CN115076070A - 一种压缩单元、无油线性压缩机及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩单元、无油线性压缩机及安装方法，涉及压缩机技术领域，解决了现有无油线性压缩机活塞侧偏力大的问题，减小了活塞侧偏力，降低了活塞磨损，提高了压缩机的可靠性及能效，具体方案如下：包括设置在气缸座内的活塞以及设置在活塞上方的运动部件，所述运动部件的顶部与第一板簧组件固定连接，运动部件的底部从第二板簧组件中向下穿出，所述活塞的顶部可拆卸连接有一个球腔杆，运动部件的底部可拆卸连接有一个球头杆，所述运动部件与活塞之间通过球头杆与球腔杆的配合实现同轴连接。

Description

一种压缩单元、无油线性压缩机及安装方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种压缩单元、无油线性压缩机及安装方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

无油线性压缩机的活塞气缸座的安装精度要求较高，若低精度装配后会导致侧偏力较大，在没有油进行润滑及冷却时，活塞侧偏力的存在极易导致活塞的磨损。

如图1所示，现有无油线性压缩机的活塞与运动部件的螺纹头进行刚性连接，由于加工误差以及装配误差的存在，装配后导致活塞与气缸座的同轴度较大，活塞往复运行时侧偏力比较大，活塞与气缸座磨损严重，可靠性降低；同时，活塞与汽缸座摩擦大容易导致压机功率较大，发热严重，导致压缩机吸气过热使冷量变低，压缩机能效降低。

发明人发现，单纯通过提高零件加工精度以提高装配精度较为困难，且成本较高，由于累计公差的存在，装配后的活塞与气缸座的装配精度依然较低，当活塞往复运动时仍会出现偏移的现象，难以满足使用要求；且活塞与运动部件刚性连接的连接处易受力损坏、可靠性低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种压缩单元、无油线性压缩机及安装方法，通过球头杆与球腔杆的配合实现运动部件与活塞的连接，保证了活塞往复运动过程中与气缸座的同轴度，减小了活塞侧偏力，降低了活塞磨损，提高了压缩机的可靠性及能效，解决了现有无油线性压缩机活塞侧偏力大的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种压缩单元，包括设置在气缸座内的活塞以及设置在活塞上方的运动部件，所述运动部件的顶部与第一板簧组件固定连接，运动部件的底部从第二板簧组件中向下穿出，所述活塞的顶部可拆卸连接有一个球腔杆，运动部件的底部可拆卸连接有一个球头杆，所述运动部件与活塞之间通过球头杆与球腔杆的配合实现同轴连接。

作为进一步的实现方式，所述球头杆由在轴向上依次固定连接的第一螺杆、第一定位柱和球头构成，所述第一螺杆与运动部件底部螺纹连接，第一定位柱设有球头的一端从运动部件底部的第一定位孔内伸出，所述第一定位柱的直径大于第一螺杆；所述球头通过衬套安装在球腔杆的球腔内。

作为进一步的实现方式，所述球腔在轴向上依次与第二定位柱、第二螺杆固定连接构成球腔杆，所述第二螺杆与活塞顶部螺纹连接，第二定位柱位于活塞顶部的第二定位孔内，所述第二定位柱的直径大于第二螺杆。

作为进一步的实现方式，所述球腔为上部开口的腔体结构，所述球腔与球头之间通过衬套热胀冷缩后形成间隙配合。

作为进一步的实现方式，所述衬套由具有自润滑性能的耐磨材料制成，衬套上开设有一个竖向的球间隙，所述球间隙为开口结构。

作为进一步的实现方式，所述球头、球腔均由金属材料制成。

作为进一步的实现方式，所述球头、球腔的受热膨胀系数小于衬套。

作为进一步的实现方式，所述球头杆与运动部件同轴设置，所述球腔杆与活塞同轴设置。

第二方面，本发明提供了一种无油线性压缩机，包括第一方面所述的压缩单元。

第三方面，本发明提供了一种压缩单元的安装方法，具体如下：

将球头杆与运动部件螺纹连接，使得第一定位柱从第一定位孔内伸出；

将球腔杆与活塞螺纹连接，使得第二定位柱位于第二定位孔内；

将球头、球腔以及衬套进行过盈装配，同时使得第一定位柱伸出第一定位孔的一端位于挡环内。

上述本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过球头杆与球腔杆的配合实现运动部件与活塞的同轴连接，保证了活塞往复运动过程中与气缸座的同轴度，减小了活塞侧偏力，降低了活塞磨损，提高了压缩机的可靠性及能效。

