專利名稱：一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構的制作方法
技術領域：
一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構技術領域[0001]本實用新型涉及一種鉸鏈密封結構，特別是一種用于球形壓縮機活塞與轉盤相 連接的鉸鏈結構的密封。
背景技術：
[0002]專利號是ZL03114505.1、專利名稱是《一種用于壓縮機的變?nèi)菔綑C構》的中國 專利中公開了一種新型的容積式壓縮機，其具有無進排氣閥、運動件少、振動小、機械 效率高、密封可靠等優(yōu)點。[0003]但在該專利中活塞與轉盤連接鉸鏈結構的設計存在實施缺陷。在中國專利 ZL03114505.1中，一種結構為活塞銷座與轉盤銷座相匹配，并由中心銷連在一起形成柱 面鉸鏈連接，這種結構中兩個銷座中間形成一半圓柱凹槽，這種結構不適合大規(guī)模工業(yè) 化生產(chǎn)，并且精度難以保證，從而影響密封效率，這會使整機的性能受到影響；另一種 結構沒有中心銷，在轉盤上形成的開口小于180度的“C”型鉸鏈柱套與在活塞上形成的“Ω”型圓柱轉軸形成柱面鉸鏈連接，起到一定的鉸鏈連接作用，但這種結構受力能力 差，在缸內(nèi)有高壓氣時很容易產(chǎn)生變形，使密封作用失效并會導致其它部位機械摩擦增 大。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型的目的就是在中國專利ZL03114505.1的基礎上，設計出一種用于球 形壓縮機的帶有新型鉸鏈密封結構，以克服中國專利03114505.1的缺陷，使密封更可靠 也適合大規(guī)模生產(chǎn)，從而提高整機性能。[0005]本實用新型的技術方案是，一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機 構，其特征是球形壓縮機的中心銷、轉盤銷座與活塞銷座之間形成的柱面鉸鏈，在形 成柱面鉸鏈的銷座上的凹槽內(nèi)設置一鑲塊，該鑲塊位于凹槽底部，其形狀為中間薄兩側 厚的扇形塊結構，并與凹槽及與半圓柱凹槽相對應的半圓柱突起的外圓柱面面形狀相適 配并分別形成密封動配合。[0006]所述鑲塊的內(nèi)圓柱面與形成柱面鉸鏈的銷座上的半圓柱凸起的外圓柱面相匹 配，形成密封動配合；鑲塊的兩端面為平面，與凹槽的兩側壁形成密封動配合；鑲塊的 頂面的形狀與凹槽底面形狀相適配并形成密封動配合；鑲塊的兩側面為平面，鑲塊裝入 凹槽后其兩側面與凹槽的兩端側頂面平齊；當在柱面鉸鏈兩側形成的交替壓縮的工作室 的一側處于高壓狀態(tài)時，鑲塊位于該工作室的側面受壓，而使鑲塊向低壓側有一微小相 對移動，從而使鑲塊與凹槽底面和半圓柱凸起的圓柱面靠近高壓側的間隙減小，起到高 壓側間隙自動減小，而且壓力越大間隙越小。[0007]所述鑲塊凸起的頂面為圓弧面，與之相配的柱面鉸鏈的銷座上的凹槽底面也為 圓弧面。[0008]所述鑲塊的頂面為平面，與之相配的柱面鉸鏈的銷座上的凹槽底面也為平面。[0009]根據(jù)中心銷、活塞銷座與轉盤銷座形成柱面鉸鏈的具體結構，所述鑲塊可以位 于活塞銷座的凹槽中，也可以位于轉盤銷座的凹槽中。