CN1670370A - 具有固定倾角的斜盘式压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩机,该压缩机包括壳体、设置在所述壳体中的轴和相对于轴的纵向轴线以固定倾角安装的斜盘部分。在一些实施例中,斜盘部分通过轴承连接到第二内斜盘部分上。在其它实施例中,斜盘部分通过轴承直接连接到驱动轴上。轴承适于承受压缩机的径向和轴向负载以不需要单独的止推轴承。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于产生被压缩流体的装置,更具体地说,本发明涉及一种斜盘式压缩机,其能保持固定倾角并能使所需的轴承组件数量最小。
背景技术
斜盘式压缩机在现有技术中已广为人知。这些压缩机通常使用具有多个活塞通道的缸体,该缸体安装在驱动轴上。多个活塞可滑动地设置在活塞通道中并连接到斜盘上,其中斜盘也安装在驱动轴上。斜盘随着驱动轴的旋转而枢转,这使得活塞在活塞通道中往复运动,从而交替地形成吸气和压缩冲程。
这些压缩机采用了多个能利用驱动轴的旋转力来旋转斜盘的机构,例如,在已授权于本申请申请人的、美国专利号为6439857(Koelzer)的专利中所公开,位于斜盘之下的、具有斜面的驱动组件;在美国专利号为5626463(Kimura)的专利中所公开的旋转和非旋转盘组件;和在美国专利号为5394698(Takagi)的专利中所公开的可旋转缸体。
当斜盘枢转时,活塞在缸体的活塞通道中往复运动,交替地将待压缩的流体吸入通道中,随后压缩并排出该流体。以这种方式将驱动轴的旋转力转变成活塞的轴向运动,这样能使活塞交替地执行吸气和压缩作用,从而,流体首先被吸入活塞通道中,然后被压缩并被排出活塞通道。
但是,这些斜盘式压缩机所存在的一个问题是:由于一些因素使得制造它们常常困难且成本高。首先,因为安装有斜盘的驱动轴旋转,并因为斜盘连接到设置在缸体的活塞通道中的活塞上,因此一般压缩机要求稍微复杂的组件来调节旋转件和非旋转件的运动。即使使用美国专利号为6439857(Koelzer)的专利中公开的有益的轴承组件,但是还是需要使用在该专利中公开的驱动机构来完全发挥斜盘的作用。
并且,由于压缩机斜盘的特性和作用,斜盘组件必须承受由斜盘的旋转运动和活塞的轴向运动同时进行而产生的径向和轴向负载。因此,这些组件必须使用径向轴承和止推轴承,如美国专利申请号为US 2001/0008607(Richter)的专利申请所公开的设计一样。
因此,期望斜盘式压缩机的制造成本低。并期望斜盘式压缩机容易组装。也期望斜盘式压缩机所需的轴承件的数量最小。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种结构不复杂的斜盘式压缩机。
本发明的另一个目的是提供一种不需要用于斜盘的驱动机构的斜盘式压缩机。
本发明还有一个目的是提供一种不需要单独的径向轴承和止推轴承的斜盘式压缩机。
为了克服现有技术中的不足并至少达到一些上述的目的和优点,本发明包括一种压缩机,该压缩机包括一壳体;设置在该壳体中的一轴,该轴具有纵向轴线;相对于该轴的纵向轴线以固定倾角连接到该轴上的一内斜盘部分;连接到内斜盘部分上的一外斜盘部分;和一轴承组件,外斜盘部分通过该轴承组件连接到内斜盘部分上,其中该轴承组件适于承受斜盘部分的径向和轴向负载。
在另一实施例中,本发明包括一种压缩机,该压缩机包括一壳体;设置在该壳体中的一轴,该轴具有纵向轴线;相对于轴的纵向轴线以固定倾角连接到轴上的一斜盘;和一轴承组件,斜盘通过该轴承组件连接到轴上,其中轴承组件适于承受斜盘的径向和轴向负载。
在另一实施例中,本发明包括一种压缩机,该压缩机包括具有至少一个活塞通道的壳体;设置在壳体中的轴;连接到轴上的斜盘;至少一个设置在所述至少一个活塞通道中并在其中可移动的活塞,其中斜盘连接到所述至少一个活塞上并相对于活塞的运动方向倾斜一定角度;和轴承组件,斜盘通过该轴承组件连接到轴上,从而当轴旋转时,斜盘相对于所述至少一个活塞的运动方向的倾斜角度保持固定,其中轴承组件适于承受斜盘的径向和轴向负载。
