CN113653644A - 反切圆弧压缩机气缸组件及空气压缩机 - Google Patents

Abstract

反切圆弧压缩机气缸组件，包括气缸圆弧结构，气缸圆弧结构由反切圆形板a和半圆弧板b构成，反切圆形板a上设有盖板101，半圆弧板b上设有背板111，反切圆形板a和半圆弧板b相互配合；反切圆形板a和盖板101构成静盘10，半圆弧板b和背板111构成动盘11；反切圆形板a由两个开口方向相反的半圆板连接构成，两个半圆板的直径共线，一个半圆板的直径大于或等于另一个半圆板的直径；本发明的一个气缸的公转配合面只有两个或两对弧形体，且弧形体配合面轴向截面均为标准半圆或标准半圆的组合，且动盘背板和静盘盖板可以是标准整圆，也可以是标准整圆的部分，制作工艺简单，非常易于机械加工，进而可导致本发明气缸的压缩机相比于涡旋压缩机，制造工艺简化，极大地降低了制造成本。

Description

反切圆弧压缩机气缸组件及空气压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体地说是反切圆弧压缩机气缸组件及其压缩机。

背景技术

在各种压缩机中，涡旋压缩机以其更高的效率和更紧凑的体积以及更小的震动成为人们关注的热点。但是，涡旋压缩机动盘和静盘的涡卷部件呈涡旋线状，且一般有多圈涡旋组成，制造加工困难，导致制造成本居高不下。因此，在保留涡旋压缩机诸多优点的情况下，如何提出更优的结构，使其更容易制造，提高生产效率，从而降低制造成本，成为本技术领域的技术人员研究的重点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种反切圆弧压缩机气缸组件及其压缩机，它的效率和震动与涡旋压缩机大体相当，但气缸动盘和静盘结构大为简化，静盘和动盘压缩气缸部件全部由半圆形和圆形结构组成，极易加工，相比于涡旋压缩机，可大幅降低制造成本，同时可以实现大负荷机型的制造。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：反切圆弧压缩机气缸组件包括气缸圆弧结构，气缸圆弧结构由反切圆形板a和半圆弧板b构成，反切圆形板a的轴向上设有盖板101，半圆弧板b的轴向上设有背板111，反切圆形板a和半圆弧板b相互配合；反切圆形板a和盖板101构成静盘10，半圆弧板b和背板111构成动盘11；反切圆形板a和半圆弧板b与盖板101或背板111共同配合能构成封闭的气腔ab；反切圆形板a由两个开口方向相反的半圆板连接构成，两个半圆板的直径共线，第一半圆板的直径大于等于第二半圆板的直径，具体地说是，第一半圆板开口处的内壁直径，即第一外半圆形a5的直径，与第二半圆板开口处的内壁直径，即第二内半圆形壁a2的直径共线。半圆弧板b的一端能与其中一个半圆板的内壁配合，该半圆板的开口方向与半圆弧板b的开口方向相反。背板的中心为背板中心o2，盖板的中心为盖板中心o1。背板中心o2所在轴线为背板轴线，盖板中心o1所在轴线为盖板轴线，盖板轴线与背板轴线平行。

如图9a至图14所示，盖板轴线在图中缩为盖板中心o1，背板轴线在图中缩为背板中心o2。背板111相对盖板101运动，其运动方式为：背板轴线绕盖板轴线公转，公转半径为背板轴线与盖板轴线之间的距离，也称为偏心距。背板111带动半圆弧板b相对反切圆形板a移动过程中，半圆弧板b的开口方向不变，半圆弧板b相对反切圆形板a移动能改变气腔ab的容积大小；盖板或反切圆形板a上设置排气孔。由于背板轴线绕盖板轴线公转，因此，为描述简便将背板111相对盖板101的运动方式称为背板111相对盖板101公转。

所述第一半圆板有三个侧面，其分别为第一内半圆形壁a1、第四端半圆形壁a4和第一外半圆形a5；所述第二半圆板有三个侧面，其分别为第二内半圆形壁a2、第三端半圆形壁a3和第二外半圆形a6。第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2连接并相切，第一外半圆形a5与第二外半圆形a6连接并相切；第一外半圆形a5和第二外半圆形a6构成的曲面与第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2构成的曲面平行；第三端半圆形壁a3的两端点分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6两端点连接，第四端半圆形壁a4的两端分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5的两端连接。

所述半圆弧板b的侧壁有内半圆弧壁b1、外半圆弧壁b4、第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3，内半圆弧壁b1和外半圆弧壁b4平行，内半圆弧壁b1的一端和外半圆弧壁b4的一端分别与第二端半圆弧壁b2连接，内半圆弧壁b1的另一端和外半圆弧壁b4的另一端分别与第一端半圆弧壁b3连接，第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3的直径为半圆弧板b的厚度。

所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的直径之和等于所述内半圆弧壁b1与第二端半圆弧壁b2的直径之和。

所述第二内半圆形壁a2的直径减去所述半圆弧板b的厚度等于动盘11相对静盘10公转时的公转直径。半圆弧板b的厚度等于b2或b3的直径。该尺寸关系能确保动盘的反切圆形板a相对于静盘的半圆弧板b按设定的偏心距平动时，第一半圆形壁a1与半圆弧板b相切，同时第二半圆形壁a2与第二端半圆弧壁b2相切，半圆弧板b与反切圆形板a内壁之间能够形成相对封闭的气腔ab，且两切点之间的距离随着动盘的公转运动而由大到小或由小到大的周期性运动，致使气缸空间容积也做周期性变化。

所述背板111上设有两个半圆弧板b，两个半圆弧板b关于背板中心o2中心对称；所述盖板101上设有两个反切圆形板a，两个反切圆形板a关于盖板中心o1中心对称；两个内半圆弧壁b1中点之间的距离为半圆弧中点连线是D1，D1大于等于两倍的半圆弧板b的厚度，两个第一内半圆形壁a1中点之间的距离为反切圆形中点连线是D2，D2等于D1与两倍的偏心距之和，反切圆形中点连线D2和半圆弧中点连线D1平行；同侧的一个反切圆形板a和一个半圆弧板b构成一个气缸圆弧结构。所述静盘10有盖板101，以盖板101的一侧面的圆心为中心,周向均布两个反切圆形板a，所述两个反切圆形板a分别称为第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板中心o1中心对称，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的轴向一端与盖板101的同一侧面固定连接；如图30所示，所述第二反切圆形板103上可设有径向延伸的第二实体结构106，第一反切圆形板102上可设有径向延伸的第一实体结构105，第一实体结构105和第二实体结构106与反切圆形板一起与盖板101的一个侧面连接，用于加强固定第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，增强其稳定性；同时在第一实体结构105和第二实体结构106上，分别开设减重孔104，用以减轻设备重量；第一实体结构105和第二实体结构106是盖板的101的一部分；所述动盘11有圆形的背板111，在背板111的同侧面上设有两个半圆弧板b，其中一个称为第一动盘半圆弧112，另一个半圆弧板b称为第二动盘半圆弧113，第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113在背板111的同心圆上均布且轴向的一端与背板111同一侧面固定连接，第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113的轴向高度相同,第一动盘半圆弧112的第一外半圆弧壁112b4与第二动盘半圆弧113的第二外半圆弧壁113b4之间设置实体连接结构117；实体连接结构117是背板111的一部分，实体连接结构117与两个动盘半圆弧连接为一体，强化了第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113的结构稳定性，并增强背板111的抗压强度；背板111中部设有轴承室115；背板111上沿半径方向设有键槽116，可设置两条键槽116，两条键槽116以轴承室圆心中心对称。

所述第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的轴向高度，与第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113轴向高度相等，动盘11和静盘10轴向径向均为动态间隙配合，轴向和径向圆弧切点配合间隙小于0.1mm。

