴线隔开与另外缸体250不同的距离，使得缸体250的活塞可以具有不同的行程。

缸体250设置在第一和第二歧管224和226之间，使得第一和第二歧管224限定缸体250内的腔室252。缸体250具有内径，其被精细加工并且尺寸设计成在其中可移动地接收活塞组件270。缸体250可以由各种材料制成，例如金属(例如铝)和其他合适的材料。

仍然参考图4，驱动轴210延伸穿过第一歧管224和第一盖234并绕旋转轴线A旋转。驱动轴210的一端可操作地连接到摇摆板组件260，如下面更详细描述的。驱动轴210由电机220驱动并由壳体202可旋转地支撑。在所示的示例中，驱动轴210通过轴承212枢轴连接到壳体202的第一歧管224。

在所示的示例中，电机220包括固定到压缩机200的第一盖234的定子223，以及围绕驱动轴210的一部分安装的转子222。在一些示例中，电机220是用作如图2所述的电机118。

参考图4-6，描述了摇摆板组件260的示例。具体地，图5是摇摆板组件260的示意性侧视图，摇摆板组件260可操作地连接到驱动轴210的一端，且图6是摇摆板组件260的示意性透视图，驱动轴210从该摇摆板组件分离。

如图4所示，摇摆板组件260被设置成使得摇摆板组件260的中心大致与驱动轴A的旋转轴线A对齐。摇摆板组件260包括毂板302(在此也称为摇摆板)和一个或多个球形元件304(在本文中也称为球或远端附接构件)。球形元件304布置在毂板302的不同远端部分上。球形元件304围绕毂板302的周边彼此间隔开。在一些示例中，球形元件304的数量与缸体250的数量相同。例如，由于所示示例中的压缩机200具有三个缸体，因此在毂板302上设置三个球形元件304，以对应于缸体250。

毂板302具有第一端面310和相反的第二端面312。毂板302包括第一孔306，第一孔306限定在第一端面310上并且被配置成可操作地接合驱动轴210的一端。轴承元件308设置在孔306上，以便设置在毂板302和驱动轴210的端部之间。具体地，毂板302在与摆动防旋转装置400相反的第一端面310处安装至轴承元件308的外座圈，且轴承元件308的内座圈安装在驱动轴210的端部。轴承元件308以各种方式安装在孔306上。在一些示例中，轴承元件308的外座圈被压紧和/或结合到毂板302的孔306，并且轴承元件308的内座圈类似地被压紧和/或结合到驱动轴210。轴承元件308可以是各种类型，例如滚珠轴承和止推轴承。

如图4和6所示，驱动轴210设置有轴套320，轴套320安装在驱动轴210的端部上。轴套320包括偏心短轴(stub shaft)322，其与驱动轴210(即，相对于旋转轴线A)成一角度固定。这样，毂板302经由轴承元件308以相对于驱动轴的一角度围绕不同于旋转轴线A的轴线附接到驱动轴210。此外，毂板302被连接到驱动轴210(即，轴)，使得每个球形元件大致在沿着缸体的轴线的轴向路径中往复运动。在一些示例中，通过轴的旋转，球形元件大体沿着弧形在包括旋转轴线A的平面中往复运动。在一些示例中，球形元件可以基本上在三维轨道中往复运动，所述三维轨道可以大体沿着缸体的轴线限定。在一些示例中，球形元件的往复运动可以根据摆动防旋转装置400的不同类型(例如，CV接头或简单的远侧销)而变化。偏心短轴322被压入轴承元件308的内圈中。在一些示例中，轴套320(包括偏心短轴322)与驱动轴210一体地形成。

在一些实施例中，轴套320和轴承元件308布置成使得轴承元件308的中心C位于驱动轴210的旋转轴线A与轴套320的偏心短轴322的纵向轴线A3的交点处。这种布置可以确保摇摆板组件260按需要移动。在其他实施例中，其他配置也是可能的。

毂板302还包括第二孔408，第二孔408限定在第二端面312上并且构造成接合摆动防旋转装置400，如参考图10更详细地描述的。

继续参考图4-6，球形元件304通过在毂板302的周边与球形元件304之间延伸的臂324而连接到毂板302。在一些示例中，球形元件304被钻孔以形成孔，其被压合和/或结合至臂324的一端。臂324的另一端类似地压合和/或结合到设置在毂板302的周边上的孔中。

在其他示例中，球形元件304以其他方式连接到毂板302。举例来说，球形元件304可以与毂板302一体地形成。

球形元件304可以由各种材料制成。球形元件304的一些示例由轴承级钢制成。在其他示例中，也可使用其他材料。

参见图参考图4、7和8，更详细地描述活塞组件270的示例。图7示意性地示出了连接到摇摆板组件260的活塞组件270，且图8示意性地示出了缸体250内的活塞组件270。

