一种旋轨式往复活塞压缩机的制作方法

专利名称：一种旋轨式往复活塞压缩机的制作方法
技术领域：
本发明属于压縮机技术领域，涉及往复活塞式压縮机，特别地涉及一种旋轨式往复活塞压縮机。
背景技术：
往复活塞式压縮机的使用历史十分悠久，其应用非常广泛，是目前压縮机的主要机型。众所周知的事实是，往复活塞式压縮机一般采用曲柄连杆机构来实现动力及运动的转换，由于所涉及的连杆及曲轴不仅尺寸较大，而且还需要设置专门的平衡块来平衡曲轴和连杆大端所产生的离心惯性力，这是造成传统曲柄连杆型往复活塞式压縮机结构不够紧凑的主要缘故。鉴此，后来又发展出结构极其紧凑的斜盘式往复活塞压缩机，它通过一个与转轴具有一定倾斜角度的斜盘来产生轴向往复位移，并通过连杆驱动活塞而实现往复运动。但是，现有斜盘式往复活塞压縮机，其斜盘的工作面采用的是平面，由此存在三个问题首先是斜盘所产生的运动规律由斜盘工作面与转轴的夹角所决定，换言之活塞的往复运动规律不能按需设计，比如在压缩行程的早期，希望安排活塞运动得稍快一些，而在其后期的排气期间则应控制活塞运动得慢一些，以便减少压縮机的排气噪声；其次是斜盘的结构
决定其只能相对于转子采用外展的结构，即斜盘环绕转子沿径向及周
向展开，因此布局单调；最后是斜盘结构只能采用单盘结构，因受载
荷所限，斜盘压縮机通常不适宜用作大排量压縮机。

发明内容
针对现有往复活塞式压縮机所存在的上述问题，本发明提供一种旋轨式往复活塞压縮机，目的是使压縮机的结构更加紧凑，布局更加灵活，并能适应大排量，特别地能灵活控制活塞往复运动的规律。本发明的目的是这样实现的
一种旋轨式往复活塞压縮机，包括气缸、活塞和连杆， 一个转子，一个滑座，若干个滑块和若干个推力销，所述转子上开设有一条或若干条旋轨，并相互平行设置且具有相同的轨迹，所述滑座上开设有若干条与转子轴线平行的滑轨，所述滑块与滑轨滑动或滚动配合，滑块与滑轨的作用是确保连杆和活塞作直线运动，并承受旋轨经由推力销传递过来的周向侧压力，所述推力销的一端与滑块连接并与之一起沿着滑轨运动，推力销的另一端或中部与所述旋轨配合并被旋轨驱动而相对地沿着旋轨的工作型面运动，所述连杆的一端与活塞连接，连杆的另外一端与滑块连接。
上述的旋轨为围绕转子呈闭环式的凹槽状或凸缘状的旋轨，凹槽状或凸缘状的旋轨在转子的轴线上形成有活塞的设计行程。
上述的气缸和活塞的数量具有若干个。
上述的滑轨为凹轨或凸轨。
上述的滑轨的断面形状为矩形缺口状、圆弧缺口状、三角缺口状或梯形缺口状。
上述的推力销上套装有滚套或着滚动轴承，旋轨通过套装在推力销上的滚套或着滚动轴承驱动推力销。
上述的滑块通过套装在其上的滚套或着滚动轴承与所述滑轨配合。
上述的旋轨上设置有使活塞复位的复位型面。上述的旋轨为凸缘式的单轨，且旋轨的工作型面布置在转子的端头。
在上述的滑座的中部设置有副滑座并在其上设置有副滑轨，所述滑块的一端与滑轨配合，滑块的另外一端与所述副滑轨配合。
上述的滑块通过套装在其上的滚套或着滚动轴承与所述滑轨和副滑轨进行配合。
在上述的滑块与滑轨及副滑轨之间布置有径向约束滚珠或滚针或滚柱。
在上述的活塞与转子之间设置有对活塞进行复位的复位弹簧。在上述的活塞与转子之间设置有对活塞进行复位的复位杠杆。在上述的复位杠杆的连接杆上设置有对复位杠杆进行定位或调整的高度调节机构。
在上述的滑块与滑轨、推力销与旋轨之间布置有径向约束滚珠。在上述的支撑气缸的盖板上设置密封环与连杆密封配合。一种旋轨式往复活塞压縮机的用途，可用于制作成不同类型的液压泵、水泵、真空泵和冷气泵类压縮装置。
本发明中的旋轨是这样定义的旋轨为围绕转子表面的封闭环轨，呈凹槽状或凸缘状，即沿转子的轴线方向进行观察所述旋轨会出现两个具有特定距离的极限位置，此极限位置分别对应活塞的上止点位置和下止点位置，此特定距离就是旋轨驱动推力销、进而推动滑块、最后驱动连杆及活塞产生移动的所谓压縮机行程，即转子每旋转一周相应地推力销被驱动着刚好沿旋轨走完一圈而回到出发点，换言之活塞刚好沿着气缸完成一个或若干个往复运动过程。
