一种螺杆压缩机滑阀机构及其工作过程的制作方法

1.本发明涉及一种螺杆压缩机滑阀机构及其工作过程，属于螺杆式压缩机中的一个部件。


背景技术：

2.螺杆式压缩机在实际应用中，有时需要具备容量调节或压比调节的功能。当压缩机由固定转速的驱动机（如定频电机）驱动时，可利用容量调节滑阀通过缩短转子腔有效包覆长度实现压缩机容积流量的调节。当压缩机需要进行压比/内容积比调节时，可利用内容积比调节滑阀通过移动滑阀改变排气孔口排气时间节点实现压缩机内容积比的调节。
3.出于机加工工艺方面的考量，滑阀及滑阀腔做成圆柱形截面为优选方案，所以目前常用的滑阀与滑阀腔的接触面为正圆柱形回转面，但这种结构需要一个定位键以防止滑阀在滑阀腔内出现沿圆柱轴线的偏转，这个定位键通常由螺钉进行轴向限位和紧固，定位键的左右限位则依靠定位键槽与定位键之间的宽度公差保证，如图1所示。目前对滑阀进行限位的结构较为复杂，实际加工难度大，且涉及多个主体结构件，配合精度差。
4.如图1所示的现有技术中，定位键由螺钉进行轴向限位和紧固，在实际生产过程中，对于本领域技术人员众所周知的是，螺钉和定位键之间的装配是间隙配合，不能采用过盈配合，否则会导致实际生产过程中定位键无法完成安装的情况。就是因为螺钉和定位键之间的装配是间隙配合，这就导致定位键存在上下活动的小间隙（这是由于间隙配合所导致的小间隙，间隙是非常小的），间隙配合的装配关系所产生的小间隙，在机械领域非常普遍，这点小间隙在其他行业中对机械设备的品质所产生的影响是忽略不计的，但是在用于压缩气体的高压设备而言，这样的小间隙足以大大降低设备的性能和品质。在压缩机中，正是由于定位键存在上下活动的这点小间隙，从而使得滑阀也存在上下活动的小间隙，如果滑阀和转子之间没有间隙，或者间隙很小，滑阀在机体滑阀腔中受到气体力的作用，会向转子所在方向移动，当滑阀触碰到转子时，就会造成刮擦甚至卡机。所以，为了避免滑阀的缺圆与运动（旋转）中的转子发生刮擦，通常采用增大滑阀的缺圆与转子之间的间隙的方式，从而避免刮擦。但由于滑阀处于压缩过程中的高压侧，增加此处的间隙，虽然间隙很小，但毕竟是高压的压缩气体，就难以达到良好的密封效果，压缩气体会造成较大的泄漏。压缩机生产厂家为了解决上述问题，通过不断地齿形优化，从而减少泄漏三角形面积和接触线长度以减少压缩气体的泄漏，大大增加了压缩机的结构复杂程度，但是此处间隙所造成的高压气体泄漏量依旧较大，毕竟压缩机内部是远高于大气压的高压气体。
5.总之，现有技术中，在确保对滑阀具有良好定位功能的前提下，即便采用复杂的结构，也无法实现滑阀的缺圆和转子之间具有良好的密封效果，这是人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。也就是说，现有技术中，在确保对滑阀具有良好定位功能的前提下，无论采用简单的结构改进，还是采用复杂的结构改进，均无法实现滑阀的缺圆和转子之间具有良好的密封效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简单，设计合理，配合精度高，能对滑阀进行有效限位的螺杆压缩机滑阀机构及其工作过程。
7.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该螺杆压缩机滑阀机构包括滑阀、滑阀杆和活塞，所述滑阀杆的两端分别连接在滑阀和活塞上，所述滑阀安装在螺杆压缩机机体的滑阀腔中，其结构特点在于：还包括滑阀定位键和滑阀托盘，所述滑阀的底部设置有键槽，所述键槽沿滑阀的轴线方向排布，所述螺杆压缩机机体的端面设置有用于容纳滑阀定位键的缺口，该缺口和螺杆压缩机机体的滑阀腔连通，所述滑阀定位键的顶部设置有用于对滑阀进行导向和限位的导向限位条，该滑阀定位键置于螺杆压缩机机体的缺口中，所述滑阀定位键上的导向限位条和滑阀上的键槽配合；所述滑阀托盘固定在螺杆压缩机机体的端面，该滑阀托盘顶住滑阀定位键的外端面，所述滑阀托盘和滑阀配合。
8.作为优选，本发明所述滑阀托盘通过螺丝固定在螺杆压缩机机体的端面。
9.作为优选，本发明所述滑阀上的键槽的数量为一条。