每个活塞组件270被接收在缸体250内并当摇摆板组件260摆动时在缸体250内往复运动。在一些示例中，活塞组件270随着驱动轴210的旋转而沿着平行于旋转轴线A的第二轴线在其缸体250内往复运动。活塞组件270被配置为包括第一活塞头340和第二活塞头342的双头活塞。在所示的示例中，活塞组件270设置在缸体250内，使得第一活塞头340面向第一歧管224并且第二活塞头342面向第二歧管226。因此，活塞组件270限定两个子腔室(在此也称为压缩腔室)，其中一个子腔室由缸体250，第一活塞头340和第一歧管224限定，而另一个子腔室由缸体250，第二活塞头342和第二歧管226限定。根据活塞组件270在缸体250内的轴向位置，子腔室的容积改变。

这样，在一些示例中，缸体250一体地制成单件并且限定分别与活塞组件270的相反活塞头340和342相关联的两个压缩腔室。在一个实施例中，一体缸体250基本上是具有窗口254的管，摇摆板组件260通过该窗口254与活塞组件270接合。

在一些示例中，第一和第二活塞头340和342经由一个或多个柱344连接。柱344可以操作，以防止活塞组件270(即，第一和第二活塞头340和342)随着其在缸体250内往复运动而绕其轴线旋转。在其他实施例中，第一活塞头340和第二活塞头342被分开设置。

还如图7所示，活塞组件270具有由柱344限定的轴向边缘345。轴向边缘345构造成与毂板302的周边部分346在相对于彼此的低速点处接触。毂板302的周边部分346与活塞组件270的轴向边缘345之间的接触，通过控制活塞组件270与缸体250的旋转(例如活塞杆的旋转)，而为活塞组件270提供防旋转机构。在一些示例中，当摇摆板组件260被操作时，活塞组件270可沿着其旋转轴线(即，活塞的纵向轴线)在缸体250内旋转，直到毂板302(例如，其周边部分346)与柱344的轴向边缘345接触为止。毂板302的周边部分346具有曲率，该曲率构造成改进周边部分346与轴向边缘345的配合表面之间的相切。在一些示例中，曲率的起始被配置成与驱动轴的轴线重合，以减小摩擦，磨损和扭矩。在一些示例中，耐磨材料被提供至轴向边缘345和周边部分346，或两者，以减少摩擦和磨损。

毂板302与轴向边缘345接触的周边部分346可以具有不同的形状。例如，如图10所示，毂板302的周边部分346包括形成为与球形元件304相邻的法兰347。在其他示例中，其他构造也是可能的。

可与缸体250的内表面接触的活塞组件270的外径涂覆有一层或多层耐磨和低摩擦材料层。在可选的实施例中，替代耐磨和低摩擦涂层或除耐磨和低摩擦涂层外另外地，这里可以使用唇形密封。在其它实施例中，活塞组件270的至少一部分可由低摩擦材料制成。例如，可以与缸体250的内表面接触的第一和第二活塞头340和342由低摩擦材料制成。例如，活塞头的外径可涂覆有含氟聚合物基涂料。一示例的含氟聚合物材料可从Whitford获得，例如Xylan 1000系列或Xylan 8100系列。替代地或另外地，也可以使用其他材料来制造活塞头或涂覆活塞头的至少一部分。这种低摩擦材料的其他示例可包括聚酰亚胺和其他低摩擦材料。在仍另外的示例中，活塞组件的至少一部分，例如活塞头，可以由包含干式润滑剂的材料形成，例如与石墨复合的聚酰亚胺。这种复合物的示例包括Vespel材料，例如由DuPont(Delaware，U.S.A.)制造的Vespel SP-22。在一个示例中，活塞头由包含聚酰亚胺和40％石墨的材料制成。在其他示例中，其他量的石墨或其他类型的填料可用于聚酰亚胺复合物。

这种耐磨和低摩擦涂层也可用于减少压缩机200中其他位置处的磨损。例如，涂层的层被施加到毂板302的周边部分346上，该周边部分346可随着摇摆板组件260的摆动，而与活塞组件270的柱344的轴向边缘345接触。另外或可选地，涂层可以施加到柱344的相应部分(例如，轴向边缘345)。

活塞组件270还包括第一连杆350和第二连杆352。第一连杆350在第一活塞头340与延伸进入活塞组件270中的摇摆板组件260的球形元件304之间延伸，且第二连杆352在第二活塞头342与球形元件304之间延伸。如上所述，球形元件304围绕毂板302布置，并且延伸穿过缸体250的窗口254朝向第一和第二连杆350和352。

图15中示出了活塞组件270的另一个例子。在图15中，通过使用一个或多个杆482联接第一活塞头340和第二活塞头342来组装活塞组件270。在一些示例中，杆482的端部附接到第一和第二活塞头340和342。在所示的示例中，提供了三个杆482。然而，在其他示例中，可以使用其他数量的杆482来制造活塞组件270。在一些实施例中，紧固件484(例如，螺钉)可用于将杆482附接到第一和第二活塞头340和342。在其他实施例中，杆482可以胶合到第一和第二活塞头340和342。其他方法也可以用于将杆482附接到第一和第二活塞头340和342。

