一种旋转式空气压缩机的制作方法

文档序号:32529388发布日期:2022-12-13 21:51阅读:137来源:国知局

1.本发明涉及压缩机生产技术领域,尤其涉及一种旋转式空气压缩机。


背景技术:

2.在气体压缩的过程中系统的大部分功耗都用在了压缩机上,近年来为了提高压缩机的能耗转换,对压缩机结构的优化研究一直在进行,以提高压缩机的性能,降低压缩机的功耗比,旋转式压缩机具有体积小、重量轻、零部件少和动平衡性能好等诸多往复活塞式压缩机所无法比拟的优点而广泛应用于家用和工业生成中。
3.现有旋转式空气压缩机气缸与端盖之间形成压缩腔,利用转子的运动压缩气体,压缩腔体的有效体积受旋转式空气压缩机转子运动的限制,压缩腔体的有效体积偏小,未对转子内部空间进行利用,压缩机能效比低,转换效率偏低。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种旋转式空气压缩机,解决转子内部空间未进行利用,压缩机能耗占比大,转换效率偏低的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种旋转式空气压缩机,包括外气缸,所述外气缸两端分别安装有端盖,两个所述端盖通过轴承转动连接有转轴,其特征在于:所述转轴位于端盖之间的转动连接有内气缸,所述内气缸通过叶片连接外气缸,所述内气缸壳体和外气缸壳体内部均开设有储存压缩空气的腔体且腔体之间通过叶片连通;所述转轴位于端盖之间还连接有与转轴偏心设置的环状转子,所述转子位于内气缸和外气缸之间;所述叶片贯穿转子侧壁且转子侧壁与叶片侧面形成滑动配合,所述转子跟随转轴旋转运动的同时沿叶片侧面滑动,所述转子旋转运动时转子外壁贴靠外气缸内壁且转子内壁贴靠内气缸外壁;所述外气缸内壁、叶片、转子外壁和端盖构成第一压缩腔室,所述转子内壁、叶片、内气缸外壁和端盖构成第二压缩腔室;所述第一压缩腔室连通有进气口一和出气口一,所述第二压缩腔室连通有进气口二和出气口二。
6.作为本发明再进一步的方案:所述转子通过圆弧滑块沿叶片两侧面滑动,所述转子侧壁开设有与圆弧滑块匹配的滑槽,圆弧滑块与滑槽和叶片两侧面形成滑动配合。
7.作为本发明再进一步的方案:所述圆弧滑块表面开设有储油槽。
8.作为本发明再进一步的方案:所述转轴和转子之间安装有转轮,所述转轮固定连接转轴,所述转轮的外侧面连接环形转子向内凸起端内侧面;所述转轮端面和转子凸起端端面共同贴靠内气缸的一侧的端面。
9.作为本发明再进一步的方案:所述转轴和转轮一体成型制成。
10.作为本发明再进一步的方案:所述外气缸内腔与转轴同轴;所述转子与转轮同轴。
11.作为本发明再进一步的方案:所述进气口一设置在外气缸上,所述进气口二设置在转子上。
12.作为本发明再进一步的方案:所述出气口一和出气口二均安装有单向压力气阀。
13.作为本发明再进一步的方案:所述外气缸、内气缸和叶片一体成型制成。
14.作为本发明再进一步的方案:所述第一压缩腔室压缩冲程与第二压缩腔室压缩冲程相位相差180
°

