CN85109439A - 流体机械设备 - Google Patents

Abstract

对于作冷却器和空调器的气体压缩机中，在装有旋转气缸体的轴体和装有与该气缸体同步旋转的旋转板的轴体之间，其相互接触作成球面接触结构，同时往该球面接触结构部分导入出口侧的含有润滑油的高压工作气体。采用这种结构，利用在工作行程中产生的高压，往球面接触结构部分输送带有润滑油的工作气体。因此对球面接触结构部分进行了合理的润滑，提高了耐久性。

Description

本发明是采用气体作为气体泵和气体压缩机之类工作流体的流体机械设备。

一般来说，例如，用于冷却器，空气调节器的气体压缩机中，常用斜板式压缩机。但是，这种斜板式压缩机是由斜板在固定的汽缸内上、下带动活塞，故在结构上具有效率差的缺点。

本申请人为解决这种斜板式压缩机的存在问题，提出了高效率的新型压缩机，并在美国提出了B90-01第770581号专利申请。

虽然这种压缩机在结构方面很合理，但对其运动变换结构部，必须考虑它的润滑。

本发明的目的在于合理地进行运动变换结构部的润滑，提高其耐久性。

本发明的特点为：将具有旋转的汽缸体的轴体，和具有与汽缸体同步旋转的旋转板的轴体，其相互间的接触作成球面接触的结构，同时往该球面接触结构部分导入在出口侧带有润滑油的高压工作气体。

采用这种结构，由工作行程中产生的高压，将含有润滑油的工作气体输送至球面接触结构部分，因此可合理地对球面接触结构部分进行润滑，并提高其耐久性。

附图为本发明流体机械设备的实施例。图1为空气压缩机主要部分的纵剖面图;图2为图1沿Ⅱ-Ⅱ线取的剖面图;图3为图1沿Ⅲ-Ⅲ线取的剖面图;图4为图1主要部分剖面放大图;图5为图4的分解斜视图;图6为本发明的另一实施例;图7为图6主要部分放大图。

以下按图说明本发明的实施例。

图1中，于略呈碗状的外套1的开放端，通过O型环2而配置的侧板3，用数个组合螺钉（无图示）固定在外套1上。

旋转轴4穿过侧板3的中心，并通过滚针轴承5，被侧板3支撑。再在滚针轴承5的外侧，安设用卡子6卡住的机械密封结构7。

在外套1中，设置了工作室组装体8和运动变换结构部9。

工作室组装体8是由以等间隔加工的数个穿通孔10的汽缸体11，以及安装在穿通孔10中并具有活塞杆部12和球体13的活塞14所组成。

此外，在旋转轴4的头部压入固定汽缸体11的管状轴体15也被压入固定，使成一体;在管状轴体15的头部，还装有伞形齿轮，即在本文为螺旋形齿轮16，它与轴体形成一体。

在外套1的内部，嵌入了固定轴17，并在该固定轴17上，通过滚针轴承18使轴体19可旋转自如地被支撑。在此处，固定轴17的轴线与旋转轴4的轴线具有以规定角度相交的关系，并由此角度确定活塞14的行程。

在轴体19的内部，安装了球面承受部件20，它承受在旋转轴4头部形成的球面部21。

在轴体19上，制作了与轴体15的螺旋形齿轮16互相咬合的螺旋形齿轮22，通过这一结构，可使汽缸体11和轴体19同步旋转。

下面，对运动变换结构部9进行说明，圆板状旋转板23是将其中心部位固定在轴体19的外周，并在外周内端面支撑着活塞14的球体13。在此处，滚针轴承24设置在旋转板23和外套1之间，承受活塞14的移动负荷。

其次，对于阀的结构作一说明，如图2所示，在侧板3的内壁面，作成与吸入口25连通的圆弧状低压通路26，以及作成与该通路相对并与出口27连通的圆弧状高压通路28;在高压通路的周围埋设橡胶等制作的密封垫圈29并形成高压室30。该高压室30由于用埋设密封垫圈的方法就可形成，因此也无需大量开设阶梯，当开设阶梯时，也可在后述的浮球阀的端面形成。31为构成汽缸盖的浮球阀，它是做成环形的铁板，配置在侧板3和汽缸体11之间。如图3所示，浮球阀的设置是使高压通路32、低压通路33分别与在前述侧板3形成的高、低压通路相对。而且，其外周与外套的内周之间具有微小间隙，并与旋转轴4同心装配。浮球阀31本身位于高压侧较好，因此它也可加工成稍大于密封垫圈2的圆弧形状，并将余量部分的铁板固定在外套1上。

在上述结构中，例如，当用内燃机旋转旋转轴4时，汽缸体11就与旋转轴4同步旋转。与此同时，通过轴体15的螺旋形齿轮16和轴体19的螺旋形齿轮22，轴体19也同时旋转，故旋转板23也同时旋转。