在另一个实施例中,本发明包括一种压缩机,该压缩机包括一壳体;设置在该壳体中的一轴,该轴具有纵向轴线;相对于轴的纵向轴线以固定角度连接到轴上的内斜盘部分;连接到内斜盘部分上的外斜盘部分;和角接触轴承,外斜盘部分通过该角接触轴承连接到内斜盘部分上。
在另一实施例中,本发明包括一种压缩机,该压缩机包括一壳体;设置在壳体中的轴,该轴具有纵向轴线;相对于轴的纵向轴线以固定角度连接到驱动轴上的斜盘;和角接触轴承,斜盘通过该角接触轴承连接到轴上。
附图说明
图1是根据本发明的斜盘式压缩机的等角视图。
图2是图1的压缩机的横断面侧视图;
图3是图1的压缩机的另一实施例的横断面侧视图;
图4是图3的压缩机的斜盘组件的等角视图;
图5是从图1压缩机截下的轴和斜盘的一实施例的横断面侧视图;
图6A是标准径向轴承的局部横断面等角视图;
图6B是图1中的压缩机的斜盘的角接触轴承的局部横断面等角视图;
图7是图6B的球轴承的侧视图;
图8是使用在图1的压缩机的斜盘的一些实施例中的圆锥滚子轴承的局部横断面等角视图;
图9是使用在图1的压缩机的斜盘的一些实施例中的四点接触轴承的横断面侧视图;
图10A是使用在图1的压缩机的斜盘的一些实施例中的串联双轴承的横断面侧视图;
图10B是使用在图1的压缩机的斜盘的一些实施例中的面对面双轴承的横断面侧视图;
图10C是使用在图1的压缩机的斜盘的一些实施例中的背对背双轴承的横断面侧视图;
图10D是使用在图1的压缩机的斜盘的一些实施例中的双排角接触轴承的横断面侧视图;
图10E是图10D的防护形式的双排角接触轴承的横断面侧视图;
图10F是图10D的密封形式的双排角接触轴承的横断面侧视图。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的斜盘式压缩机10的一实施例中的基本组件。说明书中所使用的术语“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“之上”、“之下”、“在顶部”、“在下面”、“向上”、“向下”、“上部”、“低部”、“前部”、“后部”、“向前”和“向后”表示图中所示的参考方向,这些方向对于实现本发明的目的并不是必须的。
通常,压缩机10包括主体12、后安装盖14和前安装法兰16。当使用时,压缩机10被安装在车辆上,如陆用卡车,产生用于车辆压力系统的已被压缩空气,车辆压力系统通常包括将已被压缩的空气输送到各种辅助零件(如制动系统)中的气罐(未示出)。根据空气系统中的气压下降到或低于参考压力值,吸入可从涡轮机或不从涡轮机(未示出)传送的气体来开始产生这种被压缩的空气。在所描述的实施例中,尽管流体是空气,但是在其他实施例中,流体可以包括各种气体、液体或它们的混合物中的任一种。
图2显示了压缩机10的主体12的一实施例的基本组件。主体12包括将斜盘腔22限定在其中的斜盘壳体20,和安装到壳体20上的固定缸体26。一驱动轴40延伸过壳体20和缸体26并在其中可旋转。斜盘24设置在斜盘腔22中并安装在驱动轴40上。多个活塞30连接到斜盘24上,缸体26具有多个容纳活塞30的活塞通道32。活塞30在活塞通道32中可往复移动以形成吸气和压缩冲程。
每一活塞30具有用于接触待压缩的空气的端面31。因此,在活塞通道32中暴露活塞端面31的空间形成压缩腔34。与空气系统连通的压缩腔34吸入待压缩的空气并将空气压缩之后将其排出。因此,压缩腔34中的气压与空气系统中的气压相应,从而确保了压缩机10中的压力平衡状态,下面将进一步解释。
通常,压缩机10的主体12进一步包括邻近于缸体26安装的压缩机头部18。压缩机头部具有与压缩腔34连通的吸入通道80和排出通道82。为了控制吸入通道80中的未被压缩空气的吸入和已被压缩空气向排出通道82的排出,并为了防止空气的倒流,压缩机10通常设置有多个吸入阀84和排出阀85。阀84,85通常是单向簧片阀或提升阀,使空气沿通道从高压区流入低压区,通常,阀84,85是压缩机头部18的一部分,或通过使用设置在压缩机头部18和汽缸体26之间的阀板86,87来形成。
