CN1208820A - 旋转活塞转子压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转活塞转子压缩机。它是由缸筒、具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子、曲轴和缸盖组成。在缸盖的排气口处装有逆止阀。具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子为铰接活塞转子或柔性活塞转子,铰接活塞转子由四块活塞板、两个大连杆和两个小连杆组成。柔性活塞转子由柔性活塞体、两个大连杆和两个小连杆组成。本发明的优点是它具有压缩比大、密封和润滑性能好、使用寿命长、结构简单、易于加工。

Description

旋转活塞转子压缩机

本发明涉及一种旋转活塞转子压缩机，属于机械类容积式压缩机。

美国专利USA_4118157公开了一种“转子压缩机”，它由缸筒、一个由外旋轮线型面构成的两角活塞转子、曲轴、缸盖组成，缸筒大致为圆筒形，在缸筒的左右两边分别设有排气口和吸气口，在排气口处装有逆止阀。它的转子是铸成一体的外旋轮线型面的两角形活塞，转子在运转时，转子两顶端与缸筒壁曲面的密封磨擦付只能是摆动式线接触密封。它的结构决定了它的密封形式，造成这些机型存在着先天性的，难以改良的缺点：如密封效果差且寿命短，压缩比小，输出压力小，曲面难加工，成本高等。

本发明的目的是提供一种具有压缩比大、密封和润滑性能好、使用寿命长、容易加工的旋转活塞转子压缩机。

本发明的目的是这样实现的：

它包括铰接活塞转子压缩机和柔性活塞转子压缩机两种技术方案。

铰接活塞转子压缩机的结构如下：

一种旋转活塞转子压缩机，它由缸筒、具有两顶端的可变形和位移的闭合环状活塞转子、曲轴、缸盖组成，缸筒为圆筒形，在缸筒的左右两边分别设有排气口和吸气口，在排气口处装有逆止阀。

在两个缸盖的内平面中央设有带偏心孔的凸台，在两个缸盖的外侧设有配重室，曲轴装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴的两端装有配重；具有两顶端的可变形和位移的闭合环状活塞转子为铰接活塞转子，铰接活塞转子由四块活塞板、两个大连杆和两个小连杆组成，四块活塞板两两由铰接轴铰接后再由铰接轴铰接在两个大连杆的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环状铰接式转子，两个大连杆的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆的内端套在曲轴的偏心轴上，处在曲轴同一侧的一个大连杆和一个小连杆的外端用铰接轴铰接，两个大连杆的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆外顶面上的密封条与活塞板两侧面上的密封条由一个位于大连杆外端侧面上的插座状的密封条衔接块衔接。

柔性活塞转子压缩机的结构如下：

一种旋转活塞转子压缩机，它由缸筒、具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子、曲轴、缸盖组成，缸筒为圆筒形，在缸筒的左右两边分别设有排气口和吸气口，在排气口处装有逆止阀。

在右缸盖的内平面中央设有带偏心孔的凸台，在左缸盖的外侧设有配重室，曲轴装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴的左端装有配重；具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子为柔性活塞转子，柔性活塞转子由柔性活塞体，两个大连杆、两个小连杆组成，柔性活塞体为整体闭合环形，其两顶端内侧与两个大连杆的外端为镶嵌联接，两个大连杆的内端套在右缸盖的内平面凸台上，两个小连杆的内端套在曲轴的偏心轴上，处在曲轴同一侧的一个大连杆和一个小连杆的外端用铰接轴铰接，在柔性活塞体的两顶端和两个侧面上设有连续的有弹性的牙形密封唇。

本发明的工作方式如下：

转子活塞相当于包容了往复式活塞与连杆的作用，在曲轴驱动下，可变形和位移的转子活塞，在前、后缸盖密封着的缸筒内运转，活塞板与缸筒的圆弧面构成了上、下两个弓形板状的随同活塞旋转的工作腔。活塞在转动中变形和位移时，使其中一个工作腔容积缩小压出工质，而另一个工作腔的容积扩大吸进工质。活塞的径向位移量决定着压缩比，而径向位移量是由偏心距e所形成的。有偏心距的部件有两个：曲轴(偏心轴)本身具有偏心距e，缸盖上的主轴孔也具有偏心距e，这两个偏心距相等，因此在曲轴旋转时，其偏心轴的中心点的旋转轨迹，每一圈通过缸筒的圆心点一次，使偏心轴上套着的两个小连杆每一圈左、右摆动一次，从而牵动活塞作径向的位移，造成两个工作腔容积的交替变化。活塞板与曲轴之间的作用力的传递是可逆的，所以该机既可以由曲轴驱动活塞作压缩机使用，也可以由活塞去带动曲轴作液动马达或气动马达使用。本发明的铰接活塞转子压缩机适用于大型的空气压缩或液体压送(液压泵)，而柔性活塞转子压缩机适用于小型的空气压缩及作为电冰箱压缩机。