(2)本发明球头杆和球腔杆均设置了螺纹杆和定位柱，通过螺纹连接实现了粗定位，并利用定位柱实现了二次定位，有效保证了球头杆与活动部件、球腔杆与活塞连接的同轴度，确保了定位精度。

(3)本发明衬套由具有自润滑性能的耐磨材料制成，并开设了球间隙，在衬套的作用下可使得球头与球腔过盈配合，保证了球头安装后球头杆与球腔杆的同轴精度，球间隙的设置可配合衬套的热胀冷缩进行自适应的连接，避免了刚性连接的同时，保证了装配精度，减小了活塞的侧偏力，降低了活塞的磨损，。

(4)本发明在进行装配时，对球腔进行了缩口处理以形成挡环结构，有效防止了球头从球腔中拔出，且第一定位柱与挡环之间间隙配合，使得球头杆具有小幅度的运动趋势，不仅限制了球头杆的位置，保证了运动部件与活塞的同轴度，避免了活塞往复运动时出现较大的偏差，减小了侧偏力；还防止了球头与球腔之间的刚性连接，同时利用衬套减小球头与球腔之间的摩擦，有效防止了运动部件与活塞连接处受力损坏。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是背景技术中提高的现有无油线性压缩机活塞与运动部件的连接结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种压缩单元的整体结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的球头杆的结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的球腔杆的结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的衬套的结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、第一板簧组件；2、运动部件；3、第二板簧组件；4、气缸座；5、活塞；6、球腔杆；7、衬套；8、球头杆；9、第一螺杆；10、第一定位柱；11、球头；12、球腔；13、第二定位柱；14、第二螺杆；15、挡环；16、内球面；17、外球面；18、球间隙。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，单纯通过提高零件加工精度以提高装配精度较为困难，且成本较高，由于累计公差的存在，装配后的活塞与气缸座的装配精度依然较低，难以满足使用要求；且活塞与运动部件刚性连接的连接处易受力损坏、可靠性低的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种压缩单元、无油线性压缩机及安装方法。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图2-图5所示，提出一种压缩单元，包括，第一板簧组件1、运动部件2、第二板簧组件3、气缸座4、活塞5以及用于连接活塞5和运动部件2的球头连接件。

第一板簧组件1位于第二板簧组件3的上方，第一板簧组件1与第二板簧组件3之间通过运动部件2连接，具体的，运动部件2的顶端固定设置在第一板簧组件1上，运动部件2的底端从第二板簧组件3的底部穿出，且运动部件2的侧部与第二板簧组件3固定连接，第一板簧组件1、运动部件2以及第二板簧组件3同轴设置。

气缸座4位于第二板簧组件3的下方，活塞5安装在气缸座4内且与气缸座4同轴设置，活塞5可在气缸座4内在竖向上运动，活塞5的顶部通过球头连接件与运动部件2的底部连接。

需要注意的是，活塞5还应与运动部件2同轴设置，从而防止运动部件2带动活塞5运动的过程中活塞5运行出现偏差。

具体的，球头连接件由球腔杆6、衬套7以及球头杆8组成，球腔杆6可拆卸设置在活塞5的顶部，球头杆8可拆卸设置在运动部件2的底部，通过球头杆8与球腔杆6的配合实现活塞5与运动部件2的同轴连接，衬套7设置在球腔杆6内且包裹球头杆8与球腔杆6连接的部分，以减小球头杆8与球腔杆6之间的摩擦。

如图3所示，球头杆8由第一螺杆9、第一定位柱10以及球头11组成，第一螺杆9、第一定位柱10以及球头11同轴设置，且第一螺杆9、第一定位柱10以及球头11在轴向上依次固定连接。

可以理解的是，第一螺杆9、第一定位柱10以及球头11之间可以通过焊接的方式固定连接，也可以一体成型，具体的连接方式可根据实际需求进行选择，这里不做过多的限制。

第一螺杆9为圆柱状结构，第一螺杆9具有外螺纹，运动部件2底部的中心位置处设有与第一螺杆9配合的第一螺纹孔，可通过螺纹连接的方式实现运动部件2与球头杆8的固定连接。

需要注意的是，第一螺纹孔在进行加工时应保证与运动部件2的同轴设置，从而保证第一螺杆9与运动部件2的同轴度。

第一定位柱10为圆柱状结构，第一定位柱10的直径大于第一螺杆9的直径，一方面用于球头杆8的安装定位，保证球头杆8的安装精度，另一方面用于限制球头杆8的大幅度运动，防止球头杆8大幅度运动导致的活塞5运动偏移现象的发生。

