CN113915095B - 一种压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机，包括定子和转子，所述转子包括转轴和至少一个气缸，气缸与转轴固定连接，且气缸的中心线与转轴的中心线垂直相交；气缸的两端均设置活塞；定子包括壳体，壳体面向气缸的内壁上开设有凹槽，凹槽为椭圆形凹槽，且椭圆形凹槽的中心与转轴的中心线重合；气缸侧壁上对应于每一个活塞开设有两道引导槽，引导槽的延伸方向平行于气缸的中心线，活塞包括有两个突出部，两个突出部分别穿过两道引导槽伸入到壳体的凹槽中；转轴的一端凸出于壳体之外用于接受动力的输入，转轴内设置有与气缸内腔连通的气孔，气孔用于进气和/或排气。本发明取消了现有压缩机的曲轴机构，有利于降低生产成本，提高使用寿命，减小震动，减小体积。

Description

一种压缩机

技术领域

本发明涉及一种压缩机，属于空气压缩机、空调制冷压缩机、流体泵等相关技术领域。

背景技术

现有压缩机主要采用连杆曲轴机构，震动大，噪音大，结构笨重，活塞气缸侧向磨损严重，生产成本高。

发明内容

为了克服现有压缩机的缺点，本发明提供一种新型的压缩机，利用壳体上的凹槽与气缸上的引导槽共同作用于活塞，使活塞在旋转的同时产生往复压缩，取消了连杆曲轴机构，而仍然采用气缸活塞的传统技术，有利于降低生产成本，提高使用寿命，减小震动，减小体积。具体技术方案如下。

一种压缩机，包括定子和转子，其特征在于：

所述转子包括转轴和至少一个气缸，所述气缸与所述转轴固定连接，且所述气缸的中心线与所述转轴的中心线垂直相交且交点落在气缸中心线的中点上；所述气缸的两端均设置活塞，两个活塞分布在所述转轴的两侧；

所述定子包括壳体，所述壳体内具有用于容纳所述气缸的空间，在垂直于所述转轴的两个壳体侧面都开设有凹槽，所述凹槽为椭圆形凹槽，且椭圆形凹槽的中心与所述转轴的中心线重合；

所述气缸侧壁上对应于每一个所述活塞开设有两道引导槽，所述引导槽的延伸方向平行于所述气缸的中心线，所述两道引导槽的中心线与所述转轴的中心线、所述气缸的中心线均位于同一平面上，所述活塞包括有两个突出部，两个突出部分别穿过两道引导槽伸入到所述壳体的凹槽中；

所述转轴的一端凸出于所述壳体之外用于接受动力的输入，所述转轴内设置有与所述气缸内腔连通的气孔，所述气孔用于进气和/或排气。

采用上述的方案，当外部的电机驱动转轴相对于壳体转动时，气缸相对于壳体转动，缸筒中的活塞的突出部在椭圆形轨迹的凹槽中运动，当转轴旋转一圈时，椭圆形轨迹的凹槽使得两个活塞相对运动两次，即产生了两次吸气运动和两次压缩运动，吸气时转轴中的气孔从外部吸入流体工质进入到气缸的内腔中，气缸压缩时对流体工质进行压缩，压缩后通过气孔将压缩后的流体工质排出，从而实现了压缩机的功能。

进一步地，所述突出部包括靠内侧的方形滑块和靠外侧的圆柱体，所述方形滑块位于所述引导槽中，所述圆柱体位于所述凹槽中。方形滑块在引导槽中滑动，两者形成低副结构，有利于活塞在缸筒中稳定可靠地运行。

进一步地，所述圆柱体上套接有滑块，所述滑块位于所述凹槽中。滑块可以相对于圆柱体进行转动，滑块和圆柱体形成低副结构。优选地，所述滑块朝向所述凹槽的两个外表面为弧面；滑块的弧面与椭圆形轨迹的凹槽可以形成低副结构。