显然，本发明采用旋轨结构来实现活塞的往复运动，摈弃了传统压縮机的曲柄连杆机构，并实现1)继承了斜盘式往复活塞压縮机的结构紧凑；2)旋轨设计成凹槽状或凸缘状，且能沿转子轴向设置多个往复，增加了布局的灵活性；3)能设置多条旋轨来增加承载力，实现压縮机的大排量设计；4)按照实际需要来设计旋轨的轨道型面，从而控制活塞的往复运动规律。


图1是本发明一种旋轨式往复活塞压縮机之旋轨为凹槽旋轨的纵
剖面示意图2是图1所示一种旋轨式往复活塞压縮机的转子的轴测图； 图3是图1所示一种旋轨式往复活塞压縮机的轴测剖视图； 图4是本发明一种旋轨式往复活塞压縮机之旋轨为凸缘旋轨的纵 剖面示意图5是图4所示一种旋轨式往复活塞压縮机的转子的轴测图； 图6是本发明一种旋轨式往复活塞压縮机采用弹簧复位结构的纵 剖面示意图7是图6的A—A向剖视图8是本发明一种旋轨式往复活塞压縮机采用杠杆复位结构的纵 剖面示意图。
具体实施例方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图卜8:
一种旋轨式往复活塞压縮机，包括气缸l、活塞2和连杆3， 一个 转子4， 一个滑座5，若干个滑块6以及若干个推力销7，所述转子4 受电机等原动机的驱动而转动，在转子4上开设有旋轨8，旋轨8上设 有工作型面88;所述滑座5上开设有若干条滑轨9，所有滑轨9均为 平直状的凹轨(如图所示)或凸轨(图中未示出)，并与转子4的轴线 Ol平行设置，滑轨9的断面形状可为矩形缺口状、圆弧缺口状、三角 缺口状或梯形缺口状等，像图7所示给出的就是矩形缺口状的凹轨形 滑轨，其状如普通键槽；所述滑块6与滑轨9可以是滑动配合也可以 为滚动配合，它们的接触配合有多种形态，可以是面接触配合也可以 是线接触配合甚至还可以是点接触配合，当滑块6做成多面体状时其 与滑轨9的配合以面接触滑动配合为佳，而当滑块6做成圆柱状体、圆锥状体或球状体时就可以与滑轨9采用线接触或点接触的方式，此 时配合可以是滑动配合也可以是滚动配合；特别地当滑轨9的断面形 状为矩形状时，滑块6可通过套装滚套或滚动轴承10来与滑轨9配合
(如图4所示)，此时它们的配合状态可为滚动或滚动与滑动的复合； 所述推力销7的工作表面为具有圆柱、圆锥、球或着它们之间的各种 组合的回转面，推力销7的一端与所述滑块6紧固连接或转动配合连 接，它们甚至可以一体制作(如图4所示)，推力销7的另外一端或中 部与旋轨8配合并被旋轨8驱动着相对地沿着旋轨8的型面88运动； 所述连杆3的一端与活塞2连接，连杆3的另外一端与滑块6连接， 需要说明的是，连杆3和滑块6可以一起整体制作；所述旋轨8是这 样定义的旋轨8为围绕转子4表面的封闭环轨，呈凹槽状或凸缘状， 即沿转子4的圆周方向看旋轨为闭环式，而沿转子4的轴线方向进行 观察，，凹槽状或凸缘状的旋轨8在转子4的轴线01上形成有活塞的 设计行程，即旋轨8存在有两个具有特定距离的极限位置，此极限位 置即对应活塞2的上止点和下止点位置，此特定距离就是旋轨8驱动 推力销7、进而推动滑块6、最后带动连杆3及活塞2移动的所谓压縮 机行程，即转子4每旋转一周相应地推力销7被驱动着刚好沿旋轨8 的型面88走完一圈而回到出发点，亦即活塞2沿着气缸1刚好完成一 个或若干个往复运动过程；为了进一步阐述旋轨8的含义，可以用旋 轨8的加工过程来描述首先加工刀具沿着转子4的径向方向有一定 进给深度，其最终的总径向进给即为旋轨8的深度(对应凹槽旋轨) 或高度(对应凸缘旋轨)，接着让转子4匀速转动，并同时控制刀具沿 着转子4的轴线01的方向按约定的轴向进给速度作往复直线运动，并 使转子4旋转一周时刀具正好回到刚才轴向进给的出发点位，此时就 完成了旋轨8工作型面88的一个加工步骤，值得注意的是转子4每旋 转一周，对应刀具完成一个或若干个往复轴向进给，亦即对应活塞2完成一个或若干个往复运动；显然，当转子4每转一周恰好活塞2完 成一个往复的旋轨8为最佳之旋轨8，此时旋轨8呈螺旋状，并在同等