静盘有以下三种结构形式，分别为全开放式静盘、半开放式静盘和全封闭式静盘：

全开放式静盘，如图42所示，静盘10可仅由两个反切圆形板a与其对应连接的第一实体结构105和第二实体结构106构成，两个反切圆形板a在压缩机壳体2内周向均布并与壳体2周向固定；两个反切圆形板a之间的中点即为盖板中心o1；图中反切圆形板a有两个，分别是第一反切圆形板102和第二反切圆形板103。与全开放式静盘配合的动盘为全闭封式动盘，图中第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113固定于两块背板111之间。此状态下，半圆弧板b和反切圆形板a能与两个背板共同配合构成封闭的气腔ab。

半开放式静盘，如图27所示，静盘10也可以由反切圆形板a和盖板101连接构成，图中反切圆形板a共有两个，分别是第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103轴向上的同一侧共同连接一个盖板101。与半开放式静盘配合的为如图34所示的半开放式动盘，图中第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113轴向上的同一侧共同连接一块背板111。此状态下，半圆弧板b和反切圆形板a能与盖板和背板共同配合能构成封闭的气腔ab。

全封闭式静盘，如图38所示，图中静盘有两个盖板101，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103固定于两个盖板101中间。与全封闭式静盘配合的为全开放式动盘，背板111的实体连接结构117位于第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113之间，仅起到将两者固定及支撑作用。此状态下，半圆弧板b和反切圆形板a能与两个盖板共同配合能构成封闭的气腔ab。所述全封闭式静盘反切圆形板a与两个静盘盖板101可以是分体组装式结构。

本发明所述盖板101是固定反切圆形板a的连接件，通常是板状，也可以是其他形状，当半圆弧板b相对反切圆形板a运动作功时，为反切圆形板a提供支撑力并在轴向两侧实现稳定封闭功能即可；如图42所示，盖板101的第一实体结构105和第二实体结构106仅是第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的连接部分，是用于将第一反切圆形板102和第二反切圆形板103与壳体2固定的延伸连接实体，此方案中，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103是相互独立的部件。本发明所述背板111是固定半圆弧板b的连接件，通常是板状，也可以是其他形状，通过驱动背板以带动半圆弧板b按上述运动方式相对反切圆形板a作功；如图38所示，背板111为两个半圆弧板b之间的连接部分。

装配所述反切圆弧压缩机气缸组件的空气压缩机，包括壳体2，壳体2呈筒状，其下部设有底板7，壳体2上部安装上盖5；壳体2的筒壁上设有贯穿筒壁的进气口21；壳体2的空腔内安装气缸1，气缸1由静盘10和动盘11配合构成，静盘10轴向动态配合安装动盘11，静盘10与壳体2固定连接；具体地说，轴向上，上盖5可紧贴其下端面安装静盘10，静盘10相对上盖5静止。

静盘10设有盖板101，盖板101的中心设有轴孔109，盖板101的一侧设有第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板101的中心点对称分布，该中心即为上述的盖板中心o1，静盘10上设有排气通道，排气通道由排气孔和排气管构成，排气管设置于盖板101上或设置于壳体2侧壁上，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103各与一条排气通道相通。

动盘11由背板111、第一动盘半圆弧112、第二动盘半圆弧113和轴承室115连接构成，轴承室115位于背板111的中心部；第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113分别位于轴承室115两侧，并且，第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113关于轴承室115的圆心中心对称；动盘11与底板7之间设有防止动盘自转装置，第一反切圆形板102与第一动盘半圆弧112配合构成一个气缸圆弧结构，第二反切圆形板103与第二动盘半圆弧113构成另一个气缸圆弧结构。

壳体2设有电机3，如图46至图48，电机3的输出轴上安装偏心传动机构。偏心传动机构与轴承室115配合。电机3的具体安装方式为，上盖5上设有电机支架4，电机支架4上安装电机3。所述偏心传动机构有两种方式：

其一，如图48所示，偏心传动机构由主轴6和主轴偏心圆61构成，主轴6下部设有主轴偏心圆61。主轴偏心圆61与气缸动盘的轴承室115配合。主轴6下部设有主轴偏心圆61，因此可称为偏心圆主轴。主轴偏心圆61与轴承室115之间可安装主轴承以减少两者之间的磨擦。

其二，如图50所示，偏心传动机构由主轴6和曲轴销62构成，主轴6下部设有曲轴销62。曲轴销62的轴心与主轴6轴心之间的距离为偏心距。为减少磨擦力，曲轴销62与轴承室之间安装中心轴承。

所述主轴6上安装平衡块60。

所述防止动盘自转装置由十字滑环9、滑槽71和键槽116配合构成；背板111的端面设有键槽116，底板7上设有滑槽71，滑槽71位于键槽116的下方，并且两者空间垂直；背板111下部安装有十字滑环9；十字滑环9设有上滑键90和下滑键91构成，十字滑环9上设置上滑键90和下滑键91，上滑键90和下滑键91周向间隔90度，十字滑环9上滑键90与键槽116滑动配合；十字滑环9下滑键91与滑槽71滑动配合。如图57所示，所述键槽116两长边侧面有与背板111连接固定的长条状凸台118，用以形成滑动键槽116。如图31所示，所述键槽116也可以直接在背板相应的侧面开设，用刨床或铣床直接加工而成，而不一定非要设置长条状凸台118。

所述排气通道由两种方案：

其一，所述盖板101上设有两根排气管108，盖板101上轴向开设两个排气孔107，每条排气通道由一个排气孔107和一根排气管108连接构成；第一反切圆形板102和第二反切圆形板103各自围成的气腔分别与一个排气孔107相通；上盖5设有两个圆孔50，两个圆孔50分别与两个排气管108对应配合。

其二，所述第一反切圆形板102和第二反切圆形板103径向上各设有一个排气孔107，壳体2侧壁上径向设置两根排气管108，两个排气孔107和两个排气管108一一对应连成一条排气通道。

有两个所述的壳体2，上方的壳体2顶部与上盖5连接，下方的壳体2底部设有底板7；每个壳体2的筒壁上都设有贯穿筒壁的进气口21，每个壳体2的筒壁上均径向都设有两根排气管108；壳体2内轴向安装两套气缸1，主轴6上设有两个主轴偏心圆61，两个主轴偏心圆61轴向依次排列，径向上关于主轴轴心180度对称；两个主轴偏心圆61各与一个气缸1的轴承室115配合；每个气缸1上各安装一套防止动盘自转装置，上方防止动盘自转装置的滑槽71设置于下方气缸1的盖板101上，下方防止动盘自转装置的滑槽71设置于底板7上。

所述主轴偏心圆61的数量是两个、三个、四个或多个，其数量与气缸圆弧结构的数量相同；所有主轴偏心圆61轴向依次排列，并且，在主轴6的周向上均匀分布。例如，当主轴偏心圆61为两个时，其空间角度为180度，当主轴偏心圆61为三个时，其空间角度为120度，以此类推。

如图59至图65所示，每个所述静盘10由两部组成，一部分上设有第一反切圆形板102，另一部分上设有第二反切圆形板103。将静盘10分成两部分分别加工制作，其加工难度和成本更低，同时对于多层气缸的实施例，静盘中分结构更容易安装和检修。

更进一步的说明如下：

首先，所述气缸组件的结构主要由一个半圆弧板和一个双外反切半圆弧及圆弧高度两端的盖板或背板组成。双外反切半圆弧可简称反切圆形板。反切圆形板a为两个外切且相接于切点的直径连线在同一直线的半圆弧组成，且半圆开口方向呈180°。由于半圆弧板和反切圆形板相对运动，其中静止的为静盘圆弧，运动的为动盘圆弧。动盘圆弧可在驱动机构拖动下运动，运动方式为：动盘圆弧的背板中心以设定偏心距为半径绕盖板的中心公转，从而实现动盘圆弧相对静盘圆弧运动，同时静盘圆弧端点连接直径与动盘圆弧端点连接直径在运动中永远平行，即动盘圆弧相对静盘圆弧平动。