进一步地，所述壳体内容纳有四个气缸，相邻两个气缸相对于所述转轴间隔90°分布。两个气缸有利于实现较为连续的吸气压缩过程，压缩效率更高。

进一步地，所述壳体具有套设在所述转轴上的套筒，所述套筒上开设有进气口和排气口，所述转轴的气孔能够选择性地与所述进气口或排气口连通。采用传统的密封环结构来实现转轴上的气孔和壳体上的套筒的密封。

基于同一发明构思，本发明所述壳体中的凹槽的形状，也可以设计成偏离转轴中心的圆形，为了让气缸内的两个活塞产生相对运动，应设计两个相互交叉的偏心圆凹槽，并使两个活塞对应的滑块不在同一圆形凹槽内滑动。为了防止滑块在交叉处脱离轨道，应将滑块的长度设计得超过交叉口长度的两倍以上。为了防止滑块脱离轨道，也可以将壳体两边处于对角线位置的一对偏心圆凹槽的深度设计得比另外的一对偏心圆凹槽更深，相应的滑块也同步加深(加厚)，并将同一活塞上的两个滑块与圆柱形活塞销铸成一体，采用类似于传统机的连杆大头结构，将活塞上的两个方形滑块都设计成两个半圆形销孔来组成活塞销孔座。虽然这种方案会将一定转速内的压缩次数较前述方案减少一半，但滑块的形状可以设计得与圆形凹槽完全吻合，形成更完整的低副结构。

具体方案为：将上述凹槽替换为两个相互交叉的圆形凹槽，且所述两个圆形凹槽的几何中心都偏离转轴的中心线，两个圆形凹槽的几何中心的连线的中点位于转轴的中心线上，一个气缸的两个活塞所对应的突出部，分别延伸至不同的圆形凹槽内；

所述突出部包括靠内侧的方形滑块和靠外侧的圆柱体，所述方形滑块位于所述引导槽中；所述圆柱体上套接有滑块，所述滑块位于所述凹槽中。

优选地，所述滑块为圆弧形，其长度为两个圆形凹槽交叉口长度的两倍以上。

优选地，所述壳体两边处于对角线位置的一对圆形凹槽的深度比另外的一对圆形凹槽更深。

优选地，取消上述的圆柱体，同一活塞上的两个滑块与圆柱形活塞销铸成一体，所述铸成一体的滑块活塞销构件，与所述活塞的方形滑块之间以铰链副连接。

本发明相比于现有技术具有以下有益效果。

1、生产成本更低。本发明省去了曲轴连杆机构，成本下降。

2、延长了使用寿命。活塞无侧向压力，寿命更长。

3、运行平稳。活塞气缸对称分布，运行更平稳，无偏振。

4、功重比大。在较小的腔体内实现大排量的压缩。

5、体积小。机构紧凑，压缩机的体积减小。

6、易加工生产。仍使用传统的气缸、活塞和密封环结构，沿用了现有成熟的技术。

7、仍沿用现有的润滑方式，密封摩擦件的寿命更长。

8、维护更方便。零件减少，低副机构，可靠地润滑，现有的密封易损件，都给维护带来了方便。

附图说明

图1是本发明实施例1的压缩机壳体上的凹槽示意图；

图2是本发明实施例1的压缩机示意图；

图3是本发明实施例1的压缩机的气缸立体示意图；

图4是本发明实施例1的压缩机的活塞立体示意图；

图5是本发明实施例1的压缩机的活塞剖视图；

图6是本发明实施例1的压缩机的滑块示意图；

图7是本发明实施例1的压缩机的剖面示意图；

图8是本发明实施例1的四缸压缩机示意图；

图9是本发明实施例1的旋转式气阀示意图；

图10是本发明实施例2的压缩机的示意图；

图11是本发明实施例2的活塞与滑块剖面示意图。

图中：转轴1、气缸2、活塞3、壳体4、凹槽5、第一偏心圆凹槽5.1、第二偏心圆凹槽5.2、引导槽6、突出部7、方形滑块7.1、圆柱体7.2、气孔8、滑块9、活塞销10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