15.本发明的有益效果:本发明通过在转子内设置内气缸,在转子与内气缸之间设置第二压缩腔室,实现了对转子内部空间的利用,同时通过叶片连通并固定外气缸和内气缸,利用叶片侧面与转子形成滑动配合,以帮助转子旋转时滑动,形成旋转运动,使压缩机具有两个旋转压缩的腔室;本发明压缩机的空气压缩效率比传统旋转压缩机有提高,压缩机能效比得到提高。
附图说明
16.图1为本发明一种旋转式空气压缩机的部件分解示意图;
17.图2为本发明一种旋转式空气压缩机的外观示意图;
18.图3本发明一种旋转式空气压缩机的内部结构示意图;
19.图4为图3的a-a向剖视图;
20.图5为压缩腔室内气体压缩的流程示意图;
21.图6为转子和滑块的结构示意图。
22.10、端盖;21、外气缸;22、内气缸;23、叶片;31、转轴;32、转轮;321、外侧面;41、转子;411、凸起端内侧面;412、滑槽;42、圆弧滑块;421、储油槽;51、第一压缩腔室;52、第二压缩腔室;61、进气口一;62、进气口二;63、出气口一;64、出气口二;70、驱动轮。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中表示,其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解对本发明的限制。
24.如图1-6所示,本发明公开一种旋转式空气压缩机,包括外气缸21,外气缸21两端分别安装有端盖10,两个端盖10通过轴承转动连接有转轴31,转轴31位于端盖10之间的部分节段转动连接有内气缸22,内气缸22通过叶片23连接外气缸21,内气缸22壳体和外气缸21壳体内部均开设有储存压缩空气的腔体且腔体之间通过叶片23连通;转轴31位于端盖10之间的剩余节段连接有与转轴31偏心设置的环状转子41,环状转子41截面呈l型且转子41凸起端连接转轴31,转子41位于内气缸22和外气缸21之间;叶片23贯穿转子41侧壁,转子41侧壁与叶片23侧面形成滑动配合,转子41跟随转轴31旋转运动的同时沿叶片23侧面滑动,转子41旋转运动时转子41外壁贴靠外气缸21内壁且转子41内壁贴靠内气缸22外壁;外气缸21内壁、叶片23、转子41外壁和端盖10构成第一压缩腔室51,转子41内壁、叶片23、内气缸22外壁和端盖10构成第二压缩腔室52;第一压缩腔室51连通进气口一61和出气口一63,第二压缩腔室52连通进气口二62和出气口二64。
25.方案中,压缩机整体包括机体、驱动装置和储气装置,本发明着重介绍压缩机机体结构,驱动装置可以是电机或者内燃机或其它动力装置,其输出功率根据空气压缩机的排量及转速而决定。外气缸21和内气缸22的壳体内均设置有空腔,且空腔相互之间是相连通的,压缩后的空气经外气缸21注入储气装置。
26.使用时,转轴31受驱动轮70驱动,带动转子41转动,因为转子41与转轴31偏心设置,转子41旋转运动时贴靠外气缸21内壁旋转运动,同时转子41沿叶片23上下滑动,转子41使第一压缩腔室51内的气体容积反复变化形成对气体压缩;同时转子41的旋转运动,使转子41内壁贴靠内气缸22外壁旋转运动,使第二压缩腔室52内气体容积反复变化形成对气体压缩。
27.其工作原理如图5所示,其中图5中a、b、c和d分别为转子41转过0
°
、90
°
、180
°
和270
°
时的情形,它充分地反映了压缩机从吸气到排气所经历的一个完整工作循环。
28.图5a:第二压缩腔室52中的气体从第一压缩腔室51通过位于转子41中的进气口二62吸入,同时,第一压缩腔室51的吸入气体和压缩冲程已经进行了半个冲程。
29.图5b:当转轴31旋转时,第一压缩腔室51中的压力变得高于排出压力,排出过程开始。
30.图5c:第一压缩腔室51的排放过程结束,同时,第二压缩腔室52的吸入气体和压缩冲程已经进行了半个冲程。
31.图5d:当转轴31旋转时,第二压缩腔室52中的压力变得高于排出压力,排出过程开始。
32.由图5可见,当转子41围绕外气缸21内的中心线公转时,转子41亦同时围绕自身的轴线转动,同时转子41通过滑块沿着叶片23的外表面往复滑动配合自身的转动。转轴31转动转子41,接着转子41驱动圆弧滑块42,转子41的外表面、气缸的整个内表面和两个端盖10构成个封闭的空间,这个空间即压缩机的第一压缩腔室51;转子41的内表面、内气缸22的整个外表面和端盖10构成个封闭的空间,这个空间即压缩机的第二压缩腔室52;