所述气缸组件的主要工作原理为：背板通过绕盖板的中心公转，从而带动半圆弧板相对反切圆形板移动。又由于半圆弧板相对反切圆形板移动过程中，半圆弧板上的各个点相对反切圆形板的运动情况完全相同，因此，反切圆形板与半圆弧板之间的相对运动为平动。在公转过程中，动盘圆弧、静盘圆弧可以与其高度两端的盖板和背板一起组成一个相对封闭空间，可称为气腔，且气腔的容积随着公转地进行可以逐渐由大到小的变化，理论上，整个气腔的容积可以从最初额定设计值一直被压缩到接近于极值的零。期间半圆弧和反切圆形板围成的气缸压缩腔，也就是气腔ab径向封闭点处为极小的间隙配合，而没有接触摩擦。同时，两者的间隙极小，小于0.1mm，故泄漏量也很小，也就是具有较高的容积效率。可选的，在要求密封较高的高压机型中，圆弧轴向上可以设置密封件，径向和轴向上可以采用浮动结构，密封效果足可以达到设计要求。

在气缸组件运行中，如图3至图7所示，同时参照图1到图2a，反切圆形板a的第一内半圆形壁a1可以在180°平动范围内与半圆弧板b的内半圆弧壁b1相切，相切处形成一条切线，由于在图纸上切线的投影为一个点，因此为描述方便称为切点；第二内半圆形壁a2可以在180°范围内与半圆弧板b的一个端半圆相切，形成另一个切点，且如图15和图16所示，切点会在运动状态下发生相对运动：当如图3至图5所示逆时针转动时，上述两切点逐渐靠近，半圆弧板b和反切圆形板a及高度方向两端的盖板背板组成的空间容积减小，一直到接近于极值的零。反之所述两切点距离逐渐扩大，所述容积从最小值变化到最大值。当半圆弧板b和反切圆形板a组成的气腔的容积被压缩的同时，半圆弧板b敞开的一端空间容积同步变大，同步吸气。因此，本发明的气缸排气口设于反切圆形板a内靠近容积压缩终点的位置，可以径向设置穿过反切圆形板a，也可以轴向设置穿过圆弧高度方向上的盖板。

由于所述的气缸方案在运行时动盘平动过程只能在180°范围内做功，而另外180°回转半径只用于动盘回转不做功，因而为了提高功率密度本发明可采用双气缸布置方案。

所述的双气缸布置方案，如图8至图14所示，就是在如图1至图7所示的单气缸组件的基础上，在反切圆形板a的第一内半圆形壁a1直径的中垂线上取一点为公转的圆心，将所述半圆弧板b和反切圆形板a旋转180度构成周向均布的两个气缸结构，如图10所示，两个气缸结构所述的状态差180度，上方的气缸结构为压缩开始，下方的气缸结构为压缩结束。两个气缸结构的半圆弧板b可制作成一体，两个反切圆形板a分别与壳体或支架连接固定成一体或者直接制作成一体再与壳体或支架连接。这样当其中一个气缸做功时，另一个气缸回转；另一个气缸做功时前面做功的气缸开始回转过程，整个压缩机气缸在360度旋转范围内周而复始地连续工作。

结合图19至图36进一步阐述，以气缸方案为例，详细介绍压缩机气缸实施例构成。

气缸组件的实施例一，本实施例直接采用气缸方案的双气缸方案。它由静盘和动盘组成。所述静盘10有盖板101，以盖板101的一侧面的圆心为中心,周向均布两个反切圆形板a，所述两个反切圆形板a分别称为第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板中心o1中心对称，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的轴向一端与盖板101的同一侧面固定连接；所述动盘11有背板111，在背板111的同侧面上设有两个半圆弧板b，其中一个称为第一动盘半圆弧112，另一个半圆弧板b称为第二动盘半圆弧113，第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113在背板111的同心圆上均布且轴向的一端与背板111同一侧面固定连接，第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113的轴向高度相同,第一动盘半圆弧112的第一外半圆弧壁112b4与第二动盘半圆弧113的第二外半圆弧壁113b4之间做成实体连接部分117；背板111中部设有轴承室115；背板111上沿半径方向设有键槽116，键槽116位于轴承室115一侧。所述反切圆形板a高度的一端与静盘盖板连接，另一端为敞开，使静盘气缸容积部分成为半开形式。

将动盘和静盘的轴向敞开部分扣合在一起，轴向径向间隙配合，由于静盘反切圆形板和动盘半圆弧板高度相同，两端被动静盘盖板或背板封闭，径向上形成的弧形容积又被平动中变化的两个切点封闭，故而形成相对封闭的气腔ab，气腔ab空间容积可循环变化，从而在运行中实现吸气、压缩、排气过程。排气口设于靠近静盘圆弧压缩的终点部位，若径向设于所述反切圆弧板a的半圆弧板侧壁上，则是为径向排气，若设于所述静盘盖板上，为轴向排气。所述静盘的外圆周与压缩机支架或壳体连接固定，连接方式有多种，根据实情而定。所述动盘中心开设轴孔，用以配合连接平动机构，比如轴系等，平动机构能驱动动盘相对静盘公转。与动盘连接配合的平动机构中有防自转装置。所述防自转装置可优先以十字滑环为防自转装置的技术方案，故而在动盘背板相对于半圆弧板的另一圆形端面设有供十字滑环滑动的键槽。本方案防自转装置不限于十字滑环方案，还可以采用其他现有的功能相同的机构，例如多根平行小曲轴结构，动盘背板一侧面上可以配合连接一根或多根轴向与主轴平行的小曲轴，所述小曲轴的另一端配合安装在底板或静盘上，所述小曲轴曲轴稍与小曲轴轴心偏心距等于所述主轴偏心距，同样可以与相关轴承部件等组成动盘防止自传机构，还有其它几种，均为常规设置，不再详述。但十字滑环方案最为简单、加工成本最低。盖板中心可以设置贯穿的轴孔也可以不设置，设置与否主要取决于平动机构的主轴是穿过静盘还是不需要穿过静盘，本技术领域的技术人员可以根据实情灵活确定。动盘中心轴孔可以是半开式也可以是贯穿式，也取决于轴系中主轴的安装方式、位置和整机的结构特点，轴孔的大小也是根据主轴机构的尺寸来定，属于常规设置，在此不再赘述。

图41至图45所示，所述气缸组件的动盘还可以是轴向两端全封闭式，即轴向两端各有一片同样尺寸的背板，此时对应的静盘只有反切圆形板及其支撑固定的实体连接部分，轴向两端不设静盘盖板。该方案的气缸动盘半圆弧板由于轴向两端都有背板固定，强度高，但会导致动盘运动质量加大，同时导致静盘反切圆形板a的弧板由于没有轴向端部盖板固定稳定性变差。

如图37至图40所示，所述气缸组件的静盘还可以是轴向两端全封闭，即所述轴向两端各有一片同样尺寸的盖板连接固定，盖板中间部位留有主轴穿过和活动的贯穿轴孔，此时对应的动盘半圆弧板为全开式，即所述动盘半圆弧板轴向两端没有圆形背板，只有半圆弧板及其中间连接固定结构和轴孔。此种气缸方案的优点是动盘质量轻更容易加工，缺点是由于失去盖板的固定支撑作用，动盘半圆弧板强度降低，同时导致动盘平动机构的防自转装置设置较为复杂。

所述气缸还可以是动盘、静盘全敞开式，即静盘只有圆弧板和径向实体连接支撑部位而没有轴向两端的圆形盖板，动盘也只有反切圆形板和中间实体连接固定部位和轴孔，没有轴向的圆形背板。整个气缸的盖板和背板单独制作贴合安装于动盘和静盘轴向的两端，与动盘圆弧、静盘圆弧组成气缸封闭空间容积。此种方案的优点是反切圆形板和半圆弧板都更容易加工，缺点是动静圆弧强度失去盖板或背板固定都会有所降低，稳定性较差，尤其是平动机构的防自转装置设置不太方便。