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1(1)、图1(3)为本发明的实施例1(铰接活塞转子压缩机)的结构示意图。

图1(2)为图1(1)的E—E剖视图。

图1(4)为图1(3)的C—C剖视图。

图2(1)—图2(8)为本发明的实施例1的工作原理图。

图3(1)、图3(3)为本发明的实施例2(柔性活塞转子压缩机)的结构示意图。

图3(2)为图3(1)的F—F部视图。

图3(4)为图3(3)的D—D剖视图。

图4为逆止阀(圆柱形簧片阀)的结构示意图。

图5(1)为柔性活塞侧面牙形密封唇的结构示意图。

图5(2)为柔性活塞顶面牙形密封唇的结构示意图

图5(3)为柔性活塞顶面与两侧面牙形密封唇连续结构的示意图。

图6(1)—图6(8)为实施例2的工作原理图。

由图1(1)—图1(4)所示的实施例1(铰接活塞转子压缩机)可知，它是由缸筒(2)、具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子、曲轴(5)、缸盖(13)组成，缸筒(2)为圆筒形，在缸筒(2)的左右两边分别设有排气口(1)和吸气口(12)，在排气口(1)处装有逆止阀。

在两个缸盖(13)的内平面中央设有带偏心孔的凸台(16)，在两个缸盖的外侧设有配重室(14)，曲轴(5)装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴(5)的两端装有配重(15)；具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子为铰接活塞转子，铰接活塞转子由四块活塞板(3)、两个大连杆(7)和两个小连杆(6)组成，四块活塞板(3)两两由铰接轴(4)铰接后再由铰接轴铰接在两个大连杆(7)的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆(7)的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆(6)的内端套在曲轴(5)的偏心轴上，处在曲轴(5)同一侧的一个大连杆(7)和一个小连杆(6)的外端用铰接轴(8)铰接，两个大连杆(7)的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(10)，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(11)，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条(11)以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆(7)外顶面上的密封条(10)与活塞板两侧面上的密封条(11)由一个位于大连杆(7)外端侧面上的插座状的密封条衔接块(9)衔接。

安装在排气口(1)处的缸筒上的逆止阀为钢球单向阀(18)，钢球单向阀(18)由位于缸筒(2)上的阀门座以及弹簧和钢球组成。

位于两个大连杆(7)外顶面上的密封条(10)为2—4个，密封条(10)的横截面呈梯形，密封条(10)的外圆端呈圆弧面，在密封条(10)所处的密封槽内设有波状弹簧片。

位于活塞板(3)两侧面上的密封条(11)为圆弧条形，其横截面呈“凹”字形，在密封条(11)所处的密封槽内设有弹簧。

在缸筒(2)的外圆上设有散热片(17)。

由图3—图5所示的实施例2(柔性活塞转子压缩机)可知，它是由缸筒(2)、具有两顶端的可变形和位移的闭合环状活塞转子、曲轴(5)、缸盖(13)组成，缸筒(2)为圆筒形，在缸筒(2)的左右两边分别设有排气口(1)和吸气口(12)，在排气口(1)处装有逆止阀。

在右缸盖(23)的内平面中央设有带偏心孔的凸台(16)，在左缸盖(13)的外侧设有配重室(14)，曲轴(5)装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴(5)的左端装有配重(15)；具有两顶端的可变形和位移的闭合环状活塞转子为柔性活塞转子，柔性活塞转子由柔性活塞体(21)，两个大连杆(7)、两个小连杆(6)组成，柔性活塞体(21)为整体闭合环状，其两顶端内侧与两个大连杆(7)的外端为镶嵌联接，两个大连杆(7)的内端套在右缸盖(23)的内平面凸台上，两个小连杆(6)的内端套在曲轴(5)的偏心轴上，处在曲轴(5)同一侧的一个大连杆(7)和一个小连杆(6)的外端用铰接轴(8)铰接，在柔性活塞体(21)的两顶端和两个侧面上设有连续的有弹性的牙形密封唇(22)。