这样，汽缸体11和旋转板23同步，例如，当按图2向左旋转时，位于低压通路26流入开始端附近的活塞14就处于从上死点稍移动至下死点侧的位置。而且，随着汽缸体11向左转动，活塞14移向下死点;若在低压通路26流入结束端附近，活塞14就从下死点稍移至上死点侧的位置。

若活塞14处于下死点的状态，汽缸的穿通孔10就处于与低压通路26和高压通路28都不相重叠的位置。汽缸体11再旋转而移动时，活塞14就从高压通路28的流出开始端附近开始移至上死点，而在流出结束端附近，活塞14就从上死点位置稍移至下死点的位置。当即使活塞14处于上死点时，汽缸穿通孔10也处于低压通路26和高压通路28都不重叠的位置。接着，当高压通路28成为高压时，基于密封垫圈29，汽缸体11的内壁面与浮球阀31之间便成为高压，因此上述浮球阀31挤压汽缸体11的端面，并以自身之力气密地关闭穿通孔10。

因此，当高压通路28成为高压时，浮球阀31就经常以自身之力挤压汽缸体一侧，通常以稳定的状态与汽缸体保持气密性。另外，如前所述，因使用自身之力，故无需另行设置挤压手段，这样，结构非常简单可靠，加工制造也很容易。

此外，仅在高压时作为浮球阀的材料来说，也可采用与汽缸体不同的材料，当考虑需要减轻重量的场合是有利的。

下面，就构成本发明特点的润滑手段予以说明。

在图1、4、5中，固定轴17的头部和球面承受部件20的底部相对装配，其间具有微小间隙g。而且该间隙通过装在球面承受部20的供油通路34，与球面承受部件20和球面部21的接触面连通。

在固定轴17的中心轴附近，设置了由大直径部分35A与小直径部分35B组成的连通孔35，并使该连通孔35的轴心与供油通路34的轴心相一致。

在大直径部分35A内，配置了圆筒部件36，穿过该圆筒部件36的供油通路37与小直径部分35B相连通。制作圆筒部件36最好使用具有低摩擦的材料（例如聚四氟乙烯树脂、二硫化钼）和含油材料。

而且，在圆筒部件36与固定轴17的连通孔35的台阶部，装设O型环38，它可使圆筒部件36挤压接触到球面承受部件20的底部。

在圆筒部件36的球面承受部件20一侧的端面，设置以径向延伸的油沟39。

此处，通过供油管40，固定轴17的连通孔35与高压室相连接。供油管40既可装在外套1的外面自成体系，也可在外套1的结构体内形成通路，并且它不仅可与高压室30连接，而且也可与压力较高部分相连接。

以上所述，像压缩机那样冷冻剂本身带有润滑油的气体，被汽缸体11的旋转压缩而成高压，通过高压室30送至循环系统的膨胀阀再通过供油管40，将一部分高压冷冻剂送至装置在外套1上的固定轴17的连通孔35。

送至连通孔35并带有润滑油的冷冻剂，通过圆筒部件36的供油通路37到达球面承受部件20的供油通路34，再送至球面承受部件20和球面部21的接触面，即可对该部分进行润滑。

另外，通过圆筒部件36的供油通路37的冷冻剂，其一部分通过油沟39，流至滚针轴承18一侧，并且还可流至滚针轴承24一侧。

而且，尔后的冷冻剂和润滑油被处于吸入工序的活塞14再次吸入，返回循环系统。

在这种结构中，因工作气体中带有润滑油，故可将该工作气体的一部分送至球面承受部件进行润滑，因此能大大提高其耐久性。

上面说明的流体机械设备型式是气体的流入、流出位于旋转轴一侧，下面就气体的流入、流出位于旋转轴相对侧的流体机械设备进行说明。

在图6中，侧板3通过O型环2配置在略呈碗状的外套1的开放端面，被数根安装螺钉紧固在上述外套1上。在上述外套1的中心穿过旋转轴4，而轴4的头部嵌入了带有伞形齿轮，即在本文为带有螺旋形齿轮16的轴体15，该轴体15通过滚针轴承5保持在上述外套1中。而在外套1的筒部和旋转轴4之间，装置了用卡子6卡住的机械密封结构7。