本发明的积极效果在于：本发明的气缸运转方式及驱动方式类似于涡旋压缩机，均为公转驱动方式。同时动盘圆弧与静盘圆弧通过相切运动变化，达到气缸封闭空间容积变化，以实现压缩流体的目的。理论上动盘和静盘之间轴向径向上都可被定位支撑，运转中不发生接触摩擦，因此效率高，同时气缸容积的压缩余隙和动静盘配合间隙极小，故而容积效率也高，因此它继承了涡旋压缩机的诸多优点。但是，本发明所述压缩机与涡旋压缩机相比其优越性体现为：本发明的一个气缸的公转配合面只有两个或两对弧形体，且弧形体配合面轴向截面均为标准半圆或标准半圆的组合，且动盘背板和静盘盖板可以是标准整圆，也可以是标准整圆的部分，制作工艺简单，非常易于机械加工，进而可导致本发明气缸的压缩机相比于涡旋压缩机，制造工艺简化，极大地降低了制造成本。同时由于工艺结构简单，本发明的气缸若增加轴向尺寸或径向尺寸，或调整增大动盘偏心距，或综合以上方案，都可以很容易地增大设备负荷，使制造高效高稳定性的大负荷平动压缩机成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1到图14是本发明压缩机气缸组件的结构原理示意图，为便于说明和理解，并突出核心配合部件反切圆形板a和半圆弧板b的形状及配合关系，图中省略了背板111和盖板101。其中图1到图7为所述单气缸组件结构及运行原理示意图:

图1为单气缸组件的三维示意图，图2是图1的主视结构示意图。图3到图7是单气缸组件的动盘11与静盘10圆弧模拟运行的示意图，其中，图3是半圆弧板b处于零度时的状态示意图，此时，处于压缩启始状态，封闭的气腔ab形成并处于容积最大状态；图4到图7分别是所述半圆弧板b相对反切圆形板a平动至-90°、-180°、-270°和-360°时的状态示意图，反切圆形板a相对静止；图2a是图2的放大示意图，用以详细介绍单气缸组件的结构。

图8到图14是双气缸组件方案的结构原理示意图，其中图8是双气缸组件方案的三维示意图。图9是图8的主视结构示意图；图10到图14是所述双气缸组件方案的模拟运行原理图；图9a是是图9的放大示意图，用以详细说明所述双气缸组件方案的结构特征。

图15至图18是半圆弧板b相对反切圆形板a公转一周，两者配合位置变化的详细轨迹图，图15和图16中半圆弧板b与反切圆形板a始终相切，由于反切圆形板a和半圆弧板b均有一定高度，因此两者的实际相切位置是一条线段。然而，该线段在图中只显示为一个点，故为了描述简便而将上述线段称为切点，切点由直线箭头标出。

进一步地说：

图15是半圆弧板b相对反切圆形板a切点0度移至-90度的运动轨迹图，直线箭头所指切点由内半圆弧壁b1的最左端起沿内半圆弧壁b1逐渐移至其中心，此过程中，第一内半圆形壁a1与内半圆弧壁b1始终相切，第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2始终相切；

图16是半圆弧板b相对反切圆形板a切点从-90度移至-180度的运动轨迹图，直线箭头所指切点由内半圆弧壁b1的中心移至其最右端，此时，第一内半圆形壁a1、内半圆弧壁b1、第二端半圆弧壁b2和第二内半圆形壁a2共同相切于同一点，此过程中，第一内半圆形壁a1与内半圆弧壁b1，以及第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2始终相切；

图17是半圆弧板b相对反切圆形板a公转由-180度到-270度的运动状态图，反切圆形板a与半圆弧板b由相切逐渐分离，进行回转；

图18是半圆弧板b相对反切圆形板a公转由-270度移至-360度的运动状态图，反切圆形板a与半圆弧板b继续回转由分离逐渐回归相切，以便开始下一个循环。

图19至图36是双气缸组件第一实施例的结构示意图：

图19是静盘10和动盘11配合的立体图；图20是图19另一角度的立体图；图21是静盘10和动盘11配合的主视图；图22是图21的A-A剖视图；图23是图21的B-B剖视图；图24是图19的仰视角度的立体图；图25是所述静盘的立体图，该静盘为半开放式静盘；图26是静盘的主视图；图27是图26的俯视图；图28是图27的D-D剖视图；图29是图27的C-C剖视图；图30是图26的俯视图，图中设有减轻重量孔104；图31是所述动盘一种方案的立体图，图中背板上设有筒状的轴承室，轴承室与半圆弧板b分别位于背板的两侧，轴承室两侧沿背板直径方向设有两条键槽116；图32是图31的仰视角度的立体图；图33是所述动盘的主视图；图34是图33的仰视图；图35是图33的俯视图；图36是图33的E-E剖视图。

图37至图40是全封闭式的静盘与全开放式的动盘的配合的结构示意图：

图37是全封闭式的静盘与全开放式的动盘的配合的主视图。图38是图37的F-F剖视结构示意图，图中第一反切圆形板102与第一实体结构105制成一体，为看清两者的位置关系，图中用102a5和102a6构成的虚线标出两者的界线；同理，第二反切圆形板103与第二实体结构106制成一体，两者的界线由103a5和103a6构成的虚线标出；另外，图中还显示，第一动盘半圆弧112的第一外半圆弧壁112b4与第二动盘半圆弧113的第二外半圆弧壁113b4之间设置第三实体结构117，第一动盘半圆弧112、第二动盘半圆弧113和第三实体结构117三者制成一体，第一外半圆弧壁112b4和第二外半圆弧壁113b4并不实际存在，只是作为界线以便看清三者的位置关系。图39是图37的立体结构示意图。图40是全开放式的动盘的立体图，两个半圆弧板b之间的背板111仅余第三实体结构117。

图41至图44是全封闭式的动盘与全开放式的静盘的配合的结构示意图：

图41是全封闭式的动盘与全开放式的静盘的配合的主视图；图42是图41的G-G剖视图；图43是图41的俯视图；图44是图41的立体图；图45是所述全开放式静盘的立体图，图中盖板仅余第一盖板实体结构105和第二盖板实体结构106，第一盖板实体结构105和第二盖板实体结构106分别将两个反切圆形板a固定于壳体内，同时确定反切圆形板a位置，以便确定盖板中心o1的位置。

图46至图58是所述装配有反切圆弧压缩机气缸组件的空气压缩机的第一实施例的结构示意图及主要部件结构示意图：

图46是所述空气压缩机的第一实施例的结立体图；图47是图46的主视图；图48是图47的H-H剖视图；图49是主轴一种方案的立体图，图中显示主轴下部设有主轴偏心圆；图50是主轴另一种方案的立体图，图中显示主轴下部设有曲轴销；图51是动盘另一种方案的立体图，图中轴承室115是在第一动盘半圆弧112、第二动盘半圆弧113和实体连接结构117三者中部开设的安装孔；图52是与图51动盘配合的静盘的立体图；图53是图52的另一角度的立体图；图54是所述壳体2的立体结构示意图，为看清滑槽71的结构图中省略了上盖5；图55是图54的俯视图；56是图55的I-I剖视结构示意图；图57是所述动盘11和十字滑环9配合的立体结构示意图，上滑键90与键槽116滑动配合；图58是所述十字滑环9的立体结构示意图。

图59至图65是所述中分式静盘的结构示意图，所述中分式静盘，就是将一个整体式静盘沿所述两反切圆形板最大距离中垂线平分为二，两个半静盘关于盖板中心o1点对称且中间完全贴合对接：

图59和图60所示的半个静盘有半个盖板101和第一反切圆形板102，其排气孔107为轴向开设，位于靠近气缸压缩终点部位。图61至图64所示的半个静盘有半个盖板101和第一反切圆形板102，其排气孔107为径向开设，靠近气缸压缩终点部位。图65是两个半静盘拼合在一起的结构示意图。

图66至图69是所述空气压缩机的第二实施例的结构示意图及主要部件结构示意图，该实施方式有两套气缸组件，并且两套均为采用双气缸组件：图66是空气压缩机第二实施例的三维示意图，图67是图66的主视图，图68是所述第二实施例的偏心圆主轴三维结构示意图；图69是图67的J-J剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