转速及同等结构尺寸下所对应压縮机的往复惯性力较小；另外无论是 凹槽状旋轨8还是凸缘状旋轨8，从加工的角度看，生成旋轨8工作型 面88的发生线中的母线为始终与转子4的轴线01垂直的直线，其最 佳情形是母线与轴线01垂直相交且导线为垂直且环绕轴线01并圆心 落在轴线Ol的圆，这一点与现有斜盘式往复活塞压縮机有本质区别； 很显然，刀具的轴向进给运动规律被复制成活塞2的往复运动规律， 换句话说可以获取较佳的活塞2的位移规律，比如在压縮初期可安排 活塞2以较快的速度运动，而在达到一定压縮压力后开始放缓活塞2 的移动速度，以此减少因排气爆发过猛而造成噪声过大；需要说明的 是，可以直接由旋轨8来驱动推力销7，也可以通过套装在推力销7 上的滚套或滚动轴承10来驱动推力销7，这样可以有效减少摩擦力并 减少旋轨8工作型面88的磨损；上述滑块6和滑轨9的作用是确保连 杆3和活塞2作直线运动，并承受旋轨8通过推力销7传递过来的周 向侧压力，另外滑块6的径向定位可以利用滑轨9的槽底(对应凹槽 滑轨)或轨顶(对应凸槽滑轨)进行约束，而推力销7的径向定位可 以利用旋轨8的轨底进行约束，为了减少摩擦，还可以在上述约束部 位安置滚珠；对于凹槽旋轨8而言，它主要依赖与工作型面88相对的 复位型面888进行活塞复位；
需要说明的是，旋轨8的数目可以同时设置若干条，并配置相应 数量的推力销7，这样就可以承受更大的作用力以适应大排量的压縮 机，此时各条旋轨8的最佳状态为沿着转子的轴线01方向相互平行设 置且加工规律一致或具有相同的轨迹；
为了更好地防止润滑油串逸到气缸1内，可以在支撑气缸1的盖 板11上设置密封环12，所述密封环12与连杆3为密封配合，它能有效阻止润滑油从连杆3的杆身上串逸进气缸1，此时连杆3的杆身以圆 柱状为最佳；
从受力、装配以及加工方便考虑，本发明旋轨式往复活塞压縮机 采用凸缘式的单轨旋轨8比较理想，此时旋轨8的工作型面88布置在 转子的端头；为了加强导向并提高滑块6抵抗推力销7所产生的周向 侧压力，在滑座5的内部可以另设副滑座55，并在副滑座55上开设副 滑轨99，其中副滑轨99也可以做成凹槽状或凸轨状，并与滑轨9相呼 应，此时滑块6的一端与滑轨9配合，滑块6的另一端与副滑轨99配 合，而推力销7则被布置在中端，滑块6和推力销7可以单独制作， 也可以一体制作，此时转子4的一端呈中空状以便副滑座55和副滑轨 99能布置得足够长，为了减少摩擦，滑块6可以通过滚套或滚动轴承 10与滑轨9及副滑轨99配合，且还可以在滑块6与滑轨9之间以及滑 块6与副滑轨99之间布置径向约束滚珠、滚针或滚柱66;值得指出的 是，凸缘式的单轨旋轨8可以采用与工作型面88相背的复位型面888 进行活塞复位(如图4和图5所示)，也可以采用复位弹簧13进行活 塞复位(如图6和图7所示)，还可以采用复位杠杆14进行活塞复位 (如图8所示)；当采用复位弹簧13对活塞2进行复位时，复位弹簧 13的一端作用在盖板11上，其另一端则作用在连杆3的一端或滑块6 上，其最佳结构是复位弹簧13套在连杆3的外面，此时受力状态最好, 另外复位弹簧13采用锥状弹簧可以有利于自动复位；当采用复位杠杆 14对活塞2进行复位时，可以将复位杠杆14的中部转动套装在铰销 15上，复位杠杆14的两端则跨压在导销16上，其中导销16布置在连 杆3或着滑块6上，调节螺栓17与锁紧螺母18组成复位杠杆14的高 度调节机构，而铰销15布置在调节螺栓17的杆身上，调节螺栓17通 过螺纹与盖板11连接，安装时可以通过调节螺栓17调节铰销15的位 置而使得复位杠杆14同时与其两端的导销16接触，此时再由锁紧螺母18锁定螺栓17，这样就可以对复位杠杆14进行定位；不难发现， 当转子4旋转时处于升程的导销16将复位杠杆14的一端抬起，于是 复位杠杆14开始围绕铰销15转动，其另一端则压迫处于回程的导销 16回落并带动相应的连杆3及活塞2复位，显然采用复位杠杆14的结 构只能适应偶数气缸1和活塞2;