在一些实施例中，活塞组件270的杆482可用作活塞组件270的活塞防旋转机构。例如，如图19和21中最佳示出的那样，毂板302包括一个或多个法兰502，其构造成随着摇摆板组件260的移动而接触杆482中的至少一个。当摇摆板组件260摆动时，法兰502的外周表面可以抵靠相关的杆482而滑动，从而防止活塞组件绕其自身轴线旋转。法兰502的外周表面构造成提供适于最佳接触并且抵靠杆482滑动的弯曲形状。在一些实施例中，法兰502的外周表面形成为围绕中心(例如图4中的轴承元件308的中心C或图23中的两个轴承540和542的中心C)呈球形。

杆482的多种配置是可能的。在图15的示例中，杆482构造为圆柱形。在其它图中示出杆482的其他形状，例如图7(例如，柱344)和图20。

图9示意性地示出了第一和第二活塞头340和342，第一和第二连杆350和352，以及球形元件304的连接。该配置也在图13中示出。如图9和13所示，第一连杆350具有头侧端360和远端362。第一连杆350的头侧端360球形地配合第一活塞头340，且第一连杆350的远端362球形地配合摇摆板组件260的球形元件304。在所示的示例中，第一活塞头340提供承窝364，第一连杆350的头侧端360可滑动地置于在该承窝364上，并且第一连杆350的远端362上限定有承窝366，摇摆板组件260的球形元件304可滑动地置于该承窝366上。

第一活塞头340，第一连杆350和球形元件304之间的界面可以设置有干式润滑剂。在一些实施例中，第一活塞头340，第一连杆350和球形元件304中的至少一个由包含与石墨复合的聚酰亚胺的材料形成。这种复合物的示例包括Vespel材料，例如由DuPont(Delaware，U.S.A.)制造的Vespel SP-22。在一个示例中，第一连杆350和球形元件304由包含聚酰亚胺和40％石墨的材料制成。在其他示例中，其他量的石墨或其他类型的填料可用于聚酰亚胺复合物。

在其他实施例中，第一活塞头340，第一连杆350和球形元件304之间的界面可涂覆有一层耐磨且低摩擦的材料，例如含氟聚合物基的涂料。含氟聚合物材料的一个示例可从Xylan Coatings获得，例如Xylan 1000系列或Xylan 8100系列。其他材料也可用于这种涂层。

类似地，第二连杆352具有头侧端370和远端372。第二连杆352的头侧端370球形地配合第二活塞头342，并且第二连杆352的远端372球形地配合摇摆板组件260的球形元件304。在所示的示例中，第二活塞头342提供承窝364，第二连杆352的头侧端370可滑动地置于该承窝364上，并且第二连杆352的远端372限定承窝376，摇摆板组件260的球形元件304可滑动地置于该承窝376上。第二活塞头342，第二连杆352和球形元件304之间的界面可以以与如上所述的第一活塞头340，第一连杆350和球形元件304之间的界面相同或相似的方式设置有干式润滑剂。

在其他实施例中，活塞头340、342与连杆350、352的头侧端360、370之间的界面可以具有不同的配置。例如，如图26中所示，第一活塞头340提供凸起部分550，并且第一连杆350的头侧端360被配置成形成对应于第一活塞头340的凸起部分550的承窝552(或凹入部分)。第一连杆350在头侧端360处的承窝552可滑动地置于第一活塞头340的凸起部分550上，使得第一连杆350的头侧端360与第一活塞头340球形配合。

类似地，如图26所示，第二活塞头342提供凸起部分554，第二连杆352的头侧端370构造成形成与第二活塞头342的凸起部分554对应的承窝556(或凹入部分)。第二连杆352在头侧端370处的承窝556可滑动地置于第二活塞头342的凸起部分554上，使得第二连杆352的头侧端370与第二活塞头342球形配合。

如图26所示的配置可以有效地增加连杆350、352的长度，从而减小连杆350、352随着摇摆板组件260的摆动而引起的侧向运动。例如，随着第一连杆350的有效长度增加，第一连杆350的轴线A4与驱动轴的轴线A之间的角度可以减小。类似地，第二连杆352的有效长度增加，则第二连杆352的轴线A5与驱动轴的轴线A之间的角度可以减小。连杆350、352相对于驱动轴的轴线A的较小角度可以减小连杆350、352的侧向移动。

在其他实施例中，球形元件304以及承窝366和376可以具有不同的构造，使得球形元件304可以与承窝366和376可滑动地接合。例如，球形元件304与每个承窝366和376之间的弯曲界面可以颠倒。

尽管在本文中，主要示出了远端附接构件304被描述为球形元件，然而远端附接构件304在其他实施例中具有不同的形状。因此，第一连杆350和第二连杆352的远端362和372可以具有与相关联的远端附接构件304的形状互补的不同形状。例如，第一和第二连杆350和352的远端362和372可具有凸面(即，向外弯曲的表面)，而相关联的远端附接构件304包括与第一和第二连杆350和352的凸起表面对应的凹进表面(即，向内弯曲的表面)。在一些实施例中，第一连杆350和第二连杆352的远端362和372可具有相同的端表面。在其他实施例中，第一连杆350和第二连杆352的远端362和372具有不同的端表面(例如，远端362和372中的一个具有凹进表面(例如，承窝)而另一个具有凸起表面)，并且相关联的远端附接构件304具有两个不同的表面，其分别对应于第一和第二连杆350和352的远端362和372的不同端表面。