一、单气缸组件方案

具体方案如图1所示，反切圆弧压缩机气缸组件，包括气缸圆弧结构，气缸圆弧结构由反切圆形板a和半圆弧板b构成，反切圆形板a的轴向上设有盖板101，半圆弧板b的轴向上设有背板111，反切圆形板a和半圆弧板b相互配合；反切圆形板a和盖板101构成静盘10，半圆弧板b和背板111构成动盘11；反切圆形板a和半圆弧板b与盖板101或背板111共同配合能构成封闭的气腔ab；反切圆形板a由两个开口方向相反的半圆板连接构成，两个半圆板的直径共线，一个半圆板的直径大于或等于另一个半圆板的直径；反切圆形板a的端面类似于S形。半圆弧板b的一端能与其中一个半圆板的内壁配合，该半圆板的开口方向与半圆弧板b的开口方向相反，即两者开口方向呈180度。；背板的中心为背板中心o2，盖板的中心为盖板中心o1，背板中心o2所在轴线为背板轴线，盖板中心o1所在轴线为盖板轴线，盖板轴线与背板轴线平行；背板111相对盖板101运动，其运动方式为：背板轴线绕盖板轴线公转，公转半径为背板轴线与盖板轴线之间的距离，背板111带动半圆弧板b相对反切圆形板a移动过程中，半圆弧板b的开口方向不变，即反切圆形板a相对半圆弧板b平动或平移，半圆弧板b相对反切圆形板a移动能改变ab的容积大小；盖板或反切圆形板a的侧壁上设置排气孔。盖板和背板通常为圆盘。为突出半圆弧板b和反切圆形板a的结构形状，图1至图7中省略了盖板和背板。半圆弧板b相对反切圆形板a平动能改变气腔ab的容积大小，以完成吸气、压缩和排气动作，并如此循环。

如图2a所示，所述第一半圆板有三个侧面，其分别为第一内半圆形壁a1、第四端半圆形壁a4和第一外半圆形a5。所述第二半圆板有三个侧面，其分别为第二内半圆形壁a2、第三端半圆形壁a3和第二外半圆形a6。第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2连接并相切，第一外半圆形a5与第二外半圆形a6连接并相切，所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的端面上的连接点也是二者所在两圆的外切点。由于反切圆形板a有一定的厚度，因此，所述第一内半圆形壁a1与第一外半圆形a5对应，第二内半圆形壁a2与第二外半圆形a6对应。第一外半圆形a5和第二外半圆形a6构成的曲面与第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2构成的曲面平行。第三端半圆形壁a3的两端分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6两端连接，第四端半圆形壁a4的两端分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5的两端连接。设置第三端半圆形壁a3和第四端半圆形壁a4可避免反切圆形板a端部出现尖峰结构导致强度减弱或影响使用寿命及密封性。具体地说，反切圆形板a内外平行等距弧线的两端，均以所述两平行弧线的距离为直径设置第三端半圆形壁a3和第四端半圆形壁a4。很显然，第三端半圆形壁a3的半圆端点分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6对应的半圆端点连接，第四端半圆形壁a4的半圆端点分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5对应的端点连接。

如图2a所示，所述半圆弧板b的侧壁有内半圆弧壁b1、外半圆弧壁b4、第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3。内半圆弧壁b1和外半圆弧壁b4等距形成，内半圆弧壁b1的一端和外半圆弧壁b4的一端分别与第二端半圆弧壁b2连接，内半圆弧壁b1的另一端和外半圆弧壁b4的另一端分别与第一端半圆弧壁b3连接，第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3的直径为半圆弧板b的厚度。所述半圆弧板b的厚度可以等于反切圆形板a的圆弧厚度,也可以不等于，具体情况依照强度设计和所述本发明气缸方案的技术特征而定。

如图2a所示，所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的直径之和等于所述内半圆弧壁b1与半圆弧线b2的直径之和。也就是说，由图2a可知，反切圆形板a中第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2的直径之和称为反切圆形板a的配合面直径，所述半圆弧板b中内半圆弧壁b1与半圆弧线b2的直径之和称为半圆弧板b的弧配合面直径。

如图1所示，所述第二内半圆形壁a2的半径，等于动盘11相对静盘10公转时的公转半径加上半圆弧线b2的半径之和；亦或者，所述第二内半圆形壁a2的直径减去半圆弧线b2的直径等于所述公转直径。该尺寸关系确定了动静盘公转过程中气缸内腔的半圆弧线b2端的配合和密封。

下面结合图3到图7详述所述气缸组件的运行原理。

由于如图3所示，小半圆板在大半圆板的右侧，因此，所述动盘11公转的方向如图3至图7中的环形箭头所示，为逆时针方向。若两个半圆板的位置互换，即反切圆形板a的左侧半径小于右侧半径，动盘11可顺时针方向公转。具体运行过程如下：

以图3所示为起始位置，此时反切圆形板a中的第一内半圆形壁a1左端与半圆弧板b中的内半圆弧壁b1左端相切，参照图15相切部位如直线箭头所指位置，以下简称左切点，同时反切圆形板a中的第二内半圆形壁a2右端与半圆弧板b的第二端半圆弧壁b2右端相切，以下简称右切点，第一内半圆形壁a1、第二内半圆形壁a2、内半圆弧壁b1、第二端半圆弧壁b2与圆弧轴向上两端的盖板和背板形成一个封闭的空间容积，称为气腔，此时气腔ab的气压为初始气压，处于压缩气体的启始状态，动盘11公转角度设为0°；

背板中心o2在图3的位置开始绕盖板中心o1逆时针公转90度至如图4所示的过程中，半圆弧板b相对反切圆形板a运动轨迹如图15所示，第二内半圆形壁a2始终与内半圆弧壁b1相切，第二端半圆弧壁b2始终于第二内半圆形壁a2相切，气腔ab的空间减小，气体被压缩升压。即，左切点到达内半圆弧壁b1的中部，右切点也到达了第二内半圆形壁a2的中部，此时气缸内的容积变小压力升高；

背板中心o2在图4的位置绕盖板中心o1继续逆时针公转90度至如图5所示的过程中，半圆弧板b相对反切圆形板a运动轨迹如图16所示，第二内半圆形壁a2始终与内半圆弧壁b1相切，第二端半圆弧壁b2始终与第二内半圆形壁a2相切，气腔ab的空间进一步减小，气体被压缩至设定压力值并排出气腔ab外。在图4的位置上，背板中心o2继续公转90度到达如图5所示的位置，所述左切点与右切点在内半圆弧壁b1右端点处相遇重合，此时所述封闭空间容积最小，几乎为零，压缩气体压力达到高压极值，已从设于静盘盖板或反切圆形板a设置的排气孔排出；

背板中心o2在图5的位置绕盖板中心o1继续逆时针公转90度至如图6所示的过程中，半圆弧板b相对反切圆形板a运动轨迹如图17所示，第二内半圆形壁a2与内半圆弧壁b1分离，第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2分离，气腔ab处于回转过程。在图5的位置上，半圆弧板b继续逆时针公转，与反切圆形板a不再相切，进入回转空转过程，此时箭头所指切点状态为无切点。

背板中心o2在图6的位置绕盖板中心o1继续逆时针公转90度至如图7所示的过程中，半圆弧板b相对反切圆形板a运动轨迹如图18所示，第二内半圆形壁a2与内半圆弧壁b1由分离至重新相切，第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2由分离至重新相切，气腔ab吸气及压缩，重新进入下一轮压缩环节。从图6的位置上继续公转90度，半圆弧板b的状态重新回到图1的状态，所述左右切点开始分别同时复位，气腔ab重新形成封闭空间容积，进入下一个压缩过程。

从图中可知，当所述气腔ab容积变化时，封闭空间外面的空间也随之变化，等同的理解为：所述动静圆弧封闭空间容积压缩排气的同时，相对敞开的空间同时吸气，也就是所述本发明的气缸组件吸气和压缩过程是同步的。