[0010]本實用新型的優(yōu)點[0011](1)利用交替變化的缸內(nèi)壓力為能量源，通過鑲塊的位移使柱面鉸鏈的靠近高壓 側徑向間隙自動變小，而且壓差越大，密封越可靠，可稱為間隙自動補償結構；[0012](2)從結構設計上保證了大規(guī)模制造的可行性，如圖9中雙點畫線就是旋轉刀具 的示意位置；[0013](3)由于設計了間隙自動補償結構，可使鉸鏈結構中間部分的徑向配合制造精度 大幅下降，降低了制造難度和制造成本；[0014](4)由于實際運轉中，活塞相對于轉盤的擺動速度通常都不會超過主軸轉速的 20%,而且是形成的兩個工作腔交替壓縮，潤滑條件能保證各部位有油膜，所以鑲塊處 不會產(chǎn)生表面摩擦帶來的高能耗及損壞；[0015](5)由于鑲塊的移動量非常小，而且是交替錯動，又有油膜存在于各間隙中，所 以不會產(chǎn)生沖擊噪音和損壞。


[0016]圖1 :結構剖面圖；[0017]圖2:機殼剖面圖；[0018]圖3 圖2中A-A剖面圖；[0019]圖4:轉盤主視圖；[0020]圖5:圖4所示轉盤左視圖[0021]圖6:圖4所示轉盤俯視圖；[0022]圖7 活塞與鑲塊組合體主視圖；[0023]圖8:圖7所示的活塞與鑲塊組合體左視圖；[0024]圖9 活塞主視圖；[0025]圖10:圖9所示的活塞左視圖；[0026]圖11 鑲塊主視圖；[0027]圖12:圖11所示的鑲塊俯視圖；[0028]圖13 柱面鉸鏈密封結構放大圖；[0029]圖14:另一種實施方式的活塞與鑲塊組合體結構示意圖。[0030]圖中1-活塞；2-缸蓋；3-氣道；4-V1工作室；5_連接螺釘；6-主軸； 7-主軸支架；8-轉盤；9-缸體；10-中心銷；11-V2工作室；12-排氣通道；13-進氣 通道；14-鑲塊。
具體實施方式
[0031]圖1為本實用新型的球形壓縮機實施例結構剖面圖，該球形壓縮機包括缸體9、 缸蓋2、活塞1、鑲塊14、轉盤8、主軸6、主軸支架7和中心銷10，缸體9和缸蓋2通 過連接螺釘5相連形成一個球形內(nèi)腔；如圖9、圖10所示，活塞1具有球形頂面、從球 形頂面中央伸出一活塞軸、兩個成一定角度的側面、氣道3和在活塞1兩側面下部形成的4活塞銷座，活塞銷座為半圓柱結構，半圓柱的中部有凹槽，在其軸線方向上有貫通的銷 孔；缸蓋2上設有與活塞軸相配的軸孔，活塞1可繞活塞軸在軸孔中自由轉動，活塞球形 頂面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并形成密封動配合；[0032]轉盤8的結構如圖4、圖5、圖6所示，轉盤8的下端面中心伸出一轉盤軸，轉盤 8的上部和下端面之間的外周面為轉盤球面，轉盤球面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并緊貼 球形內(nèi)腔形成密封動配合；在轉盤8的上部與活塞銷座相對應有一轉盤銷座，轉盤銷座 的兩端為半圓柱凹槽，中部為凸起的半圓柱；[0033]中心銷10插入活塞銷座和轉盤銷座，主軸支架7與缸體9通過連接螺釘5相連， 為主軸6的旋轉提供支撐，主軸6的一端為偏心斜孔，偏心斜孔位于缸體9內(nèi)與轉盤軸相 連，另一端與動力機構相連，為壓縮機變?nèi)萏峁﹦恿?