在一些示例中，提供组装工具384以将活塞组件270与摇摆板组件260组装。组装工具384用于以特定布置临时地调节第一连杆350和第二连杆352。例如，组装工具384构造成与第一和第二连杆350和352相互作用，并且分别相对于第一活塞头340和第二活塞头342(并且由此相对于毂组件的球形元件304)布置在特定位置。组装工具384可包括第一布置装置386和第二布置装置388。

第一布置装置386包括磁性元件380。相应地，第一连杆350包括磁性元件368，其可以在第一连杆350的头侧端360处嵌入其中。例如，磁性元件380包括磁体，磁性元件368包括铁磁材料。磁性元件368可以成形为球，并且容纳在头侧端360中。包括在第一布置装置386中的磁性元件380被配置为当第一布置装置386被设置成与第一活塞头340相邻时，磁性地吸引第一连杆350的磁性元件368。在一些示例中，在组装期间，第一布置装置386布置在第一活塞头340上方，如图9所示，使得磁性元件368与磁性元件380相关地布置。在这种布置中，磁性元件368与磁性元件380之间的磁吸引力将第一连杆350的远端362偏置朝向缸体250的窗口254，使得第一连杆350易于通过其远端362接近以配合球形元件304。

类似地，第二布置装置388包括磁性元件382。相应地，第二连杆352包括磁性元件378，其可以在第二连杆352的头侧端370处嵌入其中。例如，磁性元件382包括磁体，且磁性元件378包括铁磁材料。磁性元件378可以成型为球并且容纳在头侧端370中。包括在第二布置装置388中的磁性元件382被配置为，当第二布置装置388被设置成与第二活塞头部342相邻时，磁性地吸引第二连杆352的磁性元件378。在一些示例中，当第一布置装置386如上所述布置在第一活塞头340上方时，第二布置装置388可以类似地布置在第二活塞头342上方，如图9所示，因此，磁性元件378和磁性元件382相关地布置。在这种布置中，磁性元件378和磁性元件382之间的磁引力使第二连杆352的远端372朝向缸体250的窗口254偏置，使得第二连杆352易于通过其远端372而接近以配合球形元件304。

这样，包括第一和第二布置装置388的组装工具384被配置并用于将第一和第二连杆350和352的远端临时地布置一起朝向缸体250的窗口254，使得摇摆板组件260的球形元件304容易且完全地与第一和第二连杆350和352的远端连接(并且夹在其间)。一旦摇摆板组件的球形元件与活塞组件的连杆之间的配合完成，则可以移除组装工具384。在移除组装工具384之后，磁性元件368和378对压缩机200的操作没有影响。

当摇摆板组件260通过驱动轴210的旋转而轨道地倾斜时，第一连杆350和第二连杆352可以略微偏离活塞组件270的纵向轴线A2移动。这种第一和第二连杆350和352的轴偏离运动允许球形元件304在缸体250内的非轴向运动，从而减小了活塞组件270至缸体250的侧向负荷。

在一些示例中，第一连杆350和第二连杆352由低摩擦材料制成。例如，第一和第二连杆350和352由包含与石墨复合的聚酰亚胺的材料制成。这种复合物的示例包括Vespel材料，例如由DuPont(Delaware，U.S.A.)制造的Vespel SP-22。在一个示例中，第一连杆和第二连杆由包含具有40％石墨的聚酰亚胺的材料形成。在其他示例中，其它量的石墨或其它类型的填料可用于聚酰亚胺组合物。

在所示的示例中，主要描述了活塞组件270包括两个连杆。然而，在其他示例中，活塞组件270具有可操作地将活塞组件270与摇摆板组件260的球形元件304连接的一个连杆。在其他示例中，活塞组件270包括三个或更多个用于将活塞组件270与摇摆板组件260的球形元件304连接的连杆。

再次参见图7，缸体250围绕摇摆板组件260布置，并且优选地与驱动轴210的旋转轴线A等距。当驱动轴210旋转时，摇摆板组件260的毂板302未被配置成旋转。如图4所示，摆动防旋转装置400被设置在压缩机200中，以防止毂板302旋转(即，摇摆板组件的防旋转机构)。这样，轴承元件308和摆动防旋转装置400协作以防止毂板302随着驱动轴210的旋转而绕旋转轴线A旋转。摇摆板组件260的毂板302摆动(例如，沿轨道地倾斜)，如轴套320的偏心短轴322的角度所示。

图10示意性地示出了连接到摇摆板组件260的摆动防旋转装置400的示例。在所示示例中，摆动防旋转装置400被配置为恒速(CV)接头，包括接头轴402。接头轴402的第一端404在毂板302的第二端面312上连接到第二孔408，并且接头轴402的相反的第二端406柔性地附接到壳体202的固定部分，例如第二歧管226和/或第二盖236。