二、双气缸组件方案

其具体方案如图9a所示，所述盖板上设有两个反切圆形板a，两个反切圆形板a关于盖板中心o1中心对称。所述背板上设有两个半圆弧板b，两个半圆弧板b关于背板中心o2中心对称。同侧的一个反切圆形板a和半圆弧板b构成一个气缸圆弧结构。可以理解为：另一气缸圆弧结构与之在某一圆上周向旋转180度而成，形成两个尺寸结构完全相等的气缸圆弧结构，但是，如图10至图14所示，在同一时间点上，两个气缸圆弧结构的反切圆形板a和一个半圆弧板b的配合关系始终不同，例如图10所示，图中上部的气缸圆弧结构处于压缩的启始时刻，此时，图中下部的气缸圆弧结构处于压缩排气和结束时刻。

图8到图14是本发明所述的双气缸方案的结构及工作原理图。其中图9a是图9的放大图，用以更清晰地表述双气缸方案结构特征。如图9a所示，两个第一内半圆形壁a1中点之间的距离为半圆形中点连线D2，两个内半圆弧壁b1中点之间的距离为半圆弧中点连线D1，半圆形中点连线D2和半圆弧中点连线D1平行。这一尺寸关系确定了所述动盘半圆弧板b与静盘反切圆形板a的平动啮合关系。

从图10到图14可知，两个反切圆形板a和两个半圆弧板b组成两个气缸圆弧结构，气缸圆弧结构也称为气缸单元。两个半圆弧板b作为一个动盘11整体一起运动，例如，当图中上部的一个气缸单元由图10到图12压缩开始、压缩、压缩排气结束并同步结束吸气过程的同时，下部的气缸单元开始回转并完成回转过程；当下部气缸单元压缩开始、压缩、压缩排气结束并同步结束吸气过程时，所述上部气缸单元进入并完成回转过程，周而复始。因此，所述双气缸方案的气缸在360°公转范围内均进行连续做功，连续地进行吸气压缩排气过程，从而大幅提高压缩机的工作能量密度，减小设备体积。

由于在实践中，考虑功率密度及加工制造的方便性及成本因素，本发明的压缩机气缸优选双气缸方案，因此对单气缸方案及其压缩机不再做过多论述。下面以本发明的双气缸方案为设计依据，进一步介绍其气缸的实施例。结合图19至图36进一步说明双气缸组件方案的具体加工结构如下：

如图25所示，所述静盘10有盖板101，以盖板101的一侧面的圆心为中心,周向均布两个反切圆形板a。所述两个反切圆形板a分别称为第一反切圆形板102和第二反切圆形板103。第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板中心o1中心对称。第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的轴向一端与盖板101的同一侧面固定连接。如图34所示，所述动盘11有背板111，在背板111的同侧面上设有两个半圆弧板b，其中一个称为第一动盘半圆弧112，另一个半圆弧板b称为第二动盘半圆弧113。第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113在背板111的同心圆上均布且轴向的一端与背板111同一侧面固定连接。第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113的轴向高度相同,第一动盘半圆弧112的第一外半圆弧壁112b4与第二动盘半圆弧113的第二外半圆弧壁113b4之间设置实体连接结构117。实体连接结构117是第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113实体结构向中心部位延伸而成，与动盘圆弧为一体，与动盘圆弧一起与背板111的一个侧面固定连接，因而第一动盘半圆弧112的第一外半圆弧壁112b4与第二动盘半圆弧113的第二外半圆弧壁113b4在实际中并不存在，隐现于连接实体117中，仅存设计理论价值。实体连接结构117是背板111的一部分，用于连接第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113。背板111中部设有轴承室115，如图31所示，轴承室115可设置于背板111的另一侧，即轴承室115与实体连接结构117分别位于背板111两侧；如图50所示，当第一动盘半圆弧112、第二动盘半圆弧113之间的间距足够大时，轴承室115可开设于实体连接结构117上。背板111上沿半径方向设有键槽116，键槽116位于轴承室115一侧。

所述动盘11的第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113的轴向高度，与静盘10的第一反切圆形板102与第二反切圆形板103轴向高度相等，动盘11和静盘10轴向径向均为动态间隙配合，轴向和径向圆弧切点配合间隙小于0.1mm。

三、单层双气缸空气压缩机

结合图46至图58描述具体结方案如下：

如图46所示，单层双气缸空气压缩机包括壳体2。壳体2呈圆筒状。壳体2上安装上盖5，壳体2下部设有底板7。如图48所示，底板7中心部可设有转轴孔和筒状的下轴承室，下轴承室内可安装下轴承。下轴承室底部有与底板7螺栓固定封闭的下轴承盖。如图47所示，壳体2的筒壁上设有贯穿筒壁的进气口21。壳体2的上端部法兰连接壳体的上盖5。如图48所示，壳体2的空腔内安装气缸1，气缸1由静盘10和动盘11配合构成，静盘10轴向下部动态配合安装动盘11。轴向上，上盖5紧贴其下端面安装静盘10，静盘10相对上盖5静止。

如图52所示，静盘10设有盖板101。如图48所示，静盘10的盖板101被壳体2上端部圆形内台阶和上盖5下端面贴合压紧固定。如图52所示，盖板101的中心设有轴孔109。盖板101的一侧设有第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板101的中心点对称分布。

如图51所示，动盘11由背板111、第一动盘半圆弧112、第二动盘半圆弧113和轴承室115连接构成。轴承室115位于背板111的中心部，背板111中心部设有通孔119。轴承室115与通孔119对应同心。第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113分别位于轴承室115两侧，并且，第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113关于轴承室115的圆心中心对称。如图48所示，所述上盖5中心部可设有贯通轴孔的上轴承室，上轴承室内安装上轴承。

静盘10上设有排气通道，排气通道由排气孔和排气管构成，排气管设置于盖板101上或设置于壳体2侧壁上，排气管与壳体2外相通，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103各有一条排气通道相通以便排气。具体排气通道的设计方案有两种：

其一，如图52和53所示，所述盖板101上设有两根排气管108，盖板101上轴向开设两个排气孔107，每条排气通道由一个排气孔107和一根排气管108连接构成；第一反切圆形板102和第二反切圆形板103分别围成的气腔各与一个排气孔107相通；如图46所示，上盖5设有两个圆孔50，两个圆孔50分别与两个排气管108对应配合。

其二，所述第一反切圆形板102和第二反切圆形板103径向上各设有一个排气孔107，壳体2侧壁上径向设置两根排气管108，两个排气孔107和两个排气管108一一对应连成一条排气通道。

如图48和图57所示，背板111朝向底板7的端面设有键槽116。如图54所示，底板7上设有滑槽71。滑槽71位于键槽116的下方，并且两者空间垂直。如图57所示，背板111下部安装有十字滑环9。如图58所示，十字滑环9上设置上滑键90和下滑键91，上滑键90和下滑键91间隔90度。为确保受力均衡，保证运行稳定，十字滑环9上可设置两个上滑键90和两个下滑键91，两个上滑键90间隔180度，两个下滑键91间隔180度，上滑键90和下滑键91空间间隔90度。如图57所示，十字滑环9上滑键90与键槽116滑动配合。如图47所示，十字滑环9下滑键91与滑槽71滑动配合。十字滑环9、滑槽71和键槽116连接构成防止动盘自转装置。十字滑环9主体不限于圆形，也可以是椭圆形或类椭圆形。

如图46所示，上盖5上设有电机支架4。电机支架4上安装电机3。电机3的输出轴上对接安装主轴6。主轴6上设有主轴偏心圆61。主轴6上安装平衡块60，平衡块60和主轴偏心圆61的空间夹角为180度。主轴6为偏心圆主轴，参照图48从下往上看，主轴6下端由下轴承定向支撑，往上穿过十字滑环9和通孔119，主轴偏心圆61与轴承室115配合。为减少磨擦，主轴偏心圆61可与轴承室115内的主轴承支撑配合。再往上主轴6穿出盖板101和上盖5与设于上轴承室内的上轴承支撑配合。在往上安装有平衡块60，用以平衡偏心质量；再往上的上端部通过联轴器连接电机3。电机3通过设于上盖5的电机支架4与壳体2固定连接。

