CN209761660U - 一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，属于机械工程领域。利用无保持架曲沟球轴承能够将回转运动转换成大行程的往复运动的原理，公开一种由气缸、活塞（内部加工有曲沟）、内圈、芯轴、返程弹簧和进排气系统等组成的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机。本实用新型利用曲沟球轴承曲沟的推程推动活塞向上运动压缩排气，并压缩弹簧，返程利用弹簧的弹性势能将活塞向下拉动，完成进气行程。与传统曲柄连杆机构组成的压缩机相比较，本实用新型公开的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机具有以下优点：1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；2.只有回转运动和往复运动直线，噪音小；3.所需零件少，零件加工要求低，容易制造。

Description

一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种容积式压缩机，属于机械工程领域。特别涉及一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机。

背景技术

压缩机在工业生产和人们生活中应用广泛，其中往复活塞式压缩机应用占据较大比例。活塞式压缩机主要由机体、曲柄、连杆、活塞组、阀门等部件组成。往复活塞式压缩机利用活塞在气缸中作往复运动，不断改变活塞的容积，容积增大时气缸进气，容积减小时完成压缩和排气。活塞的往复运动依靠曲柄连杆机构，把电机的回转运动转换成往复直线运动，把电能转换成气体的压力能。

曲柄是活塞式压缩机的主要部件之一，其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。曲柄结构复杂，体积大，很难实现完全的动静平衡，对材料要求高，加工难度大；连杆由杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓等结构。连杆是曲柄与活塞间的连接件，它将曲柄的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。曲柄连杆机构的受力和运动状态复杂，机器笨重，运行时产生较大的振动，并产生复杂惯性效应和噪音，是压缩机行业无法有效解决问题。

为了克服基于曲柄和连杆机构构成的往复活塞式压缩机的弊端，本实用新型公开一种无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，利用无保持架曲沟球轴承（专利申请号：CN201910024162.1）能够将回转运动转换成往复直线运动的功能实现。

无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，由气缸、活塞（内部加工有曲沟）、内圈、芯轴、返程弹簧和进排气系统等组成。利用无保持架曲沟球轴承曲沟的推程推动活塞向上运动压缩排气，并压缩弹簧，返程利用弹簧的弹性势能将活塞向下拉动，完成进气行程。本实用新型公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机的运动部件全部为轴对称型回转零件，能够克服曲柄连杆机构的诸多弊端。

发明内容

实现上述发明目的的无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动的功能。本实用新型在活塞内固定一方形柱，限制活塞、相当于轴承的外圈进行转动，使其只能作往复直线运动，形成吸气和压缩所需的往复行程。压缩排气行程利用曲沟的推程完成；吸气行程利用在方形柱的下端安装一弹簧，在曲沟的上升推程时压缩弹簧，使弹簧贮备弹性势能，活塞到达顶端后，在曲沟的下降返程时将活塞、也就是轴承的外圈拉回谷底，完成吸气行程。

实现上述实用新型目的的技术方案是：一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，由弹簧1，传动齿轮2，电机3，气缸4，活塞5，内圈6，方柱7，排气阀8，进气阀9，轴承10，芯轴11，钢珠12和机架13构成，其特征是：所述的活塞5内部设置有与内圈6周期相同，摆幅相等的曲沟，活塞5中心安装方柱7；所述的内圈6通过一对轴承10安装在芯轴11上，绕芯轴11转动，内圈6的下端与传动齿轮2的大齿轮用键连接，使内圈6在电机3的驱动下转动；所述的芯轴11下部与机架13固连，中心设置一方形通孔，固定于活塞5顶端的方柱7与方形孔形成动配合；所述的方柱7下端安装有弹簧1，在压缩排气行程时弹簧1被曲沟的推程压缩，在活塞5上升顶部过程中被压缩储备弹性势能，在曲沟返程时，弹簧1利用其储备的弹性能量，将活塞拉回到曲沟的谷底；所述的方柱7穿过固定于机架13的芯轴11的方形孔中，使固定于其顶端的活塞5不能转动，只能作往复运动；

所述的活塞5内部的曲沟和内圈6上的曲沟的循环周期为2个以上；

所述的活塞5和内圈6曲沟往复运动曲线的推程和返程有二种形式，其一是推程和返程的曲线形状以顶点中心为轴线成左右对称形状；其二是推程和返程的曲线形状不对称；

所述的气缸4和活塞5的断面形状有二种形式，其一是圆形，其二是非圆形；

所述的弹簧1安装位置有二种形式，其一是安装在方柱7的下端、即气缸4与活塞5之间的有效工作容积之外，其二是安装在活塞5的顶上、即气缸4与活塞5之间的有效工作容积之内。