；上述活塞軸和轉盤軸及主軸6的 軸線都通過球形內(nèi)腔的球心，并且活塞軸和轉盤軸的軸線與主軸6的軸線形成相同的夾 角α ；中心銷10插入活塞1的活塞銷座和轉盤8的轉盤銷座的銷孔形成柱面鉸鏈，活塞 1與轉盤8通過柱面鉸鏈形成密封動連接，并把轉盤8的上端面與球形內(nèi)腔形成的半球形 空腔分割成Vl工作室4和V2工作室11 ；[0034]鑲塊14如圖11、圖12所示，鑲塊14為兩側厚中間薄的扇形塊結構，鑲嵌在活 塞1的活塞銷座中部凹槽中，其內(nèi)圓柱面形狀與轉盤8凸起的半圓柱面形狀相適配形成密 封動配合，其凸起的頂面為與活塞1的活塞銷座凹槽底面相適配的外圓柱面，鑲塊14的 兩側面與活塞楔形面平齊，鑲塊14的兩端面與活塞銷座中部凹槽的兩側壁形成密封動配 合；活塞1與鑲塊14組合形成球形壓縮機的活塞，活塞與鑲塊形成組合體結構如圖7、 圖8所示；[0035]圖13是柱面鉸鏈密封結構放大圖，球形壓縮機的中心銷10、轉盤8與活塞1 之間形成的柱面鉸鏈，在形成柱面鉸鏈的活塞銷座上的中部凹槽內(nèi)設置一鑲塊14，該鑲 塊14位于活塞1的活塞銷座的凹槽底部，其形狀為中間薄兩側厚的扇形塊結構，并與凹 槽及與凹槽相對應的半圓柱突起的外圓柱面的形狀相適配并可分別形成密封動配合；鑲 塊14的內(nèi)圓柱面與形成柱面鉸鏈的轉盤銷座上的凸起的半圓柱面相匹配，形成密封動配 合；鑲塊14的兩端面為平面，與活塞銷座凹槽的兩側壁形成密封動配合；鑲塊14的凸 起頂面的形狀與活塞銷座的凹槽底面形狀相適配并形成密封動配合，卒實施例中鑲塊14 的頂面為圓弧面，與之相配的活塞銷座的凹槽底面也為圓弧面，利于旋轉刀具的切削， 有利于大規(guī)模制造，如圖9中雙點畫線就是旋轉切削刀具的示意位置；鑲塊14的兩側面 為平面，鑲塊14裝入活塞銷座的凹槽后其兩側面與凹槽的兩端側頂面即活塞1的楔形平 面相平齊；當在柱面鉸鏈兩側形成的交替壓縮的工作室的一側處于高壓狀態(tài)時，如當在 圖中Vl工作室4處于壓力高壓狀態(tài)，V2工作室11處于較低壓力狀態(tài)時，Vl工作室4內(nèi) 的工質就要通過各種間隙向低壓的V2工作室11中泄漏，但由于此時鑲塊14位于Vl工 作室4的側面受壓，而使鑲塊14向低壓側有一微小相對移動，由于鑲塊14為兩側厚中間 薄的結構，所以圖中活塞1上的A部位和轉盤8上的B部位就會阻止鑲塊的移動，微小 移動使該兩處的間隙變?yōu)樽钚?；當V2工作室11處于高壓狀態(tài)時，有對應的相同效應。 Vl工作室4和V2工作室11壓力交替變化，鑲塊14也交替地從高壓室向低壓室有微小移 動，起到高壓側鉸鏈中部徑向密封間隙自動減小的作用，而且壓力越大間隙越小，起到 阻止工質從高壓室向低壓室泄漏。[0036]主軸6轉動時驅動轉盤8，轉盤8帶動活塞1運動(圖中主軸6的轉向是從缸蓋 2看主軸6作順時針轉動)；活塞1的運動是唯一的繞自身軸線的轉動，轉盤8的運動是 有兩種運動的合成一是繞自身軸線的轉動，另一是其軸線始終通過球形缸的球心，并 在以球形缸的球心為頂點、錐角為2α、軸線與主軸6的軸線重合的虛擬錐體表面周向移 動(即轉盤8的軸線掃過上述錐體的錐面)，移動的周期與主軸6旋轉的周期同步；以上 空間機構的運動都是旋轉性質的運動，故沒有高振動運動件，這種空間運動的合成結果 為活塞1和轉盤8有一周期性的相對擺動，擺動的周期為主軸旋轉周期的一倍，擺動的 幅度為4 α ；利用這種相對擺動作為容積變化的基本運動要素，形成壓力交替變化的Vl 工作室4和V2工作室11，在活塞1上設置有氣道3，在缸蓋2的內(nèi)球面上設置有進氣通 道12和排氣通道13，其結構如圖2、圖3所示，利用活塞1的旋轉以及活塞1的球形表 面與缸蓋2的球形缸內(nèi)表面的配合，作為所有進排氣口打開、關閉的基本運動要素，通 過氣道3與進氣通道12和排氣通道13的通斷實現(xiàn)進氣和排氣控制。[0037]卒實施例中鑲塊14是作為活塞1的鑲塊，實際中也可以根據(jù)活塞與轉盤的活塞 銷座的結構，在轉盤銷座的中部設置凹槽，在該凹槽中設置鑲塊。