运动部件2底部的中心位置处设有与第一定位柱10配合的第一定位孔，第一定位孔位于第一螺纹孔的下方，且第一定位孔与第一螺纹孔同轴设置，通过第一螺纹孔与第一螺杆9配合实现粗定位，并通过第一定位孔与第一定位柱10的配合实现精定位，以保证球头杆8与运动部件2的安装同轴度。

第一定位孔的深度小于第一定位柱10的长度，从而当球头杆8安装到位后，第一定位柱10会从运动部件2的底部伸出，以配合球腔杆6限制球头杆8的大幅度运动。

球头11的直径大于第一定位柱10的直径，具有两个作用，一个是与球腔杆6配合连接，从而实现运动部件2与活塞5的同轴连接，另一个是球头11可在球腔杆6的球腔12内小幅度活动，以避免出现刚性连接受力损坏的现象。

如图4所示，球腔杆6由第二螺杆14、第二定位柱13以及球腔12组成，第二螺杆14、第二定位柱13以及球腔12同轴设置，且第二螺杆14、第二定位柱13以及球腔12在轴向上依次固定连接。

可以理解的是，球腔12、第二定位柱13以及第二螺杆14之间可以是焊接的方式，也可以是一体成型，具体的连接方式可根据实际需求进行选择，这里不做过多的限制。

第二螺杆14为圆柱状结构，第二螺杆14具有外螺纹，活塞5顶部的中心位置处设有与第二螺杆14配合的第二螺纹孔，可通过螺纹连接的方式实现活塞5与球腔杆6的固定连接。

需要注意的是，第二螺纹孔在进行加工时应保证与活塞5的同轴设置，从而保证第二螺杆14与活塞5的同轴度。

第二定位柱13为圆柱状结构，第二定位柱13的直径大于第二螺杆14的直径，一方面用于球腔杆6的安装定位，保证球腔杆6在活塞5上的安装精度，另一方面避免球腔杆6在活塞5上发生摆动的现象。

活塞5顶部的中心位置处设有与第二定位柱13配合的第二定位孔，第二定位孔位于第二螺纹孔的上方，且第二定位孔与第二螺纹孔同轴设置，通过第二螺纹孔与第二螺杆14配合实现粗定位，并通过第二定位孔与第二定位柱13的配合实现精定位，以保证球腔杆6与活塞5的安装同轴度。

其中，第二定位孔的深度与第二定位柱13的长度相同，当第二定位柱13安装到位后，可通过第二定位孔限制第二定位柱13的位置，保证安装精度的同时，避免第二定位柱13出现摆动。

球腔12为上部开口的腔体结构，球腔12的内径与球头11加衬套7的尺寸相同，主要用于容纳球头11，衬套7设置在球腔12的内部，如图5所示，衬套7为内部中空的球套结构，衬套7的顶部和底部均为平面结构，衬套7可包裹在球头11上，即衬套7的内球面16与球头11的外表面接触，衬套7的外球面17与球腔12的内壁接触。

衬套7由聚四氟乙烯等具有自润滑性能的耐磨材料制成，可进行自适应辅助支撑以使得球头11与球腔12之间间隙配合并改善球头11与球腔12连接处的摩擦，同时还能使得球头11与球腔12连接的间隙保持在高精度范围内。

衬套7上开设有一个竖向的球间隙18，球间隙18为开口结构，球间隙18的设置不仅方便了衬套7套设在球头11上，还防止了衬套7冷缩时挤坏球头11。

衬套7具有热胀冷缩的能力和润滑的能力，衬套7在热胀冷缩过程中可通过球间隙18变大或缩小来保证球头11与球腔12之间的间隙保持在高精度范围内，从而保证了安装精度。

其中，球头11、球腔12的受热膨胀系数小于衬套7，从而可利用材料膨胀系数的不同，对组件进行加热使得衬套7受热膨胀以进行安装。

实施例2

本发明的另一种典型的实施方式中，提出一种无油线性压缩机，包括了实施例1中所介绍的压缩单元，保证了活塞5与运动部件2的精度定位，降低了活塞5与运动部件2连接处的摩擦，改善了活塞5的侧偏力，降低了摩擦功耗，减小了活塞5的摩擦。