如图47所示，所述底板7下部连接底部支架8，以方便安装所述压缩机。

如图57所示，所述键槽116两长边侧面有与背板111连接固定的长条状凸台118，用以形成滑动键槽116。可选的，如图31所示，所述键槽116也可以在背板相应位置上直接开设而成。

如图54所示，所述底板7上并排设有条形块70，两个条形块70之间构成一条滑槽71。可选的，所述滑槽71也可以在底板7相应位置上直接开设而成。

所述本压缩机实施例的第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113的非配合面或称外侧面可实体连接或延展为加强固定机体，在符合强度设计的要求下，其外形均进行了切削加工，部分呈直板状，不一定必须做成圆弧状。为进一步加强所述静盘10的周向固定，所述盖板101外沿处可设有键槽，用以与壳体2的键槽安装的定位键咬合固定。

所述本压缩机运行时，电机3带动主轴6旋转，主轴6通过主轴偏心圆61带动主轴承内圈旋转，主轴承1c6外圈与动盘11固定连接，因此动盘11受到来自主轴偏心圆61的周向滑转推动力，其滑转圆半径就是主轴轴心与主轴偏心圆61圆心的距离，即所述“偏心距”或公转半径；由于背板111下部配合安装有十字滑环防自转机构，因此动盘11只围绕主轴6做公转运动而不能自转，这就保证了动盘圆弧与静盘圆弧配合面组成的气缸封闭、压缩、排气、同步吸气、回转，不停地连续运转。由于主轴上设置了质量平衡块60，因此整机平衡，运转平稳。第一反切圆形板102与第一动盘半圆弧112配合构成一个气缸圆弧结构，第二反切圆形板103与第二动盘半圆弧113构成另一个气缸圆弧结构，两个气缸圆弧结构的压缩、排气、同步吸气及回转过程的工作原理与图10至图14所示的工作原理相同。

单层双气缸空气压缩机还有另一实施例，其特点在于其主轴6下部设有曲轴销62，曲轴销62与轴承室115配合。曲轴销62的轴心与主轴6轴心的距离即为偏心距。动盘在曲轴销62的拖动下沿以偏心距为半径的圆进行公转，工作原理与上一实施例相同；本实施例的动盘配合曲轴销的轴承室直径较小，故而动盘整体圆弧机体质量较小。

四、双层双气缸空气压缩机

如图66所示，双层双气缸空气压缩机的壳体2有两个壳体2。上方的壳体2顶部与上盖5连接，下方的壳体2底部设有底板7。每个壳体2的筒壁上各设有一个贯穿筒壁的进气口21，每个壳体2的筒壁上均径向设有两个排气管108。壳体2内轴向安装两套气缸1。如图68所示，主轴6上设有两个主轴偏心圆61，两个主轴偏心圆61轴向排列，并且两者在轴向上投影间隔180度。两个主轴偏心圆61各与一个气缸1的轴承室115配合。每个气缸1底部各安装一套防止动盘自转装置，上方防止动盘自转装置的滑槽71设置于下方气缸1的盖板101上，下方防止动盘自转装置的滑槽71设置于底板7上。

为进一步降低生产难度，如图59至图65所示，每个所述静盘10由两部组成，一部分上设有第一反切圆形板102另一部分上设有第二反切圆形板103。

与单层双气缸空气压缩机相对比，进一步说明双层双气缸空气压缩机：

双层双气缸空气压缩机是轴向上把单层气缸变成了双层气缸，或者说在所述单层双气缸空气压缩机的壳体上端又增加了一层壳体和同样结构特征的气缸。如图69所示，两层壳体用法兰螺栓连接固定，下面一层气缸的盖板101的上表面增设供十字滑环滑动配合的滑槽71，用以配合上层动盘的公转。主轴6设有与两个动盘配合的两个主轴偏心圆61，轴向上分别对应下层气缸和上层气缸，径向上以主轴轴心为圆心呈180°对称。由于所述双层的主轴偏心圆61主轴径向质量对称，基本能达到自然平衡，故不再设体积较大的平衡块60。由于双层结构的特征限制，排气口轴向排气会导致结构复杂，故排气口设为径向排气，如图66到图67所示，排气孔107穿过反切圆形板a沿朝向壳体方向延伸的机体，贴合对接壳体2的排气管108，显而易见的，四个排气孔107对应压缩机壳体筒壁的四个排气管108。当然上部气缸的排气孔107和排气管108还可以轴向设在顶部。每层的壳体2的筒壁上设置一个进气口21，共有两个进气口21；为便于设备组装和拆卸，参照图59到图65，所述静盘101可以在两半圆弧的对称中线将所述静盘平分成两半。

本发明所述气缸其圆弧和盖板的组合不限于上述方式，气缸实施例为半封闭式，也可以是圆弧轴向端部均连接盖板的全封闭式，也可以是圆弧轴向两端盖板为组装式而圆弧本身为全开放等等，只要使用本发明气缸方案的半圆弧板b和反切圆形板a的组合与轴向端部盖板或背板组成的气缸方案，均属本发明的权利保护范围。

所述本发明的压缩机气缸结构可以多级串联使用，也就是，第一级气缸的出气连接第二级气缸的进气，第二级气缸的出气连接第三级气缸的进气，以此类推，一直到若干级，且所述串联气缸后一级气缸都比前一级气缸按比例容积减小。这种多级结构的优点是可以减小每一级气缸进排气之间的压差，逐级增压，降低动静盘间的缝隙泄露，提高容积效率。

由所述压缩机实施例可知，本发明的压缩机气缸结构在轴向上可以是单层，也可以是多层；所述压缩机可以是所述偏心圆主轴，也可以是带有所述曲轴销的曲轴主轴；可以是将电机安装在壳体内的全封闭壳体的结构，也可以是将电机安装于壳体外的半封闭结构；可以是立式结构，也可以做成卧式结构等等。

显而易见的，本发明的压缩机即可以对常规气体及多种混合气体进行压缩，也可以作为泵使用用以输送高压液体，同时也可以用于空调、冰箱等制冷空调设备。

显而易见的，本发明的压缩机连接的电机3的输出轴可以与压缩机主轴6做成一体，此时的压缩机气缸动盘与电机3之间通过整体式主轴6直接连接，从而没有主轴6与电机3输出轴之间的联轴器。

本发明的压缩机，其技术特征是使用了本发明所述的半圆弧压缩机气缸方案及所述以本方案为特征的气缸。

本说明书中的“上”、“下”“左”“右”是参照现有示例附图的情况进行的位置解读，并非是对本发明绝对位置和尺寸的限制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变化，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (17)

1.反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：包括气缸圆弧结构，气缸圆弧结构由反切圆形板a和半圆弧板b构成，反切圆形板a上设有盖板101，半圆弧板b上设有背板111，反切圆形板a和半圆弧板b相互配合；反切圆形板a和盖板101构成静盘10，半圆弧板b和背板111构成动盘11；反切圆形板a和半圆弧板b与盖板101或背板111共同配合能构成封闭的气腔ab；反切圆形板a由两个开口方向相反的半圆板连接构成，两个半圆板的直径共线，一个半圆板的直径大于或等于另一个半圆板的直径；半圆弧板b的一端能与其中一个半圆板的内壁配合，该半圆板的开口方向与半圆弧板b的开口方向相反；背板的中心为背板中心o2，盖板的中心为盖板中心o1，背板中心o2所在轴线为背板轴线，盖板中心o1所在轴线为盖板轴线，盖板轴线与背板轴线平行；背板111相对盖板101运动，其运动方式为：背板轴线绕盖板轴线公转，公转半径为背板轴线与盖板轴线之间的距离，背板111带动半圆弧板b相对反切圆形板a移动过程中，半圆弧板b的开口方向不变，半圆弧板b相对反切圆形板a移动能改变ab的容积大小；盖板或反切圆形板a的侧壁上设置排气孔。