10.一种螺杆压缩机滑阀机构的工作过程，具体如下：当压力作用于活塞时，活塞带动滑阀杆来控制滑阀的移动；滑阀移动时，滑阀的位置改变，从而改变转子的有效工作段长度，进而改变螺杆压缩机的排气量；或者改变排气孔口的位置，进而改变螺杆压缩机的内容积比；其特点在于：所述滑阀定位键直接嵌在位于螺杆压缩机机体端面的用于容纳滑阀定位键的缺口中，滑阀定位键共有六个自由度，其中，滑阀定位键的四个自由度被螺杆压缩机机体端面的缺口进行精准定位，滑阀定位键剩余的一个自由度被滑阀托盘精准定位，滑阀定位键剩余的另一个自由度被滑阀精准定位，将滑阀定位键的六个自由度均受到精准的约束，从而对滑阀进行导向作用。
11.作为优选，本发明运行时，滑阀底部的键槽空间处于吸气压力（低压），使得气体力合力始终将滑阀压紧在滑阀腔内，滑阀不会向转子所在方向移动。确保滑阀的缺圆与转子间的间隙尽可能的最小，从而大大减少甚至规避此处的高压气体泄漏，并提升压缩过程中的容积效率与等熵效率。
12.作为优选，本发明运行时，滑阀定位键上下可浮动式安装在螺杆压缩机机体端面的用于容纳滑阀定位键的缺口中，滑阀定位键的顶部在滑阀的键槽中，滑阀定位键上下可浮动的浮动范围是极小的，上下浮动的范围用于减小滑阀定位键和滑阀的键槽之间的摩擦力，用于减小摩擦力而设计出上下可浮动的极小的浮动范围，这个极小的浮动范围的具体数值范围对于本领域技术人员而言，是清楚的。滑阀定位键没有被滑阀完全固定压牢，有一定的可浮动空间，实际运行过程中，可以进行一定的浮动（当然，这个浮动范围是非常小的，远远小于现有技术中螺钉和定位键之间的间隙配合的数值），以减少滑阀定位键和滑阀键槽的摩擦力，从而增加机构整体的可靠性。值得说明的是，虽然滑阀定位键上下可浮动，但是由于滑阀定位键上下可浮动的浮动范围是极小的，滑阀定位键的六个自由度依旧是精准的被定位的，这对于本领域技术人员而言是容易理解的。
13.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构设计合理，通过滑阀、滑阀定位键和滑阀托盘就可以实现对滑阀的限位和导向，结构极其简单，无需多余的紧固件，且滑阀定位键的六个自由度均受到约束，结构精简，性能可靠。消除了滑阀底部的高压键槽空间，使得滑阀所受气体力始终保持将滑阀压紧在滑阀腔内，不会出现滑阀上抬的现象。滑阀
托盘作为滑阀腔的沿伸，当滑阀撤出滑阀腔较长一段距离时，滑阀依旧能被支撑。
14.使用本发明之后，由于设计上使滑阀底部的键槽空间处于吸气压力（低压），使得气体力合力始终将滑阀压紧在滑阀腔内，不可能向转子移动。因此可以在机械上，使滑阀的缺圆与转子间的间隙尽可能的最小，从而减少此处的气体泄漏，并提升压缩过程中的容积效率与等熵效率。此结构简洁，加工时机体和滑阀托盘单独加工；装配时无需多余紧固件，且无需调整滑阀定位键安装间隙，便可使滑阀定位键的六个自由度均受到约束，从而对滑阀进行导向作用。整体结构精简、可靠。滑阀定位键在键槽中，没有被完全固定压牢，有一定的可浮动空间，实际运行过程中，可以进行一定的浮动，以减少滑阀定位键和滑阀键槽的摩擦力，从而增加机构的可靠性。
15.本发明虽然结构极其简单，但是非常巧妙的解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，且克服了本领域技术人员必须采用螺钉等紧固件对定位键进行轴向限位和紧固的技术偏见。在实际生产和销售中，本发明通过对滑阀定位键的轴向限位结构进行改进，采用极其简单的轴向限位结构的改进而达到滑阀的缺圆和转子之间特别好的密封效果，在现实生活中，通过极其简单的结构改进就能获得良好的技术效果的技术方案，容易在商业上获得成功；更何况本发明解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，就更加能够在商业上获得成功。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和/或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是现有技术的结构示意图。
18.图2是本发明实施例中螺杆压缩机滑阀机构的结构示意图，该图中，滑阀全部位于螺杆压缩机机体的滑阀腔内。
19.图3是本发明实施例中螺杆压缩机滑阀机构的结构示意图，该图中，滑阀的一部分位于螺杆压缩机机体的滑阀腔外，这部分滑阀由滑阀托盘支撑着。
20.图4是本发明实施例中滑阀、滑阀定位键、滑阀托盘、转子和螺杆压缩机机体之间的结构示意图。
21.图5是本发明实施例中螺杆压缩机滑阀机构的立体结构示意图。
22.图6是图5中去掉滑阀之后的结构示意图。