在一些实施例中,压缩机头部18设置有分别与吸入通道80和排出通道82相通的入口90和出口92。因此,空气通过入口90被吸入吸入通道80中并穿过吸入阀84,进入压缩腔34,在压缩腔34中气体被压缩。类似地,一旦空气被压缩并通过排出阀85从压缩腔34排出并进入排出通道82,则空气将通过出口92进入空气系统中。
但是,在其它实施例中,如图3所示,斜盘壳体20设置有入口91,从而压缩机头部18上不需设置入口。在这些实施例中,空气进入斜盘腔22来冷却斜盘腔中的任何轴承,并通过通道93进入吸入通道80中。
在某些有益的实施例中,如图3-4所示,斜盘24具有外部分42和内部分44,其中外部分42通过轴承46连接到内部分44上。内部分44通过一列销48安装在驱动轴40上,从而内部分44随着驱动轴40一起旋转。当旋转轴40旋转时,轴承46限制斜盘24的外部分42而内部分44随着驱动轴40一起旋转。因此,外部分42、活塞30和汽缸体26都是不旋转的。通过这样设置,即使压缩机10没有压缩空气并且活塞30闲置时,驱动轴40能继续旋转。因此,连接到驱动轴40上的辅助件如燃油泵(未示出)继续运行。
在某些实施例中,为了抑制外部分42旋转,斜盘24接收图4所示的径向延伸制动器49,其啮合壳体20的轴向凹槽。在其他实施例中,如图2所示,使用万向节臂100来抑制外部分42旋转。
再次参见图2-3,为了便于活塞30在活塞通道32中往复运动,整个斜盘24相对于驱动轴40的纵向轴线39保持倾斜固定角度140。因为角140是固定的,斜盘24的倾斜面随着驱动轴40的旋转而旋转。在这种方式下,斜盘24绕驱动轴40的旋转运动使活塞30平行于驱动轴40的轴39往复运动。
为了进行往复运动,活塞30通过轴承连接到斜盘24上。在所描述的实施例中,斜盘24的外部分42包括多个球连接件,每一个球连接件包括斜盘杆52和球元件54。在某些实施例中,通常沿斜盘24的外围彼此相隔等角距离并从该外围径向延伸的杆52是在其一端上具有螺纹并在相反端上具有螺母58的螺栓,其中螺纹部分旋入斜盘24中。
球元件54具有用于滑动地啮合活塞杆60的法兰62的球形外表面,该活塞杆60平行于旋转轴40延伸。因此,当斜盘24的倾斜面旋转并且法兰62的位置相对于垂直于驱动轴40的纵向轴线39的平面改变时,球元件54和法兰62的相互接合面相对于彼此滑动。这种相对运动使活塞杆60和球元件54一起轴向移动,而球元件54根据斜盘24的旋转倾斜角在法兰62中旋转。尽管显示了球元件54和法兰62的相互接合面是环形的,但是在某些实施例中也可以采用其他形状,能使它们相互间隔一定角度时同时运动。作为替换,在其他实施例中,轴承可以是其他形式的,其中活塞30通过该轴承连接到斜盘24上。
如上所解释的,在某些有益的实施例中,外斜盘部分42通过轴承46连接到内斜盘部分44上,内斜盘部分44则相对于驱动轴40的纵向轴线39保持固定的角140连接到驱动轴40上。因此,当轴承46使外部分42不与内部分44和驱动轴40一起旋转时,外部分42的倾斜角随着内部分44的倾斜角一起旋转。以这种方式使活塞30在活塞通道32中前后往复移动,从而形成吸气和压缩冲程。
例如,内部分44通过多个紧固件(如销48)连接到驱动轴40上,从而内部分44相对于驱动轴40的纵向轴线39保持固定角度。在其他实施例中,如通过将内部分44焊接到驱动轴40上,或通过生产内部分44与其一体形成的驱动轴40,则内部分44固定地连接到驱动轴40上。
在其他的有益实施例中,如图5所示,斜盘24包括单个非旋转部件45,该非旋转部件45以一种不随驱动轴41一起旋转的方式直接连接到驱动轴41上。例如,这可以通过提供具有沟槽43的驱动轴40(沟槽43一体形成在该驱动轴40上)并通过使用轴承组件(如轴承46)来实现。