实施例3

本发明的另一种典型的实施方式中，提出一种压缩单元的安装方法，具体如下：

将第一螺杆9安装到运动部件2的第一螺纹孔内，使得第一定位柱10的一端从第一定位孔内伸出；

将第二螺杆14安装到活塞5的第二螺纹孔内，同时使得第二定位柱13安装到第二定位孔内，利用第二定位孔限制第二定位柱13的位置；

将球头11、球腔12以及衬套7进行过盈装配，同时使得第一定位柱10伸出第一定位孔的一端位于球腔12的开口处。

具体的，将衬套7包裹在球头11上，并将球头11放置在球腔12内，利用材料膨胀系数的不同，使得衬套7受热膨胀，并对球腔12的开口处进行缩口处理以形成挡环15结构，衬套7的自润滑材料分子在加热状态下向球间隙18处移动，从而缩小球间隙18的尺寸，球间隙18的设置避免了衬套7对球头11的挤压损坏；

然后对球腔12处进行冷却，使得衬套7受冷收缩，衬套7的材料分子间距缩小，冷却后球头11与球腔12的连接处具有较小的装配间隙，通过自适应的连接方式，避免了刚性连接，同时保证了装配精度，减小了活塞5往复运动过程中的偏移，保证了往复运动过程中活塞5与气缸座4的同轴度，减小了活塞5的侧偏力，降低了活塞5的磨损。

缩口处理的方式，一方面可利用挡环15防止球头11从球腔12内拔出，另一方面挡环15的内圆直径略大于第二定位柱13的直径，使得挡环15与第一定位柱10之间间隙配合，利用挡环15限制球头杆8的大幅度摆动。

当球头杆8安装到位后，第一定位柱10伸出第一定位孔的部分是位于挡环15内的，且第一定位柱10与挡环15之间间隙配合，使得球头杆8具有小幅度的运动趋势，一方面限制了球头杆8的位置，保证了球头杆8与球腔杆6的同轴度，进而保证了运动部件2与活塞5的同轴度，避免了活塞5往复运动时出现较大的偏差，减小了侧偏力；另一方面避免了球头11与球腔12之间的刚性连接，同时利用衬套7减小二者之间的摩擦，有效防止了运动部件2与活塞5连接处受力损坏。

本实施例通过螺纹连接的粗定位、定位柱面的精确定位以及自适应连接的三重定位方式，解决了运动部件2与活塞5的同轴度问题，改善了活塞5往复运动的侧偏力问题，减小了活塞5的磨损，降低了摩擦功耗，提高了压缩机的可靠性及能效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩单元，其特征在于，包括设置在气缸座内的活塞以及设置在活塞上方的运动部件，所述运动部件的顶部与第一板簧组件固定连接，运动部件的底部从第二板簧组件中向下穿出，所述活塞的顶部可拆卸连接有一个球腔杆，运动部件的底部可拆卸连接有一个球头杆，所述运动部件与活塞之间通过球头杆与球腔杆的配合实现同轴连接。

2.根据权利要求1所述的一种压缩单元，其特征在于，所述球头杆由在轴向上依次固定连接的第一螺杆、第一定位柱和球头构成，所述第一螺杆与运动部件底部螺纹连接，第一定位柱设有球头的一端从运动部件底部的第一定位孔内伸出，所述第一定位柱的直径大于第一螺杆；所述球头通过衬套安装在球腔杆的球腔内。

3.根据权利要求2所述的一种压缩单元，其特征在于，所述球腔在轴向上依次与第二定位柱、第二螺杆固定连接构成球腔杆，所述第二螺杆与活塞顶部螺纹连接，第二定位柱位于活塞顶部的第二定位孔内，所述第二定位柱的直径大于第二螺杆。

4.根据权利要求2所述的一种压缩单元，其特征在于，所述球腔为上部开口的腔体结构，所述球腔与球头之间通过衬套热胀冷缩后形成间隙配合。

5.根据权利要求2所述的一种压缩单元，其特征在于，所述衬套由具有自润滑性能的耐磨材料制成，衬套上开设有一个竖向的球间隙，所述球间隙为开口结构。

6.根据权利要求2所述的一种压缩单元，其特征在于，所述球头、球腔均由金属材料制成。

7.根据权利要求2所述的一种压缩单元，其特征在于，所述球头、球腔的受热膨胀系数小于衬套。

8.根据权利要求1所述的一种压缩单元，其特征在于，所述球头杆与运动部件同轴设置，所述球腔杆与活塞同轴设置。

9.一种无油线性压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的压缩单元。

10.一种如权利要求1-8中任一项所述的压缩单元的安装方法，其特征在于，具体如下：

将球头杆与运动部件螺纹连接，使得第一定位柱从第一定位孔内伸出；

将球腔杆与活塞螺纹连接，使得第二定位柱位于第二定位孔内；

将球头、球腔以及衬套进行过盈装配，同时使得第一定位柱伸出第一定位孔的一端位于挡环内。

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