23.图7是本发明实施例中滑阀的放大结构示意图。
24.图中：1-滑阀；11-键槽；12-缺圆；2-滑阀杆；3-活塞；4-滑阀定位键；41-导向限位条；5-滑阀托盘；6-排气孔口；7-转子；8-螺杆压缩机机体；9-滑阀腔；10-转子腔。
具体实施方式
25.下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
26.实施例
27.参见图2至图7，本实施例中的螺杆压缩机滑阀机构包括滑阀1、滑阀杆2、活塞3、滑阀定位键4和滑阀托盘5。
28.在螺杆压缩机机体8中设置有滑阀腔9和转子腔10，滑阀腔9和转子腔10之间通过排气孔口6连通，转子7安装在螺杆压缩机机体8的转子腔10内。
29.本实施例中的滑阀杆2的两端分别连接在滑阀1和活塞3上，即滑阀杆2的一端和滑阀1固定，滑阀杆2的另一端和活塞3固定。滑阀1的主体呈圆柱形结构，滑阀1安装在螺杆压缩机机体8的滑阀腔9中，滑阀1的底部设置有键槽11，键槽11沿滑阀1的轴线方向排布，键槽11的数量为一条。
30.本实施例中的螺杆压缩机机体8的端面设置有用于容纳滑阀定位键4的缺口，缺口的形状为长方体，该缺口和螺杆压缩机机体8的滑阀腔9连通。滑阀定位键4的形状和大小均与缺口相匹配，滑阀定位键4的主体也是一个长方体，滑阀定位键4的顶部设置有导向限位条41，该导向限位条41用于对滑阀1的滑动进行导向和限位，滑阀定位键4置于螺杆压缩机机体8的缺口中，滑阀定位键4上的导向限位条41和滑阀1上的键槽11配合，导向限位条41位于键槽11内，滑阀定位键4的顶面和滑阀1的底面接触，当滑阀1滑动时，滑阀1底部的键槽11沿着滑阀定位键4顶部的导向限位条41滑动，滑阀定位键4的外端面和螺杆压缩机机体8的外端面齐平，滑阀定位键4上的其余四个面分别与螺杆压缩机机体8端面上的长方体状的缺口中的相对应的四个面接触。
31.本实施例中的滑阀托盘5通过螺丝固定在螺杆压缩机机体8的端面，该滑阀托盘5顶住滑阀定位键4的外端面，这样一来滑阀定位键4的六个自由度均受到约束，通过滑阀定位键4上的导向限位条41，对滑阀1的滑动进行精准的限位，可见，仅需滑阀1、滑阀定位键4和滑阀托盘5的极简结构，无需多余紧固件，就实现了对滑阀1滑动的精准控制，结构精简、可靠。
32.本实施例中的滑阀托盘5和滑阀1配合，当滑阀1撤出滑阀腔9较长一段距离时，撤出滑阀腔9的那部分滑阀1就会架在滑阀托盘5上，即滑阀1依旧能被支撑，提升了滑阀1的性能。
33.本实施例中的螺杆压缩机滑阀机构的工作过程如下：当压力作用于活塞3时，活塞3带动滑阀杆2来控制滑阀1的移动；滑阀1移动时，滑阀1的位置改变，从而改变转子7的有效工作段长度，进而改变螺杆压缩机的排气量；或者改变排气孔口6的位置，进而改变螺杆压缩机的内容积比。滑阀定位键4直接嵌在位于螺杆压缩机机体8端面的用于容纳滑阀定位键4的缺口中，滑阀定位键4共有六个自由度，其中，滑阀定位键4的四个自由度被螺杆压缩机机体8端面的缺口进行精准定位，滑阀定位键4剩余的一个自由度被滑阀托盘5精准定位，滑阀定位键4剩余的另一个自由度被滑阀1精准定位，将滑阀定位键4的六个自由度均受到精准的约束，从而对滑阀1进行导向作用。滑阀1底部的键槽11空间处于吸气压力（低压），使得气体力合力始终将滑阀1压紧在滑阀腔9内，滑阀1不会向转子所在方向移动。确保滑阀1的缺圆12与转子7间的间隙尽可能的最小，从而大大减少甚至规避此处的高压气体泄漏，并提升压缩过程中的容积效率与等熵效率。
34.为了减少滑阀定位键4和键槽11之间的摩擦力，本发明可以将滑阀定位键4上下可浮动式的安装在螺杆压缩机机体8端面的用于容纳滑阀定位键4的缺口中，滑阀定位键4的顶部在滑阀1的键槽11中，滑阀定位键4上下可浮动的浮动范围是极小的，上下浮动的范围
用于减小滑阀定位键4和滑阀1的键槽11之间的摩擦力，从而增加机构整体的可靠性。
35.本实施例中的滑阀定位键4由螺杆压缩机机体8和滑阀托盘5进行限位，从而对滑阀1进行导向。由于滑阀1底部的键槽11空间内压力约等于低压，使得滑阀1所受各气体力的合力方向向下，并始终保持，从而将滑阀1压紧在滑阀腔9的底部，不会产生上抬。消除了滑阀1底部的高压键槽空间，使得滑阀1所受气体力始终保持将滑阀1压紧在滑阀腔9内。
36.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。