当驱动轴210旋转时，摆动防旋转装置400允许轴套320(包括偏心短轴322)向毂板302施加摆动运动。其中提供三个缸体250，三个活塞组件270，和三个球形元件304，活塞组件270可以围绕摇摆板组件260间隔开120度布置，并且因此在它们各自的缸体内在彼此异相120度的情况下往复运动。在其他实施例中，活塞组件的其他布置也是可能的。

摆动防旋转装置400，例如CV接头，防止阻力矩，这是活塞在另外的情况下由于缸体上的侧面载荷会承受的。这样，摆动防旋转装置400可以消除活塞处的摩擦，从而提高活塞和缸体的预期寿命。

在其他示例中，可以使用其他类型的摆动防旋转装置400，例如万向接头，接合磨损表面的简单销，或适于防止或减少毂板302的旋转的其他装置。这种摆动防旋转装置400的一个示例在图16和图17中示出。摆动防旋转装置400的另一个例子在图18中示出。

如图16、17和20所示，摆动防旋转装置400包括靴座(shoe)472，靴座472构造成接触并抵靠缸体250的外部滑动。在一些示例中，靴座472通常形成为矩形并且沿着缸体250的轴线延伸。靴座472提供了缸体接触表面474，其配置成在靴座472沿着缸体250轴向移动时接触缸体250的外表面。在一些示例中，缸体接触表面474提供与靴座472所紧贴滑动的缸体250的外表面的曲率所对应的弯曲表面。靴座472可具有两个相反的缸体接触表面474，其分别接触相邻缸体250的外表面。靴座472可枢转地连接到摇摆板组件260。在一些示例中，提供靴座球形元件476以将靴座472枢转地联接到摇摆板组件260的毂板302上。在一些实施例中，销(未示出)从毂板302延伸并固定到靴座球形元件476的孔479中。靴座球形元件476可枢转地容纳在靴座472的腔体477中，使得靴座472在靴座球形元件476上枢转。

靴座472可由包含干式润滑剂的材料制成。在一些实施例中，靴座472由聚合物材料制成，该聚合物材料与石墨，PTFE(聚四氟乙烯)，青铜和其他材料中的至少一种复合。聚合物材料可以是聚酰亚胺(PI)，聚醚醚酮(PEEK)或其他热塑性材料。这种复合材料的一个例子是VICTREX PEEK聚合物之一，例如450FC30。在其他实施例中，靴座472可以由包含与石墨复合的聚酰亚胺的材料制成。这种组合物的示例包括Vespel材料，例如由DuPont(Delaware，U.S.A.)制造的Vespel SP-22。另外或可选地，靴座472可涂覆有一层耐磨且低摩擦的材料，例如含氟聚合物基的涂料。含氟聚合物材料的一个示例可从Whitford获得，例如Xylan 1000系列或Xylan 8100系列。其他材料也可用于这种涂层。

在一些示例中，滑动表面478可以设置在缸体250的外部，使得靴座472的缸体接触表面474抵靠滑动表面478滑动。在一些示例中，滑动表面478可以制成薄的垫且附接至缸体250的外部。在其它示例中，滑动表面478一体地形成在缸体250的外部上。滑动表面478可以由低摩擦材料制成，例如含氟聚合物基涂料。含氟聚合物材料的一个示例可从XylanCoatings获得，例如Xylan 1000系列或Xylan 8100系列。其他材料也可用于这种涂层。

在一些示例中，滑动表面478从缸体250的外部凹进。在其他示例中，滑动表面478与缸体250的外部齐平。在其他示例中，滑动表面478从缸体250的外部突起。

在所示的示例中，单个靴座472被提供给摇摆板组件260。然而，在其他示例中，组件260可包括两个或更多个靴座472。

在图18中，摆动防旋转装置400提供用于连接靴座472和毂板302的变形结构。例如，图18的摆动防旋转装置400包括桨叶(paddle)486，其替换图16和17的靴座球形元件476。桨叶486可移动地与靴座472接合。在一些实施例中，桨叶486可沿着靴座472的纵向狭槽487移位(例如，在图18的侧视图中垂直移动)，同时桨叶486可围绕销488(其可以是参考图16和17所述的相同销)枢转，销488在桨叶486和毂板302之间延伸。纵向槽487可构造成将桨叶486引导沿着该纵向槽移动有限的程度。枢轴点489可以形成在桨叶486和销488之间的界面处。

参见图11-13，更详细地描述了第一歧管224和第二歧管226。具体地，图11示意性地示出了第二歧管226的示例，而图12示意性地示出了第一歧管224的示例。图13示意性地示出了连接到摇摆板组件260的第二歧管226，其连接到容纳在相应的缸体250内的活塞组件270。

如上所述，第一歧管224和第二歧管226相对地布置成将缸体250保持在它们之间。在一些示例中，第一和第二歧管224和226对称地构造为彼此成镜像，使得相对的缸体盖执行相同的功能但是在相位上偏差180度。