为了不需使用单独的止推轴承,轴承46是一种这样的轴承,其不仅适于承受由驱动轴40相对于斜盘24的至少一部分旋转而产生的径向负载,而且适于承受由活塞30在活塞通道32中滑动运动而产生的轴向负载。在某些有益的实施例中,该轴承包括角接触轴承。通过比较图6A(其显示了标准径向轴承)和图6B可以看出:与标准径向轴承不同,角接触轴承使球元件110高悬在其中一个滚道的边缘上。
如图6B-7所示,这通过使用滚道来实现,第一滚道120的一滚道肩112高于第一滚道120的另一滚道肩114,将该滚道肩112置于第二滚道122的较高的一滚道肩116的相反端。因此,球元件110不以直接垂直于驱动轴40的纵向轴线39的角度接触滚道120,球元件110而是以一个角度126接触滚道120,从而使轴承46能承受更大的轴向负载。与标准径向轴承的标准角不同,该接触角126一般是15度,30度或40度,但是并不一定是这些具体角度中的一个。
但是,在其它实施例中,轴承46包括任何适于承受压缩机10的轴向和径向负载的其它轴承。例如,如图8所示,轴承46包括圆锥滚子轴承。在其它实施例中,可以在需要承受更大的轴向负载处使用如图9所示的四点接触轴承。
在某些有益的实施例中,轴承组件包括多个并排的角接触轴承,通常是双轴承。例如,在一些实施例中,轴承组件包括串连的双轴承,如图10A所示。在这些实施例中,两个面向相同方向的角接触轴承相互邻近以增加轴承组件所能承受的轴向负载值。
在其它实施例中,在轴承组件包括双轴承处——如,在两方向上具有轴向负载处——可使两角接触轴承相互邻近且使该两轴承方向相对。这些设置有助于抵销相反的轴向负载,并且例如对双作用或双头活塞式压缩机是有益的。在某些实施例中,如图10B所示,使用面对面的双轴承,其允许更大的未对准角度。在其它实施例中,如图10C所示,使用背对背的双轴承,其提供更大的强度。
在一些实施例中,如图10D所示,使用双排的角接触轴承。在这些实施例中,两排角接触轴承设置有类似于背对背双轴承的侧部,但是内环130和外环132都是横跨两排球元件的单一零件。
在一些实施例中,轴承被防护,如图10E所示。在这些轴承中,在一些情况下由钢制成的护罩134位于轴承的两端上以阻挡外来物质进入轴承。在其它实施例中,这些轴承被密封,如图10F所示。在这些实施例中,密封件136位于轴承的两端上以使外来物质在外并保持被使用在轴承中的任何油在内。
上述描述应该理解为阐述性的,而不是限制性的。本领域的技术人员在不脱离本发明的实质的情况下能作出显而易见的改变。因此,决定本发明的保护范围应主要参照下面的权利要求书,而不是上述描述。
Claims (26)
1、一种压缩机,包括:
一壳体;
设置在所述壳体中的一轴,所述轴具有一纵向轴线;
相对于所述轴的纵向轴线以固定倾角连接到所述轴上的一内斜盘部分;
连接到所述内斜盘部分上的一外斜盘部分;和
一轴承组件,所述外斜盘部分通过该轴承组件连接到所述内斜盘部分上;
其中所述轴承组件适于承受所述斜盘部分的径向和轴向负载。
2、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述内斜盘部分与所述轴一体形成。
3、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括角接触轴承。
4、根据权利要求3所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括双轴承。
5、根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括串联的双轴承。
6、根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括背对背的双轴承。
7、根据权利要求4所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括面对面的双轴承。