最后必须指出的是，本发明旋轨式往复活塞压縮机可以采用多缸 形式，即气缸1以及与之配合的活塞2的数量可以有若干个，显然当 其采用偶数个时，如两个、四个、六个、八个、十个乃至更多偶数个 时，可以通过围绕转子4均匀布置气缸1，来有效减少压縮机的往复惯 性力，而当其采用奇数个时结构可以简单，特别地当其为三个、五个 和七个时压縮机的排气脉动均匀性较好，无论压縮机采用单缸形式还 是多缸形式，其布局可以釆用立式结构、卧式结构或斜置式结构，而 且可以采用组合式结构即压縮机拥有多个转子4和滑座5;可以将活 塞、连杆及气缸作双向设置，即在滑块6或推力销7的两侧对应设置 活塞、连杆及气缸，两侧的每对连杆的轴线重合，两侧的每对连杆可 以一体成型或铰接在滑块6或推力销7上，这样，结构更加紧凑。
显然，本发明采用旋轨8的结构来实现活塞2的往复运动，摈弃 了传统压縮机的曲柄连杆机构，由此实现1)继承了斜盘式往复活塞 压縮机的结构紧凑；2)旋轨8设计成凹槽状或凸缘状，且能沿转子4 轴向设置多个往复，增加了布局的灵活性；3)能设置多条旋轨8来增 加承载力，实现压缩机的大排量设计；4)按照实际需要来设计旋轨8 的轨道工作型面88，从而控制活塞2的往复运动规律。
一种旋轨式往复活塞压縮机的用途，可用于制作成不同类型的液 压泵、水泵、真空泵和冷气泵类压縮装置。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本 发明的保护范围，故凡依本发明的结构、形状以及原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内
权利要求
1、一种旋轨式往复活塞压缩机，包括气缸、活塞和连杆，其特征在于设置有一个转子，一个滑座，若干个滑块和若干个推力销，所述转子上开设有旋轨，所述滑座上开设有若干条与转子轴线平行的滑轨，所述滑块与滑轨滑动或滚动配合，所述推力销的一端与滑块连接并与之一起沿着滑轨运动，推力销的另一端或中部与所述旋轨配合并被旋轨驱动而相对地沿着旋轨的工作型面运动，所述连杆的一端与活塞连接，连杆的另外一端与滑块连接。
2、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在 于所述的旋轨为围绕转子呈闭环式的凹槽状或凸缘状的旋轨，凹槽 状或凸缘状的旋轨在转子的轴线上形成有活塞的设计行程。
3、 根据权利要求1或2所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特 征在于所述旋轨有若干条，并相互平行设置且具有相同的轨迹。
4、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在 于所述的气缸和活塞的数量具有若干个。
5、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在 于所述的滑轨为凹轨或凸轨。
6、 根据权利要求1或5所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特 征在于所述的滑轨的断面形状为矩形缺口状、圆弧缺口状、三角缺 口状或梯形缺口状。