在外套1的内部，安装了工作室组装体8和运动变换结构部9。工作室组装体8由汽缸体11、活塞14、活塞杆12和活塞装置组成，汽缸体11具有以等间隔加工的数个穿通孔10并用铝合金等轻质合金制成;活塞14嵌合在上述穿通孔10中;活塞装置具有由钢球构成的球部13。在上述侧板3的内壁面上安装了固定轴17，此轴与旋转轴4呈20度倾斜角。在该固定轴17的外周，通过滚针轴承18安装了筒状轴体19，该轴体19在头部具有上述螺旋形齿轮16咬合的螺旋形齿轮22。在轴体19的外周，嵌入汽缸体11，并在其内周前端嵌入固定与旋转轴4形成一体的球面部21，或嵌入固定球面承受部件20，球面承受部件20承受用其它方法制成并插入的球。在侧板3的内壁面，形成与吸入口25连通的圆弧状低压通路26，以及与该通路相对并与出口27连通的圆弧状高压通路30。在高压通路的周围，埋设与前面实施例相同的、用橡胶等材料制作的密封垫圈而形成高压室。因为该高压室比上述内壁面稍低，故能更简单地安装，并可用加密封垫圈的方法来完成。因此无需大量设置阶梯但当开设阶梯时，也可形成于下述浮球阀的端面。31为构成汽缸盖的浮球阀，它为作成环形状的铁板，配置在侧板3和汽缸体11之间该浮球阀的设置是使高压通路、低压通路分别与前述侧板3上形成的高、低压通路相对。而且，其外周与外套的内周具有间隙，并与固定轴17同心装配。实际上浮球阀本身位于高压侧较好，而它可加工成稍大于密封垫圈2的圆弧状，并将余量部分的铁板固定地配置在外套1上。

背面用止推轴承24支撑在外套1中的旋转板23被固定安装在旋转轴4侧的轴体15的外周。旋转板23采用铝合金等制作，如图7所示，中心部嵌合在轴体15上后，旋转板的中心附近受到垂直、局部的挤压，并使部分成直角塑性流动的材料在预先形成的环状沟41中流动，由于在环状沟周围产生的紧缩力形成机械结合。另外，将活塞装置的球部13旋转自如地插入旋转板23的表面，并用开口周围的夹紧力夹紧并支撑。

此外，如前所述，球部13和活塞杆12的结合也用活塞杆材料的塑性变形来实现。活塞14和活塞杆12是用铝材制成整体，减轻了重量。

侧板3的高压通路（高压室）30和球面承受部件20之间设置的供油通路34，通过装在侧板3上的供油通路40与在固定轴17上的穿通孔35相连通，并形成供油系统。圆筒部件36装设在固定轴16和球面承受部20之间，用以缓冲推力和进行润滑油分配。

这些润滑系统的结构本质上与图5的结构相同。

在上述结构中，例如用内燃机转动旋转轴4时，通过轴体15可旋转旋转板23。这一旋转同时通过螺旋形齿轮16、22使轴体19旋转，还使汽缸体11旋转。

这样，汽缸体11与旋转板23同步旋转，例如向左旋转时，位于低压通路26流入开始端附近的活塞14，从上死点稍移动至下死点侧。然后，随着汽缸体11的旋转，活塞14移向下死点，当在低压通路26的流入结束端附近时，活塞14就从下死点稍移至上死点侧的位置。

当活塞14处于下死点时，气缸的穿通孔10就位于与低压通路26和高压通路30都不相重叠的位置。当汽缸体11再旋转移动时活塞14从高压通路30的流出开始端附近移向上死点，当在流出结束端附近时，活塞14便从上死点稍移向下死点侧的位置。当然，当活塞14位于上死点时，汽缸的穿通孔10便处于与低压通路26和高压通路30都不相重叠的位置。其次，高压通路30形成高压时，由于密封垫圈的密封，在汽缸体11的内壁面和浮球阀31之间便形成高压，因此上述浮球阀31挤压汽缸体11的端面，可以以自身之力气密地封闭穿通孔10。

因此，浮球阀31在高压通路30成为高压时，便以自身之力挤压汽缸体11，因此经常以稳定的状态与汽缸体11保持气密封闭。如前所述，因靠自身之力进行封闭，也就不必另备挤压手段，故结构极为简单、可靠，制造也容易。

仅在高压侧的浮球阀的材料，也可用与气缸的材料不相同的材料这有利减轻重量，封闭性能也可提高一级。压缩机的工作状态通常是使冷冻剂与润滑油混合并压缩，因此形成高压室时，润滑油同时通过供油通路40、穿通孔35供给球面承受部20。此外，圆筒部件36喷出的油也润滑轴承18，并以自身之力很好地保持润滑。该供油通路因使用主体结构的部件而成形于内部，故既不复杂，在外观上也好看。

因为在旋转轴4的顶部安装了旋转板23，故在驱动条件下，加在伞形齿轮上的负荷小，用小的驱动力就可运转。由于用铝等轻金属加工活塞和活塞杆，所以活塞装置惯性能量小，随着重量减轻，可大辐度提高活塞密封寿命实现旋转型汽缸的压缩机成为可能。换言之，实现小型、高性能的压缩机成为可能。