柔性活塞体(21)的材质为耐热工程塑料，在柔性活塞体(21)的圆环的中层设有钢丝网环。

安装在排气口(1)处的缸筒上的逆止阀为圆柱形簧片阀(20)，它由位于缸筒(2)上的筒形阀腔和簧片阀芯组成，簧片阀芯的圆柱面簧片与压紧弹簧为一整体结构。

在图1(1)和图3(1)中，(19)为固定座，在图2和图6中，S为上止点。

本发明的润滑方式如下：

采用机油泵压送机油经管路到达润滑部位，再通过转子上的紧贴在缸壁上的小油孔进行涂布。铰接活塞式压缩机的机油循环的主油路是：机油泵→从一侧缸盖上进入至轴台内油孔→该侧大连杆轴套内油孔→大连杆内孔道→大连杆顶端(这里有横向和纵向的涂布油孔)→至另一侧大连杆顶端→另一侧大连杆内孔道→另一侧大连杆轴套→另一侧缸盖轴台至出油孔→回到油池。从轴台油孔分出的另一条支路用以润滑曲轴径及其上的轴套：即从缸盖轴台油孔→曲轴内油孔→曲轴径油孔(这里有向轴套上涂布的油孔)→曲轴另一端油孔→另一侧缸盖轴台油孔→至出油孔回到油池。

柔性活塞式压缩机的机油循环的主油路是：机油泵→右侧缸盖至轴台内油孔→该侧的大连杆轴套→两个大连杆内孔道→两个大连杆的顶端(这里有横向的油孔向两侧缸盖壁涂布和纵向的通往柔性活塞体顶端的油孔向缸筒壁涂布)→连杆铰接处油孔→两个小连杆内孔道→偏心轴径及其内孔道→该侧曲轴至出油孔→油池。

对于泄漏在环状活塞内腔的油、气，可在气缸工作腔吸气行程时被吸入工作腔，其途径是：铰接活塞式通过设在大连杆顶端的单向气阀回收，柔性活塞式则经由只能单向密封的牙形密封唇唇沿回收余气。

本发明的工作原理如下：铰接活塞转子压缩机的工作原理见图2(1)—2(8)所示，柔性活塞转子压缩机的工作原理见图6(1)—6(8)所示。两者的环状活塞的结构虽不同，但它们的工作原理是一样的。

转子压缩机是被动机械，需要动力驱动，当外来动力驱动曲轴运转时，曲轴的偏心轴径的公转牵动着套在其上的两个小连杆(6)，而两个小连杆(6)分别牵动着两个大连杆(7)，两个大连杆则牵动形如环状的活塞(铰接的或柔性的)作圆周旋转运动和径向的位移运动。从而进行吸入或压出工质的工作。活塞转子每转过半圈，两个工作腔的容积各自变化一次：一个工作腔容积扩大(完成吸入行程)，另一个工作腔容积缩小(完成压缩排出行程)。当活塞转子转过一整圈时，两个工作腔已各自完成吸气和压缩两个行程，即各自完成一个工作循环。

缸筒与活塞构成的工作腔，其最大容积(状如弓形的腔)与最小容积(状如弧线形腔)之比，为其压缩比，压缩比由偏心距e的选择来决定，偏心距e选的大则压缩比大，反之则小。工作腔的最大容积与最小容积之差为工作排量，一个缸筒的总排量为两个工作腔的排量之和。

在工作原理图上(铰接活塞转子压缩机见图2(1)—2(8)、柔性活塞转子压缩机见图6(1)—6(8))，用小圆圈标示工质(气体或液体)，显示了一个工作腔的工作循环(吸入与压出两个行程为一个工作循环)。以A腔为例，活塞转子转过第一个半圈，从图2(1)—2(5)或6(1)—6(5)，是A腔吸气(B腔压缩，压出阀开)。转过第二个半圈，从图2(5)—2(8)—2(1)或图6(5)—6(8)—6(1)，是A腔压缩，压出阀开(B腔吸气)。至此，活塞转过一个整圈，A腔完成了吸入和压出的一个工作循环(B腔也完成了压出和吸入的一个工作循环)。而后，从图2(1)—2(8)或图6(1)—6(8)的第二圈又重复第一圈的工作循环，如此反复进行。