在一些示例中，第二歧管226包括两个独立设置并彼此相邻布置的吸入口432，以及两个独立设置并彼此相邻布置的排出口434。类似地，第一歧管224包括两个独立设置并彼此相邻布置的吸入口436，以及两个独立设置并彼此相邻布置的排出口438。第二歧管226的端口432和434分别通过四个跨接导管440(图3和4)与第一歧管224的端口436和438流体连通。在一些示例中，歧管224和226中的至少一个包括消声元件。这样，歧管224和226中的至少一个包括集流器和/或集成消声器，与集流器和/或集成消声器相关联，或作为集流器和/或集成消声器的一部分起作用。跨接导管440也可以与集流器和/或集成消声器相关联或作为其一部分起作用。

如图3和4所示，压缩机200设有出口端口442。在所示的例子中，具有四个出口端口442，其对应于两个吸入口和两个排出口。出口端口442的配置可以改变。例如，出口端口442可以位于压缩机200的任一端，处于各种径向位置，或其任何组合。在一些示例中，出口端口442与压缩机200的其他部件一体地形成，例如通过模制或铸造。

图14示意性地示出了用于压缩机200的冷却装置460。冷却装置460可以设计成用于缸体盖冷却。由于第一歧管224和第二歧管226之间的部件(例如，缸体250)独立地设置并且彼此间隔开，因此压缩机200具有增大的表面积，该表面积可以从压缩机200的内部冷却。本发明中的缸体布置暴露缸体的内径和外径(例如由铝制成)，从而实现内部冷却。在一些示例中，冷却装置460包括护罩，该护罩构造成迫使冷却气体通过压缩机200而不是围绕压缩机200。提供这种内部冷却的冷却装置460可以冲击空气流以改善压力缸体的冷却。由于从内部提供冷却，冷却装置460还可以减小系统包装尺寸和重量。这种内部冷却还允许使用塑料歧管。

如本文所述，压缩机200的所示示例包括三个缸体250，每个缸体250提供由活塞组件270的相反活塞头限定的两个缸体盖。缸体250中的一个用于产生正压力流，而另外两个缸体250用于产生负压流。压缩机200可以容易地配置成各种比率。可选地，压缩机200的所有头部配置成产生相同的输出类型。在一些示例中，可以通过不对称的孔径来微调比率。在其他示例中，通过与驱动轴210的旋转轴线A的不对称距离来调节比率。例如，缸体组件中的至少一个可以与其他缸体组件与驱动轴210的旋转轴线A不同地间隔开，从而提供不同的活塞冲程。

如上所述，根据本发明的压缩机可以采用双头活塞和用于活塞的单件式缸体。这种结构消除了笨重的多部件缸体配置，其需要活塞和缸体之间的高公差对准(例如，在活塞和缸体的纵向轴线所横过的平面上的X和Y方向上)。

此外，本发明的活塞和缸体配置使得能够实现紧凑且轻质的扁平歧管(即，第一和第二歧管224和226)，其提供控制缸体在Z方向上对准的缸体安装表面(即，活塞和缸体的纵向轴线)。活塞和缸体的这种改进的Z方向对准减小了缸体中的压缩腔室内的死体积。

因此，本发明的压缩机提供轻质，低成本和低噪声的压缩机以及使用该压缩机的氧气浓缩器。

虽然本发明的压缩机主要描述为与氧气浓缩器一起使用，但压缩机也可用于各种应用中。这种应用的示例包括医用呼吸机，氮气浓缩器，天然气压缩机，低温冷却器压缩机，用于水处理的通气泵，科学设备以及用于多种目的的空气压缩机/真空泵。

医疗呼吸机是一种机械呼吸机，设计用于将可呼吸空气移入和移出肺部，并为身体不能呼吸或呼吸不足的患者提供呼吸。本发明的压缩机可以用在这种医用呼吸机中以提供压缩空气。

氮气浓缩器或发生器可用于浓缩氮气以用于各种用途，例如用于饮料。氮浓缩器可以与如本文所述的氧气浓缩器类似地配置和操作。

天然气压缩机是通过减小其容积来增加天然气压力的装置。本发明的压缩机可以配置并用于这种天然气压缩机。

低温冷却器是用于将某些特定应用冷却到低温的冷却器。低温冷却器的一个例子是Gifford-McMahon(GM)冷却器，它可以用于许多低温系统，例如MRI和低温泵。GM冷却器的至少一些实施例包括压缩机，其可以由本发明的压缩机实现。低温冷却器的另一个例子是Joule-Thomson(JT)冷却器。JP冷却器的至少一些实施例包括压缩机，并且本发明的压缩机可用于该目的。

本发明的压缩机还可以用于各种用途(例如水处理)的曝气泵，其使用氧气或臭氧。

科学设备也可以使用本发明的压缩机。这种科学设备包括气体分析仪和其他合适的科学或研究设备。

空气压缩机/真空泵可以通过本发明的压缩机实现，用于多种目的，例如牙科，食品制备，药物制造，喷漆，一般工厂用压缩空气服务和其他合适的目的。

图19是压缩机200的另一示例性实施例的示意性剖视图。在该实施例中，压缩机200没有如图4所示的摆动防旋转装置400那样包括万向接头。相反，如图16、17和20所示，压缩机200包括用于摇摆板组件的另一个摆动防旋转机构，例如靴座472和如本文所述的相关部件。此外，图19中的压缩机200可包括一个或多个活塞防旋转机构，如这里所述。