根據(jù)中心銷、活塞銷 座與轉盤銷座形成柱面鉸鏈的具體結構，所述鑲塊可以位于活塞銷座的凹槽中，也可以 位于轉盤銷座的凹槽中。[0038]實際中，還可以設計出另一種結構形式的鑲塊，如圖14所示，鑲塊的頂面設計 為平面，與之相配合的活塞銷座凹槽的底面也是平面，并且形成密封動配合，這樣方便 選擇加工方法，制造難度下降。[0039]在有些情況下，也可以將鑲塊固定于凹槽中，靠鑲塊及與鑲塊接觸的配合面的 精度配合，達到密封效果。
權利要求1.一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構，其特征是球形壓縮機的中 心銷、轉盤銷座與活塞銷座之間形成的柱面鉸鏈，在形成柱面鉸鏈的銷座上的凹槽內(nèi)設 置一鑲塊，該鑲塊位于凹槽底部，其形狀為中間薄兩側厚的扇形塊結構，并與凹槽及與 凹槽相對應的半圓柱突起的外圓柱面的形狀相適配并分別形成密封動配合。
2.—種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構，其特征是所述鑲塊的內(nèi)圓 柱面與形成柱面鉸鏈的銷座上的半圓柱凸起的外圓柱面相匹配，形成密封動配合；鑲塊 的兩端面為平面，與凹槽的兩側壁形成密封動配合；鑲塊的頂面的形狀與凹槽底面形狀 相適配并形成密封動配合；鑲塊的兩側面為平面，鑲塊裝入凹槽后其兩側面與凹槽的兩 端側頂面平齊；當在柱面鉸鏈兩側形成的交替壓縮的工作室的一側處于高壓狀態(tài)時，鑲 塊位于該工作室的側面受壓，而使鑲塊向低壓側有一微小相對移動，從而使鑲塊與凹槽 底面和半圓柱凸起的圓柱面靠近高壓側的間隙減小，而且壓力越大間隙越小。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構，其特征 是所述鑲塊的頂面為凸起的圓弧面，與之相配的柱面鉸鏈的銷座上的凹槽底面也為圓 弧面。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構，其特征 是所述鑲塊的頂面為平面，與之相配的柱面鉸鏈的銷座上的凹槽底面也為平面。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構，其特征 是根據(jù)中心銷、活塞銷座與轉盤銷座形成柱面鉸鏈的具體結構，所述鑲塊可以位于活 塞銷座的凹槽中，也可以位于轉盤銷座的凹槽中。
專利摘要本實用新型是在中國專利ZL03114505.1的基礎上，設計出一種用于球形壓縮機的鉸鏈密封間隙自動補償機構，球形壓縮機的中心銷、轉盤銷座與活塞銷座之間形成的柱面鉸鏈，在形成柱面鉸鏈的銷座上的凹槽內(nèi)設置一鑲塊，鑲塊的形狀為兩側厚中間薄的扇形塊結構，鑲塊位于凹槽底部，鑲塊的形狀與凹槽、形成柱面鉸鏈的銷座上的半圓柱凸起的外圓柱面的形狀相適配并分別形成密封動配合；當在柱面鉸鏈兩側形成的交替壓縮的工作室的一側處于高壓狀態(tài)時，鑲塊位于該工作室的側面受壓，使鑲塊向低壓側有一微小相對移動，從而使鑲塊與凹槽底面和半圓柱凸起的圓柱面的靠近高壓側的間隙減小，而且壓力越大間隙越小。
文檔編號F04C29/00GK201810554SQ20102050661
公開日2011年4月27日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權日2010年8月26日
發(fā)明者王夢瑩, 王陸一 申請人:馬麗莉