由图1、6的实施例的说明可以看出，旋转23的倾斜方向最好倾向高压通路30。

原因是在高压通路附近，活塞14承受的力大，此力通过活塞杆12、球部13传递到旋转板23。即假如在图1中，相反地将低压通路26作成高压通路30，则在高压侧的球面承收部件20和球面部21的接触面积小，机械强度降低。

与此相反，当如图1、图6构成时，球面承受部件20与在高压侧的球面部21的接触面积就变大，机械强度提高。

如上所述，本发明是向带有汽缸体的轴体和带有旋转板的轴体的球面接触结构部份导入带有润滑油的工作气体，故可大幅度提高其耐久性。

Claims (9)

1、一种以气体作为气体泵和气体压缩机之类工作流体的流体机械设备，其特征是包括下列部件：

a.安装在旋转轴上的汽缸体；

b.旋转板，它能旋转，而且与上述旋转轴的轴线成倾斜角的关系；

c.齿轮结合机构，使上述旋转板和上述旋转轴互相咬合进行同步旋转；

d.被上述旋转板支撑，並插入到汽缸体的穿通孔的活塞；

e.基于上述汽缸体和上述活塞的转动，进行吸入、排出动作的吸入系统和排出系统；

f.配置在上述两者之间，并承受产生在上述两者之间推力的球面接触机构；

g.往上述球面接触机构导入由上述排出系统产生的并含有润滑油的高压工作气体的通路。

2、按权利要求1中所述的流体机械设备，其特征是：上述汽缸体被旋转轴固定，上述旋转板可旋转地被固定轴支撑，在上述旋转轴头部与装有上述旋转板的轴体之间，配置着球面接触结构。

3、按权利要求2中所述的流体机械设备，其特征在于安装有上述旋转板的轴体中央部位，形成具有球面状凹槽的球面承受部，而且在该球面承受部承受在上述旋转轴端面上加工的球部，同时从上述球面承受部形成的供油通路中，导入含有润滑油的高压工作气体。

4、一种以气体作为气体泵和气体压缩机之类工作流体的机械设备，其特征是包括下列部件：

a.有底的外套;

b.突出在上述外套内旋转轴;

c.固定在上述旋转轴上并带有汽缸体的轴体;

d.固定在上述外套的底部，而且与上述旋转轴具有倾斜关系的固定轴;

e.被上述固定轴可旋转式地支撑，并带有旋转板的轴体;

f.设置在上述两轴体上的，使两轴体互相咬合的齿轮结合机构。

g.被上述旋转板支撑而且插入上述汽缸体的穿通孔的活塞;

h.在上述旋转轴的头部与装有上述旋转板的轴体之间所安装的球面接触结构;

i.基于上述汽缸体和上述活塞的旋转，进行吸入、排出动作的吸入系统和排出系统;

j.将上述排出系统产生的，并含有润滑油的高压工作气体导入上述球面接触结构的通路。

5、按权利要求4中所述的流体机械设备，其特征是：上述球面接触结构是安装在上述旋转轴的头部和装有上述旋转板的轴体中央部位之间，并且有互补的形状结构。

6、按权利要求5中所述的流体机械设备，其特征是：上述的球面接触结构是由上述旋转轴头部所成的球面部和球面承受部件所构成，球面承受部件是在装有上述旋转板的轴体中央部位加工形成的，并具有球面状的凹部，而且从上述球面承受部上装配的供油通路，导入带有润滑油的高压工作气体。

7、按权利要求6中所述的流体机械设备，其特征是：上述球面承受部与上述固定轴头部之间具有微小的间隙，在上述固定轴上设有穿通孔，并在穿通孔内部具有供油通路的圆筒部件通过上述微小间隔，与上述的球面承受部滑接，而且圆筒部件的供油通路与在上述球面承受部上的供油通路相连接。

8、按权利要求7中所述的流体机械设备，其特征是：在上述固定轴与带有上述旋转板的轴体之间安装轴承，而且通过沿上述圆筒部件的半径方向延伸的通路，往上述轴承部份导入带有润滑油的高压工作气体。

9、一种由外套、侧板、被驱动轴、气缸体、旋转板、活塞装置、球面接触结构和往上述球面接触结构导入由上述活塞装置产生的含油的高压工作气体通路所构成的流体机械设备，其特征在于：外套支撑驱动轴，被加工成略呈碗形;侧板气密封闭上述外套的开口端;被驱动轴在上述侧板的里面，可自由转动，通过在端部中心对接的伞形齿轮咬合而转动;汽缸体装配在上述旋转轴的外围，和被驱动轴一起旋转;旋转板沿着上述外套的内壁固定安装在上述被驱动轴的外周;活塞装置的一端配置在上述气缸体的穿通孔内，另一端连接在上述旋转板上;球面接触结构装置在上述驱动轴和被驱动轴之间，它承受此两轴间产生的推力。

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