参见图1-7，一种压缩机，包括定子和转子，转子包括转轴1和至少一个气缸2，气缸2与转轴1固定连接，且气缸2的中心线与转轴1的中心线垂直相交，且交点落在气缸中心线的中点上；气缸2的两端均设置活塞3，两个活塞3分布在转轴1的两侧，两个活塞3同时向转轴运动实现气缸的压缩运动，同时背向转轴运动实现气缸的吸气运动；

定子包括壳体4，壳体4内具有用于容纳所述气缸2的空间，壳体4在垂直于转轴1的两个侧面都开设有凹槽5，凹槽5为椭圆形凹槽，且椭圆形凹槽的中心与转轴1的轴线重合；

气缸2侧壁上对应于每一个活塞3都设有两道引导槽6，引导槽6的延伸方向平行于气缸2的中心线，两道引导槽6的中心线与转轴1的中心线、气缸2的中心线均位于同一平面上，活塞3包括有两个突出部7，两个突出部7分别穿过两道引导槽6伸入到壳体4的凹槽5中，对应于突出部7，壳体4的内壁上设置有两道凹槽5；为了减轻重量，活塞3可以采用中空结构；

转轴1的一端凸出于壳体4之外用于接受动力的输入，转轴1内设置有与气缸2内腔连通的气孔8，气孔8用于进气和/或排气。

优选地，参见图4-5，突出部7包括靠内侧的方形滑块7.1和靠外侧的圆柱体7.2，方形滑块7.1位于引导槽6中，圆柱体7.2位于凹槽5中；参见图2、图6，圆柱体7.2上套接有滑块9，滑块9位于凹槽5中；滑块9朝向凹槽5的两个外表面为弧面。滑块9可以相对于圆柱体7.2进行转动，滑块9和圆柱体7.2形成低副结构；滑块9朝向凹槽5的两个外表面为弧面，从而使得滑块9和凹槽5两者也形成低副结构。这里的内侧和外侧是相对于活塞或气缸的中心来定义的，靠近气缸的中心轴线的属于内侧，远离缸筒的中心轴线的属于外侧。

如图9所示，转轴1的气孔8能够选择性地与进气口或排气口连通。

工作过程如下：

吸气过程。当活塞3突出部7上的滑块9位于椭圆形凹槽的短轴点时，随着外力驱动转轴1的旋转，气缸2在旋转的同时，活塞3会逐渐向椭圆形凹槽的长轴点运动，两个活塞3背离转轴1而运动，气缸2的腔体体积不断增加，流体工质(未图示)从气孔8进入到气缸2的腔体中，实现吸气过程；当活塞3上的滑块9运动到椭圆形凹槽的长轴点时，气缸的内腔容积达到最大，吸气完成。

压缩过程。当活塞3突出部7上的滑块9位于椭圆形凹槽的长轴点时，随着外力驱动转轴1的继续旋转，气缸2在旋转的同时，活塞3会逐渐向椭圆形凹槽的短轴点运动，两个活塞3朝向转轴1而运动，气缸2的腔体体积不断减小，气缸2中的流体工质(未图示)从气孔8、排气阀片排出，实现压缩排气过程。当活塞3上的滑块9运动到椭圆形凹槽的短轴点时，气缸的内腔容积达到最小，排气完成。如此不断循环，转轴1每旋转一周，气缸会进行两次吸气和两次压缩运动。

功率较大的压缩机也可以采用多缸结构，图8所示是四缸偏置的情形，这种设计可使转子更加紧凑。多缸压缩机必须采用旋转式气阀结构。

实施例2

下面对本发明实施例2进行说明

参见附图10-11，实施例2对实施例1进行了改动，与实施例1的不同之处在于：将壳体4上的凹槽5的形状由椭圆形凹槽改为两个交叉的圆形凹槽，两个圆形凹槽分别为第一偏心圆凹槽5.1和第二偏心圆凹槽5.2，且两个圆形凹槽的几何中心都偏离转轴1的中心线，且第一偏心圆凹槽5.1和第二偏心圆凹槽5.2的几何中心的连线的中点位于转轴1的中心线上；气缸2的两个活塞对应的滑块9分别位于第一偏心圆凹槽5.1和第二偏心圆凹槽5.2内。