33.第一压缩腔室51和第二压缩腔室52的外貌看起来呈月牙状,中部的叶片23将腔室分隔成两个腔,进气腔和压缩腔。随着转子41的转动,进气腔的体积增大而压缩腔的体积则缩小。进气口和排气口分别设置在外气缸21与内气缸22和转子41上。当转子41转动时,外界新鲜空气被连续地吸入进气腔内,且过程贯穿整个循坏故气流的速度低缓:而压缩腔室内的空气被压缩其压力增加,当气体压力达到预定限值时,气体推开压力阀并冲出排到外部的单元,因此排气过程是间歇性的,从而形成气体的压缩。
34.与传统旋转空气压缩机相比,本发明压缩机的最显著特点是,充分利用转子41的内部空间作为内部工作容积。叶片23连接并固定在外气缸21和内气缸22上,滑动配合位于转子41和叶片23之间,以帮助转子41旋转时滑动,形成旋转运动,因此,本发明压缩机具有两个压缩腔室。本发明压缩机的空气压缩效率比传统旋转压缩机有提高,压缩机能耗得到降低,转换效率提高。
35.进一步的,出气口一63和出气口二64可以通过单向压力气阀或弹簧阀连接气缸内腔,优选单向压力气阀。
36.叶片23中间设有空腔用于连接外气缸21和内气缸22内部的腔体,同时叶片23还对内气缸22起到支持作用;叶片23贯穿转子41侧壁,叶片23两侧面与转子41构成滑动配合,如图6所示,滑动配合优选圆弧滑块42,圆弧滑块42平面侧与叶片23表面形成滑动配合,圆弧滑块42的曲面侧与转子41侧壁曲面形成滑动配合。
37.优选的,如图6所示,圆弧滑块42表面开设有储油槽421,通过储油槽421储存的润滑油,使转子41侧壁与叶片23的滑动和与转子41滑槽412的滑动平滑性和密封性更好,储油
槽421设置有多种方式,优先将储油槽421沿圆弧滑块42纵向进行平行设置。
38.方案中的转轴31也可以直接与转子41连接,转轴31和转子41两者一体成型,他们之间不设置转轮32,但这样不利于转子41磨损后的维修更换。
39.优选的,转轴31和转子41之间安装转轮32,转轮32的外侧面321连接环形转子41向内凸起端内侧面411;转轮32端面和转子41凸起端端面共同贴靠内气缸22的一侧的端面,转轮32与转子41可拆卸连接,便于转子41的维修更换。
40.如图5所示,转子41的转动形成第一压缩腔室51压缩冲程与第二压缩腔室52压缩冲程,当第一压缩腔室51压缩冲程与第二压缩腔室52压缩冲程相位相差180
°
时,此时两冲程的衔接最好,压缩气体生成比例大。
41.方案中,转轴31贯穿端盖10,转轴31一端连接驱动轮70,转轴31、轴承与端盖10之间安装有油封、和尘封,油封和尘封可以使气缸内部保持一个封闭的腔体,同时保护轴承;转轴31与转子41之间可以通过转轮32连接,转轮32与转轴31连接有多种方式,可以一体成型也可以分体式连接,优选一体成型结构,转轮32与转轴31连接更加牢固不易松动损坏。
42.外气缸21内腔的轴线与转轴31的轴线共线;所述转子41的轴线与转轮32的轴线共线。轴线共线有利于外气缸21内腔面与转子41外壁和转子41的内壁与内气缸22外壁贴合度,各分割腔室的密封性更好。
43.第一进气口设置在外气缸21上也可以设置在端盖10上,同理第二进气口可以设置在转子41上也可以设置在端盖10上,其与出气口应分设在叶片23两侧。
44.方案中,叶片23与外气缸21和内气缸22一体设计,可以更好的保证叶片23与外气缸21内壁和内气缸22外壁的密封紧固连接,叶片23的两个侧端与端盖10、转子41和转轮32的端面密封紧固连接。外气缸21、内气缸22、叶片23和端盖10、转子41和转轮32相互紧密配合,压缩机具有更少的泄漏路径。
45.需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
46.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
47.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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