8、根据权利要求3所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括双排角接触轴承。
9、根据权利要求8所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件是被防护的双排轴承。
10、根据权利要求8所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件是被密封的双排轴承。
11、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括四点接触轴承。
12、根据权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括锥形滚柱轴承。
13、一种压缩机,包括:
一壳体;
设置在所述壳体中的一轴,所述轴具有一纵向轴线;
相对于所述轴的纵向轴线以固定倾角连接到所述轴上的一斜盘;和
一轴承组件,所述斜盘通过该轴承组件连接到所述轴上;
其中所述轴承组件适于承受所述斜盘的径向和轴向负载。
14、根据权利要求13所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括角接触轴承。
15、根据权利要求14所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括双轴承。
16、根据权利要求15所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括串联的双轴承。
17、根据权利要求15所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括背对背的双轴承。
18、根据权利要求15所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括面对面的双轴承。
19、根据权利要求14所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括双排角接触轴承。
20、根据权利要求19所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件是被防护的双排轴承。
21、根据权利要求19所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件是被密封的双排轴承。
22、根据权利要求13所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括四点接触轴承。
23、根据权利要求13所述的压缩机,其特征在于:所述轴承组件包括锥形滚柱轴承。
24、一种压缩机,包括:
具有至少一个活塞通道的一壳体;
设置在所述壳体中的一轴;
连接到所述轴上的一斜盘;
至少一个设置在所述至少一个活塞通道中并可在其中运动的活塞;
其中所述斜盘连接到所述至少一个活塞上并相对于所述活塞的运动方向倾斜一定角度;和
一轴承组件,所述斜盘通过该轴承组件连接到所述轴上,从而当所述轴旋转时,所述斜盘相对于所述至少一个活塞的运动方向所倾斜的角度保持固定,其中所述轴承组件适于承受所述斜盘的径向和轴向负载。
25、一种压缩机,包括:
一壳体;
设置在所述壳体中的一轴,所述轴具有一纵向轴线;
相对于所述轴的纵向轴线以固定倾角连接到所述轴上的内斜盘部分;
一连接到所述内斜盘部分上的外斜盘部分;和
一角接触轴承,所述外斜盘部分通过该角接触轴承连接到所述内斜盘部分上。
26、一种压缩机,包括:
一壳体;
设置在所述壳体中的一轴,所述轴具有一纵向轴线;
相对于所述轴的纵向轴线以固定角度连接到所述轴上的斜盘;和
一角接触轴承,所述斜盘通过该角接触轴承连接到所述轴上。
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