如上所述，活塞防旋转机构的一个示例包括杆482和毂板302的法兰502。杆482和/或毂板302(至少其法兰502)可由包含干式润滑剂的材料制成。在一些实施例中，杆482和/或毂板302(至少其法兰502)由聚合物材料制成，所述聚合物材料复合有石墨，PTFE，青铜和其他材料中的至少一种。聚合物材料可以是聚酰亚胺(PI)，聚醚醚酮(PEEK)或其他热塑性材料。这种复合材料的一个例子是VICTREX PEEK聚合物中的一种，例如450FC30。在其他实施例中，杆482和/或毂板302(至少其法兰502)可以由包含与石墨复合的聚酰亚胺的材料制成。这种组合物的示例包括Vespel材料，例如由DuPont(Delaware，U.S.A.)制造的VespelSP-22。另外地或可选地，杆482和/或毂板302(至少其法兰502)可涂覆有一层耐磨且低摩擦的材料，例如含氟聚合物基涂料。含氟聚合物材料的一个示例可从Whitford获得，例如Xylan 1000系列或Xylan 8100系列。其他材料也可用于这种涂层。

参照图21-22和24-25，示出了活塞防旋转机构的另一个示例。在该示例中，提供活塞引导块或塞520以引导活塞组件270在缸体250内的轴向运动并且防止活塞组件270相对于缸体250旋转。在一些实施例中，活塞引导塞520插入通过缸体250的孔510，并与在杆482中限定的轴向槽512接合。缸体250的孔510成形为对应于活塞引导塞520的形状，使得活塞引导塞相对于缸体250固定。在所示的示例中，紧固件(例如，螺钉)524用于将活塞引导塞520安装到缸体250。在其他示例中，可使用其他方法，例如胶合，来将活塞引导塞520安装至缸体250。

活塞引导塞520被布置成延伸到活塞组件270的杆482的槽512中，并因此随着活塞组件270在缸体250内轴向移动而引导活塞组件270的运动。槽512轴向延伸并且具有与活塞引导塞520的尺寸相对应或略大于该尺寸的宽度。因此，活塞引导塞520被横向约束在槽512内，且因此槽512可在活塞组件270在缸体250内轴向移动时，限制或防止活塞组件270绕其自身轴线的旋转。

在该示例中，活塞引导塞520被构造成横截面为椭圆形。在其他示例中，其他形状也是可能的。

在一些实施例中，活塞引导塞520由与杆482和/或缸体250相同的材料制成。在一些实施例中，活塞引导塞520可由包含干式润滑剂的材料制成。在一些实施例中，活塞引导塞520由聚合物材料制成，该聚合物材料复合有石墨，PTFE，青铜和其他材料中的至少一种。聚合物材料可以是聚酰亚胺(PI)，聚醚醚酮(PEEK)或其他热塑性材料。这种复合材料的一个例子是VICTREX PEEK聚合物中的一种，例如450FC30。在其他实施例中，活塞引导塞520可以由包含与石墨复合的聚酰亚胺的材料制成。这种组合物的示例包括Vespel材料，例如由DuPont(Delaware，U.S.A.)制造的Vespel SP-22。附加地或另外地，活塞引导塞520可涂覆有一层耐磨且低摩擦的材料，例如含氟聚合物基的涂料。含氟聚合物材料的一个示例可从Whitford获得，例如Xylan 1000系列或Xylan 8100系列。其他材料也可用于这种涂层。

在一些实施例中，摇摆板组件260的轴承元件308可以配置为多个轴承。在图23所示的示例中，轴承元件308包括两个轴承540和542，它们可以类似于图4中所描述的那样组装到毂板402和驱动轴210上。

在一些实施例中，轴套320和轴承元件308被布置成使得两个轴承540和542的中心C位于驱动轴210的旋转轴线A和轴套320的偏心短轴322的纵向轴线A3的相交处。这种布置可以确保摇摆板组件260按需要移动。在其他实施例中，其他配置也是可能的。

如本文所述，根据本发明的摇摆板式压缩机可以配置为干式压缩机，其在各种位置使用干式润滑剂。本发明的摇摆板式压缩机可以消除在压缩机的各个部分中使用粘性润滑剂(例如，油或油脂)。在一些实施例中，压缩机的这些部件由不需要粘性润滑剂的材料制成或涂有这样的材料，如本文件中所述。例如，连杆350、352和球形元件304由低摩擦材料制成或涂覆有低摩擦材料，并且如本文所述构造，使得在它们之间的接合面处不需要粘性润滑剂。此外，连杆350、352和活塞头340、342由低摩擦材料制成或涂有该材料，并且如本文所述构造，使得它们可以在接合面处没有粘性润滑剂的情况下操作。此外，在一些示例中，活塞头340、342和缸体250由低摩擦材料制成或涂覆该材料，使得活塞头340、342往复运动地容纳在缸体250内，而在活塞头340、342的外径与缸体壁(例如，缸体250的内径)之间没有粘性润滑剂。如本文所述的摆动防旋转结构和活塞防旋转结构也是允许压缩机不含粘性润滑剂的一些示例。