滑块9的长度加长至双偏心圆凹槽交叉口长度的两倍以上，以防止滑块9在所述交叉口脱离原来的圆形凹槽。为了防止滑块9脱离圆形凹槽5，也可以将壳体两边处于对角线位置的一对偏心圆凹槽(壳体朝向气缸的两个侧壁均有凹槽，对角线位置为关于转轴中心线对称的一对偏心圆凹槽)的深度设计得比另外的一对偏心圆凹槽更深，相应的滑块9也同步加深(加厚)，并将同一活塞上的两个滑块9与圆柱形活塞销10铸成一体，所述铸成一体的滑块活塞销构件，与所述活塞3的方形突出部之间以铰链副连接，采用类似于传统机的连杆大头结构，将活塞上的两个方形突出部都设计成两个半圆形销孔来组成活塞销孔座(取消了实施例1中的圆柱体7.2)。这样设计，可使较深凹槽中的滑块不会受到缺口的影响，并通过活塞销10带动另一侧的滑块9沿正常轨道运行。本实施例的方案也适应于多缸压缩机。

本实施例的有益效果，是可以将滑块9的形状制造成与圆形凹槽完全吻合的弧形，形成更完整的低副结构。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压缩机，包括定子和转子，其特征在于：

所述转子包括转轴和至少一个气缸，所述气缸与所述转轴固定连接，且所述气缸的中心线与所述转轴的中心线垂直相交，且交点落在气缸中心线的中点上；所述气缸的两端均设置活塞，两个活塞分布在所述转轴的两侧；

所述定子包括壳体，所述壳体内具有用于容纳所述气缸的空间，所述壳体在垂直于转轴的两个侧面都开设有两个相互交叉的圆形凹槽，且所述两个圆形凹槽的几何中心都偏离转轴的中心线，两个圆形凹槽的几何中心的连线的中点位于转轴的中心线上；

所述气缸侧壁上对应于每一个所述活塞都开设有两道引导槽，所述引导槽的延伸方向平行于所述气缸的中心线，所述两道引导槽的中心线与所述转轴的中心线、所述气缸的中心线均位于同一平面上，所述活塞包括有两个突出部，所述气缸的两个活塞所对应的突出部，分别穿过所述引导槽延伸至不同的所述圆形凹槽内；

所述转轴的一端凸出于所述壳体之外用于接受动力的输入，所述转轴内设置有与所述气缸内腔连通的气孔，所述气孔用于进气和/或排气；

所述突出部包括靠内侧的方形滑块和靠外侧的圆柱体，所述方形滑块位于所述引导槽中，所述圆柱体位于所述圆形凹槽中；

所述圆柱体上套接有滑块，所述滑块位于所述圆形凹槽中；

所述滑块朝向所述圆形凹槽的两个外表面为与所述圆形凹槽完全吻合的弧面。

2.根据权利要求1所述的一种压缩机，其特征在于，所述壳体内容纳有四个气缸，相邻两个气缸相对于所述转轴间隔90°分布。

3.根据权利要求1所述的一种压缩机，其特征在于，所述壳体具有套设在所述转轴上的套筒，所述套筒上开设有进气口和排气口，所述转轴的气孔能够选择性地与所述进气口或排气口连通。

4.根据权利要求1所述的一种压缩机，其特征在于，所述滑块为圆弧形，其长度为两个圆形凹槽交叉口长度的两倍以上。

5.根据权利要求4所述的一种压缩机，其特征在于，所述壳体两边处于对角线位置的一对圆形凹槽的深度比另外的一对圆形凹槽更深，相应的滑块也同步加深。

6.根据权利要求5所述的一种压缩机，其特征在于，取消上述的圆柱体，同一活塞上的两个滑块与圆柱形活塞销铸成一体，所述铸成一体的滑块活塞销构件，与所述活塞的方形滑块之间以铰链副连接。