本发明在其排气口设置的逆止阀是为了防止在上一个压缩行程结束而下一个压缩行程开始时，气体的压差所造成的气体回流。逆止阀可以用钢球阀(18)，也可以用圆柱形簧片阀(见图4)，其簧片的密封面为圆柱面(经磨削加工的)，与阀孔的内圆柱面相吻合而密封，它的压紧弹簧与簧片是一个整体结构，有自我压紧的特性。该阀的特点是结构简单紧凑，体积小且不需调整，在机体上容易布置，容易加工，容易安装。该逆止阀是靠气体压力自动启闭的，且无需润滑。

本发明的优点是兼具往复式和旋转式两种压缩机的优点，即压缩比大、输出压力高、密封及润滑性能好、使用寿命长、动平衡好、转速高、效率高、输气量大、输气压力脉动小、易于加工。

Claims (9)

1、一种旋转活塞转子压缩机，其特征在于它由缸筒(2)、具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子、曲轴(5)、缸盖组成，缸筒(2)为圆筒形，在缸筒(2)的左右两边分别设有排气口(1)和吸气口(12)，在排气口(1)处装有逆止阀。

2、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于在两个缸盖(13)的内平面中央设有带偏心孔的凸台(16)，在两个缸盖的外侧设有配重室(14)，曲轴(5)装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴(5)的两端装有配重(15)；具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子为铰接活塞转子，铰接活塞转子由四块活塞板(3)、两个大连杆(7)和两个小连杆(6)组成，四块活塞板(3)两两由铰接轴(4)铰接后再由铰接轴铰接在两个大连杆(7)的外端两侧形成一个具有两顶端的可变形和位移的闭合环形铰接式转子，两个大连杆(7)的内端套在缸盖的内平面凸台上，两个小连杆(6)的内端套在曲轴(5)的偏心轴上，处在曲轴(5)同一例的一个大连杆(7)和一个小连杆(6)的外端用铰接轴(8)铰接，两个大连杆(7)的外顶面为圆弧面，在其上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(10)，在活塞板的两侧平面上设有密封槽，在密封槽内装有密封条(11)，在活塞板的铰接处，两个活塞板上的密封条(11)以轴、弧动配合的形式衔接，大连杆(7)外顶面上的密封条(10)与活塞板两侧面上的密封条(11)由一个位于大连杆(7)外端侧面上的插座状的密封条衔接块(9)衔接。

3、根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于安装在排气口(1)处的缸筒上的逆止阀为钢球单向阀(18)，钢球单向阀(18)由位于缸筒(2)上的阀门座以及弹簧和钢球组成。

4、根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于位于两个大连杆(7)外顶面上的密封条(10)为2-4个，密封条(10)的横截面呈梯形，密封条(10)的外圆端呈圆弧面，在密封条(10)所处的密封槽内设有波状弹簧片。

5、根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于位于活塞板(3)两侧面上的密封条(11)为圆弧条形，其横截面呈“凹”字形，在密封条(11)所处的密封槽内设有弹簧。

6、根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于在缸筒(2)的外圆上设有散热片(17)。

7、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于在右缸盖(23)的内平面中央设有带偏心孔的凸台(16)  ，在左缸盖(13)  的外侧设有配重室(14)，曲轴(5)装在缸盖凸台的偏心孔中，曲轴(5)的左端装有配重(15)；具有两顶端的可变形和位移的闭合环形活塞转子为柔性活塞转子，柔性活塞转子由柔性活塞体(21)，两个大连杆(7)、两个小连杆(6)组成，柔性活塞体(21)为整体闭合环形，其两顶端内侧与两个大连杆(7)的外端为镶嵌联接，两个大连杆(7)的内端套在右缸盖(23)的内平面凸台上，两个小连杆(6)的内端套在曲轴(5)的偏心轴上，处在曲轴(5)同一侧的一个大连杆(7)和一个小连杆(6)的外端用铰接轴(8)铰接，在柔性活塞体(21)的两顶端和两个侧面上设有连续的有弹性的牙形密封唇(22)。

8、根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于柔性活塞体(21)的材质为耐热工程塑料，在柔性活塞体(21)的圆环的中层设有钢丝网环。

9、根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于安装在排气口(1)处的缸筒上的逆止阀为圆柱形簧片阀(20)，它由位于缸筒(2)上的筒形阀腔和簧片阀芯组成，簧片阀芯的圆柱面簧片与压紧弹簧为一整体结构。

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