以上描述的各种示例和教导仅以说明的方式提供，且不应被解释为限制本发明的范围。本领域技术人员将容易地认识到可以在不遵循本文所示和所述的示例性示例和应用的情况下进行的各种修改和改变，并且不脱离本发明的真实精神和范围。

Claims (22)

1.一种摇摆板式压缩机，包括：

马达，其将轴围绕旋转轴线旋转；

具有至少一个远端附接构件的摇摆板，该摇摆板连接到所述轴上，使得远端附接构件在所述轴旋转时往复运动；和

双头活塞组件；和

至少一个单件式缸体，其接收所述双头活塞组件以限定两个压缩腔室，该缸体包括窗口，所述摇摆板通过该窗口与活塞组件接合，使得远端附接构件穿过所述活塞组件，由此活塞组件在所述轴旋转时在所述缸体内沿着与旋转轴线平行的第二轴线往复运动，并且所述远端附接构件大体沿着所述第二轴线在轴向路径中往复运动。

2.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，还包括摆动防旋转装置，所述摆动防旋转装置构造成防止所述摇摆板的旋转。

3.根据权利要求2所述的摇摆板式压缩机，其中所述摆动防旋转装置包括靴座，所述靴座可枢转地连接到所述摇摆板并且构造成抵靠所述缸体的外部滑动。

4.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，还包括活塞防旋转装置，所述活塞防旋转装置构造成防止所述活塞组件相对于所述缸体的旋转。

5.根据权利要求4所述的摇摆板式压缩机，其中所述活塞防旋转装置包括法兰，所述法兰设置于所述摇摆板并且构造成抵靠所述活塞组件的一部分滑动。

6.如权利要求5所述的摇摆板式压缩机，其中所述活塞组件的所述一部分包括在所述活塞组件的相反头部之间延伸的杆。

7.如权利要求4所述的摇摆板式压缩机，其中所述活塞防旋转装置包括活塞引导塞，所述活塞引导塞与所述活塞组件的轴向槽接合并被横向地约束在所述轴向槽内。

8.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，其中所述活塞组件包括相对的连杆，所述连杆与所述摇摆板的远端附接构件接合。

9.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，其中所述远端附接构件包括球形元件。

10.根据权利要求8所述的摇摆板式压缩机，还包括组装工具，所述组装工具构造成相对于摇摆板的远端附接构件以预定布置临时性调节连杆。

11.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，其中所述摇摆板式压缩机至少部分地由包含干式润滑剂的材料制成。

12.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，其中所述至少一个缸体包括至少一个真空缸体或至少一个压力缸体。

13.如权利要求1所述的摇摆板式压缩机，还包括多个缸体，所述多个缸体包括至少两个真空缸体和一个压力缸体。

14.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，其中所述摇摆板通过至少一个轴承相对于所述轴成一角度而附接到所述轴，以围绕所述旋转轴线轨道地倾斜。

15.根据权利要求1所述的摇摆板式压缩机，其中所述远端附接构件基本沿大体沿着所述第二轴线限定的三维轨道往复运动。

16.一种氧气浓缩器，包括：

浓缩器；和

摇摆板式压缩机，包括：

马达，其将轴围绕旋转轴线旋转；

具有至少两个球的摇摆板，每个球位于所述摇摆板的不同远端部分上，所述摇摆板连接到所述轴上，使得每个球在所述轴旋转时往复运动；

双头活塞；和

至少一个单件式缸体，其接收所述双头活塞组件以限定两个压缩腔室，该缸体包括窗口，所述摇摆板通过该窗口与活塞组件接合，使得活塞连接到相关联的一个球上，从而在所述轴旋转时，活塞在缸体内往复运动，并且球大体沿着所述缸体的轴线以轴向路径往复运动。

17.根据权利要求16所述的氧气浓缩器，其中每个活塞包括两个相对的杆，所述杆与所述摇摆板上的相关联的球接合。

18.根据权利要求16所述的氧气浓缩器，其中所述摇摆板经由至少一个轴承相对于所述轴成一角度而附接到所述轴，以围绕所述旋转轴线轨道地倾斜。

19.根据权利要求16所述的氧气浓缩器，其中该浓缩器是变压吸收浓缩器。

20.根据权利要求16所述的氧气浓缩器，其中该浓缩器是真空变压吸收浓缩器。

21.根据权利要求16所述的氧气浓缩器，其中所述球基本以大体沿着所述缸体的轴线限定的三维轨道往复运动。

22.一种将摇摆板与活塞组件组装的方法，所述摇摆板包括至少一个远端附接构件，并且所述活塞组件包括活塞头和至少一个连杆，所述方法包括：

将第一磁性元件安装到至少一个连杆上；

在预定位置处将组装工具布置成与活塞头相邻，组装工具包括第二磁性元件，当组装工具被设置成在预定位置处与活塞头相邻时，该第二磁性元件构造成磁性地吸引至少一个连杆的第一磁性元件，以将至少一个连杆偏置到预定位置；

将所述至少一个远端附接构件与所述至少一个连杆接合；和

从活塞头拆下所述组装工具。