7、 根据权利要求1或2所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特 征在于所述的推力销上套装有滚套或着滚动轴承，旋轨通过套装在 推力销上的滚套或着滚动轴承驱动推力销。
8、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在 于所述的滑块通过套装在其上的滚套或着滚动轴承与所述滑轨配合。
9、 根据权利要求1或2所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在于所述的旋轨上设置有使活塞复位的复位型面。
10、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在于所述的旋轨为凸缘式的单轨，且旋轨的工作型面布置在转子的 端头。
11、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征 在于在所述的滑座的中部设置有副滑座并在其上设置有副滑轨，所 述滑块的一端与滑轨配合，滑块的另外一端与所述副滑轨配合。
12、 根据权利要求11所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征 在于所述的滑块通过套装在其上的滚套或着滚动轴承与所述滑轨和 副滑轨进行配合。
13、 根据权利要求11或12所述的一种旋轨式往复活塞压縮机， 其特征在于在所述的滑块与滑轨及副滑轨之间布置有径向约束滚珠 或滚针或滚柱。
14、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征 在于在所述的活塞与转子之间设置有对活塞进行复位的复位弹簧。
15、 根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征 在于在所述的活塞与转子之间设置有对活塞进行复位的复位杠杆。
16、 根据权利要求15所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征 在于在所述的复位杠杆的连接杆上设置有对复位杠杆进行定位或调 整的高度调节机构。
17、 根据权利要求1或2所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其 特征在于在所述的滑块与滑轨、推力销与旋轨之间布置有径向约束 滚珠。
18、 根据权利要求1或2所述的一种旋轨式往复活塞压縮机，其特征在于在所述的支撑气缸的盖板上设置密封环与连杆密封配合。
19、根据权利要求1所述的一种旋轨式往复活塞压縮机的用途，可 用于制作成不同类型的液压泵、水泵、真空泵和冷气泵类压縮装置。
全文摘要
本发明属于压缩机技术领域，特别地涉及一种旋轨式往复活塞压缩机，包括气缸、活塞和连杆，其特征在于设置有一个转子，一个滑座，若干个滑块和若干个推力销；转子上开设有旋轨，滑座上开设有若干条与转子轴线平行的滑轨，滑块与滑轨滑动或滚动配合，推力销的一端与滑块连接并与之一起沿着滑轨运动，推力销的另一端或中端与所述旋轨配合并被驱动而相对地沿着旋轨的工作型面运动，所述连杆的一端与活塞连接，连杆的另外一端与滑块连接，由于采用旋轨结构来实现活塞的往复运动，摈弃了传统压缩机的曲柄连杆机构，继承了斜盘压缩机的结构紧凑，并增加了布局的灵活性，进一步还能实现压缩机的大排量设计，更为重要的是可以控制活塞的往复运动规律。
文档编号F04B35/01GK101644246SQ200910115820
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者李辛沫, 耿爱农, 阮勤江, 陈君立 申请人:浙江鸿友压缩机制造有限公司