2.根据权利要求1所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述第一半圆板有三个侧面，其分别为第一内半圆形壁a1、第四端半圆形壁a4和第一外半圆形a5；所述第二半圆板有三个侧面，其分别为第二内半圆形壁a2、第三端半圆形壁a3和第二外半圆形a6；第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2连接并相切，第一外半圆形a5与第二外半圆形a6连接并相切；第一外半圆形a5和第二外半圆形a6构成的曲面与第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2构成的曲面平行；第三端半圆形壁a3的两端点分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6两端点连接，第四端半圆形壁a4的两端分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5的两端连接。

3.根据权利要求2所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述半圆弧板b的侧壁有内半圆弧壁b1、外半圆弧壁b4、第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3，内半圆弧壁b1和外半圆弧壁b4平行，内半圆弧壁b1的一端和外半圆弧壁b4的一端分别与第二端半圆弧壁b2连接，内半圆弧壁b1的另一端和外半圆弧壁b4的另一端分别与第一端半圆弧壁b3连接，第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3的直径为半圆弧板b的厚度。

4.根据权利要求3所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的直径之和等于所述内半圆弧壁b1与第二端半圆弧壁b2的直径之和。

5.根据权利要求2所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述第二内半圆形壁a2的直径减去所述半圆弧板b的厚度等于动盘11相对静盘10公转时的公转直径。

6.根据权利要求3所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述背板111上设有两个半圆弧板b，两个半圆弧板b关于背板中心o2中心对称；所述盖板101上设有两个反切圆形板a，两个反切圆形板a关于盖板中心o1中心对称；

两个内半圆弧壁b1中点之间的距离为半圆弧中点连线D1，D1大于等于两倍的半圆弧板b的厚度，两个第一内半圆形壁a1中点之间的距离为半圆形中点连线D2，D2等于D1与两倍的偏心距之和，半圆形中点连线D2和半圆弧中点连线D1平行；同侧的一个反切圆形板a和一个半圆弧板b构成一个气缸圆弧结构。

7.根据权利要求6所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述静盘10有盖板101，以盖板101的一侧面的圆心为中心,周向均布两个反切圆形板a，所述两个反切圆形板a分别称为第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板中心o1中心对称，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的轴向一端与盖板101的同一侧面固定连接；所述动盘11有背板111，在背板111的同侧面上设有两个半圆弧板b，其中一个称为第一动盘半圆弧112，另一个半圆弧板b称为第二动盘半圆弧113，第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113在背板111的同心圆上均布且轴向的一端与背板111同一侧面固定连接，第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113的轴向高度相同,第一动盘半圆弧112的第一外半圆弧壁112b4与第二动盘半圆弧113的第二外半圆弧壁113b4之间设置实体连接结构117；背板111中部设有轴承室115；背板111没有半圆弧板b的侧面上沿半径方向设有键槽116。

8.根据权利要求7所述的反切圆弧压缩机气缸组件，其特征在于：所述第一反切圆形板102和第二反切圆形板103的轴向高度，与第一动盘半圆弧112与第二动盘半圆弧113轴向高度相等，动盘11和静盘10轴向径向均为动态间隙配合，轴向和径向圆弧切点配合间隙小于0.1mm。

9.装配权利要求1至8中任一项所述反切圆弧压缩机气缸组件的空气压缩机，其特征在于：包括壳体2，壳体2呈筒状，其下部设有底板7，壳体2上部安装上盖5；壳体2的筒壁上设有贯穿筒壁的进气口21；壳体2的空腔内安装气缸1，气缸1由静盘10和动盘11配合构成，静盘10轴向动态配合安装动盘11，静盘10与壳体2固定连接；

静盘10设有盖板101，盖板101的中心设有轴孔109，盖板101的一侧设有第一反切圆形板102和第二反切圆形板103，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103关于盖板101的中心点对称分布，静盘10上设有排气通道，排气通道由排气孔和排气管构成，排气管设置于盖板101上或设置于壳体2侧壁上，第一反切圆形板102和第二反切圆形板103各与一条排气通道相通；

动盘11由背板111、第一动盘半圆弧112、第二动盘半圆弧113和轴承室115连接构成，轴承室115位于背板111的中心部；第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113分别位于轴承室115两侧，并且，第一动盘半圆弧112和第二动盘半圆弧113关于轴承室115的圆心中心对称；动盘11与底板7之间设有防止动盘自转装置，第一反切圆形板102与第一动盘半圆弧112配合构成一个气缸圆弧结构，第二反切圆形板103与第二动盘半圆弧113构成另一个气缸圆弧结构；

壳体2设有电机3，电机3的输出轴上安装偏心传动机构，偏心传动机构与气缸动盘配合。

10.根据权利要求9所述的空气压缩机，其特征在于：所述偏心传动机构由主轴6和主轴偏心圆61构成，主轴6下部设有主轴偏心圆61，主轴偏心圆61与轴承室115配合。

11.根据权利要求9所述的空气压缩机，其特征在于：所述偏心传动机构由主轴6和曲轴销62构成，主轴6下部设有曲轴销62，曲轴销62与轴承室115配合。

12.根据权利要求9所述的空气压缩机，其特征在于：所述防止动盘自转装置由十字滑环9、滑槽71和键槽116配合构成；背板111的端面设有键槽116，底板7上设有滑槽71，滑槽71位于键槽116的下方，并且两者空间垂直；背板111下部安装有十字滑环9；十字滑环9设有上滑键90和下滑键91构成，十字滑环9上设置上滑键90和下滑键91，上滑键90和下滑键91周向间隔90度，十字滑环9上滑键90与键槽116滑动配合；十字滑环9下滑键91与滑槽71滑动配合。

13.根据权利要求9所述的空气压缩机，其特征在于：所述盖板101上设有两根排气管108，盖板101上轴向开设两个排气孔107，每条排气通道由一个排气孔107和一根排气管108连接构成；第一反切圆形板102和第二反切圆形板103分别围成的气腔各与一个排气孔107相通；上盖5设有两个圆孔50，两个圆孔50分别与两个排气管108对应配合。

14.根据权利要求9所述的空气压缩机，其特征在于：所述第一反切圆形板102和第二反切圆形板103径向上各设有一个排气孔107，壳体2侧壁上径向设置两根排气管108，两个排气孔107和两个排气管108一一对应连成一条排气通道。

15.根据权利要求14所述的空气压缩机，其特征在于：有两个所述的壳体2，上方的壳体2顶部与上盖5连接，下方的壳体2底部设有底板7；每个壳体2的筒壁上都设有贯穿筒壁的进气口21，每个壳体2的筒壁上径向都设有两根排气管108；壳体2内轴向安装两套气缸1，主轴6上设有两个主轴偏心圆61，两个主轴偏心圆61轴向依次排列；两个主轴偏心圆61各与一个气缸1的轴承室115配合；每个气缸1上各安装一套防止动盘自转装置，上方防止动盘自转装置的滑槽71设置于下方气缸1的盖板101上，下方防止动盘自转装置的滑槽71设置于底板7上。

16.根据权利要求9所述的空气压缩机，其特征在于：所述主轴偏心圆61的数量是两个、三个、四个或多个，其数量与气缸圆弧结构的数量相同；所有主轴偏心圆61轴向依次排列，并且，在主轴6的周向上均匀分布。

17.根据权利要求16所述的空气压缩机，其特征在于：所述主轴偏心圆61的数量为三个，中间层的气缸圆弧结构轴向尺寸等于轴向两侧上下两层的气缸圆弧结构轴向尺寸的两倍，且中间层的动盘质量是轴向两侧上下层的动盘的两倍；轴向上，两侧上下层的主轴偏心圆的质心与中间层动盘的质心对称；径向上，中间层主轴偏心圆与轴向两侧的同轴偏心圆以主轴轴心180°圆周对称。

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