与传统曲柄连杆机构组成的压缩机相比较，本实用新型公开的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机具有以下优点：

1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；

2.只有回转运动和往复运动直线，噪音小；

3.所需零件少，零件加工要求低，容易制造。

附图说明

图1为无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机结构示意图：

图2为活塞5和方形柱7结构和展开示意图；

图中各图例标记分别表示的意义如下：

1-弹簧，2-传动齿轮，3-电机，4-气缸，5-活塞，6-内圈，7-方柱，8-排气阀，9-进气阀，10-轴承，11-芯轴，12-钢珠，13-机架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，本实用新型的无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，由弹簧1，传动齿轮2，电机3，气缸4，活塞5，内圈6，方柱7，排气阀8，进气阀9，轴承10，芯轴11，钢珠12和机架13构成；活塞5内部设置有与内圈6周期相同，摆幅相等的曲沟，活塞5中心安装方柱7；内圈6通过一对轴承10安装在芯轴11上，绕芯轴11转动，内圈6的下端与传动齿轮2的大齿轮用键连接，使内圈6在电机3的驱动下转动；芯轴11下部与机架13固连，中心设置一方形通孔，固定于活塞5顶端的方柱7与方形孔成动配合；方柱7下端安装有弹簧1，弹簧1由曲沟的上升推程作用，在活塞5上升顶部过程中被压缩储备弹性势能，在曲沟下降返程时，弹簧1利用其储备的弹性能量伸长，将活塞拉回到曲沟的谷底；方柱7穿过固定于机架13的芯轴11方形孔中，使固定于其顶端的活塞5不能转动，只能作上下运动，完成吸气和压缩行程；为了快速吸气，本实用新型的曲沟曲线推程和返程设计成不对称形状，以增加吸气时间。

本实用新型公开了一种利用无保持架曲沟球轴承的结构实现活塞的往复运动，利用弹簧贮备的弹性势能实现活塞往复的连续运动。在本实用新型的基本构思原理相同的条件下，本实用新型可以设计成不同气缸大小、不同细部结构变化和局部改进的结构形式，这些都构成本实用新型的其他实施例。

Claims (5)

1.一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，由弹簧（1），传动齿轮（2），电机（3），气缸（4），活塞（5），内圈（6），方柱（7），排气阀（8），进气阀（9），轴承（10），芯轴（11），钢珠（12）和机架（13）构成，其特征是：所述的活塞（5）内部设置有与内圈（6）周期相同、摆幅相等的曲沟；活塞（5）内部中心安装方柱（7）；所述的内圈（6）通过一对轴承（10）安装在芯轴（11）上，绕芯轴（11）转动，内圈（6）的下端与传动齿轮（2）的大齿轮用键连接，使内圈（6）在电机（3）的驱动下绕芯轴（11）转动；所述的芯轴（11）下部与机架（13）固连，芯轴（11）中心设置一方形通孔，固定于活塞（5）顶端的方柱（7）与方形孔成动配合；所述的方柱（7）下端安装有弹簧（1），在压缩排气行程时弹簧（1）被活塞（5）和内圈（6）的曲沟推程压缩，在活塞（5）上升过程中储备弹性势能，在曲沟返程时，弹簧（1）利用其储备的弹性能量，将活塞（5）拉回到曲沟的谷底；所述的方柱（7）穿过固定于机架（13）的芯轴（11）方形孔中，使固定于其顶端的活塞（5）不能转动，只能作往复运动。

2.根据权利要求1所述的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，其特征是：所述的活塞（5）内部的曲沟和内圈（6）上的曲沟的循环周期为2个及以上。

3.根据权利要求1所述的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，其特征是：所述的活塞（5）和内圈（6）的曲沟往复运动曲线的推程和返程有二种形式，其一是推程和返程的曲线形状以顶点中心为轴线成左右对称形状；其二是推程和返程的曲线形状不对称。

4.根据权利要求1所述的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，其特征是：所述的气缸（4）和活塞（5）的断面形状有二种形式，其一是圆形，其二是非圆形。

5.根据权利要求1所述的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，其特征是：所述的弹簧（1）安装位置有二种形式，其一是安装在方柱（7）的下端、即气缸（4）与活塞（5）之间的有效工作容积之外，其二是安装在活塞（5）的顶上、即气缸（4）与活塞（5）之间的有效工作容积之内。