一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置制造方法
【專利摘要】一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，用于抽氣及氣體壓縮，并提高抽氣及氣體壓縮效率。本發(fā)明通過轉(zhuǎn)子部（5）轉(zhuǎn)動，帶動E形狀活塞轉(zhuǎn)動?；钊谘剞D(zhuǎn)動軸（12）中心轉(zhuǎn)動過程中的不同角度受定子部上凸輪柱體（11）柱面形狀的制約，該制約加上彈簧孔（8）內(nèi)的彈簧二者共同作用，使活塞在轉(zhuǎn)動的同時沿轉(zhuǎn)動平面徑向的氣缸做往復運動，即可實現(xiàn)壓縮氣體或吸氣的目的。本發(fā)明具有低噪音、高效率、結(jié)構(gòu)簡單的特點，自帶有循環(huán)油路系統(tǒng)，無需外加油泵，性能穩(wěn)定、可靠，不易出故障，壓縮比大，只需改變電機轉(zhuǎn)動方向，即可實現(xiàn)壓縮或吸氣功能轉(zhuǎn)換，而且具有在動力電機負荷承載范圍內(nèi)增加獨立級數(shù)的優(yōu)點。
【專利說明】一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于抽氣及氣體壓縮機械設計【技術(shù)領域】，主要涉及一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在真空機械、制冷等【技術(shù)領域】中，抽氣機、氣體壓縮機在真空環(huán)境、室內(nèi)空調(diào)、汽車空調(diào)、冷庫、深冷環(huán)境的營造等領域已得到廣泛的應用，其真空機械壓縮機的種類已由單純的往復活塞式壓縮機發(fā)展成為滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺桿式壓縮機等等。而且隨著真空機械、制冷等【技術(shù)領域】的創(chuàng)新和發(fā)展，正朝著更加精密、易于制作、低噪音、高效率和高制冷量的方向發(fā)展。但目前在現(xiàn)有的機械抽氣裝置中，為了達到并實現(xiàn)高真空的效果和技術(shù)目的，則采用對多個獨立的真空泵進行多級串聯(lián)的方式，但實際使用中效率不高。而現(xiàn)有的氣體壓縮機在使用中的問題是，活塞式氣體壓縮機在使用中噪音比較大，滾動轉(zhuǎn)子式、渦旋式壓縮機壓力小，螺桿式壓縮機精度要求太高，不易加工并且價格昂貴。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的機械抽氣機、壓縮機不能實現(xiàn)一機兩用，也不能在動力電機負荷承載范圍內(nèi)無限增加獨立運行級數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明設計并公開了一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，該裝置既可以作為抽氣機使用，也可作為壓縮機使用。通過控制電機的旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)壓縮機、抽氣機功能的轉(zhuǎn)換，并可在動力電機負荷承載范圍內(nèi)無限增加獨立級數(shù)，并且具有低噪音、高效率、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的特點。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是:一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，主要是由定子部、轉(zhuǎn)子部、活塞部、自循環(huán)油路系統(tǒng)構(gòu)成；其中圓桶型定子外側(cè)壁、定子內(nèi)側(cè)壁及凸輪柱體、弧形氣槽、吸氣孔、排氣孔構(gòu)成了定子部；凸輪柱體安裝在與定子外側(cè)壁同心的定子內(nèi)側(cè)壁的圓心位置，凸輪柱體的柱面由離圓心位置近的小圓柱面、離圓心位置遠的大圓柱面以及大圓柱面與小圓柱面之間兩段過渡柱面四部分組成；大圓柱面和小圓柱面與轉(zhuǎn)子部上的傳動軸、定子部豎直中心線同軸；在定子內(nèi)側(cè)壁的左右兩側(cè)以定子內(nèi)側(cè)壁圓心位置為對稱軸分別設有兩段可使氣缸上的吸氣孔和排氣孔連通的上下弧形氣槽，每段弧形氣槽的長度是圓桶型定子內(nèi)側(cè)壁周長的四分之一至五分之一；由轉(zhuǎn)子、厚壁圓桶、圓桶上底面、氣缸、彈簧孔、傳動軸、轉(zhuǎn)子內(nèi)壁、轉(zhuǎn)子外壁構(gòu)成轉(zhuǎn)子部，轉(zhuǎn)子部設有四個工作單元，每一個工作單元都設有上氣缸、下氣缸、彈簧柱、彈簧孔和彈簧；轉(zhuǎn)子部的四個工作單元沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的平面方向互成90° ;傳動軸通過固定定子部與轉(zhuǎn)子部的法蘭和蓋子上的傳動軸孔與轉(zhuǎn)子連接，轉(zhuǎn)子外壁與定子內(nèi)側(cè)壁貼合在一起；厚壁圓桶桶體中心線、圓桶上底面中心線、傳動軸轉(zhuǎn)動中心線重合；上氣缸和下氣缸的中心線以及彈簧孔中心線沿厚壁圓桶徑向相互平行且與厚壁圓桶中心線垂直相交；上氣缸中心線和下氣缸中心線分別與所對應的上下弧形氣槽中心線在同一平面內(nèi)；活塞部由活塞柱、彈簧柱、活塞連桿構(gòu)成；活塞連桿將上下兩個活塞柱和中間的彈簧柱連接在一起，構(gòu)成E字形結(jié)構(gòu)的活塞；活塞柱的直徑與上下氣缸內(nèi)徑吻合，活塞在轉(zhuǎn)子部氣缸和定子部凸輪柱體共同推動作用下沿轉(zhuǎn)子徑向作遠離轉(zhuǎn)子中心線方向運動，實現(xiàn)排氣過程；活塞在轉(zhuǎn)子部氣缸和彈簧孔內(nèi)彈簧共同作用下沿轉(zhuǎn)子徑向作靠近轉(zhuǎn)子中心線運動，實現(xiàn)吸氣過程；活塞端面與定子內(nèi)側(cè)壁曲面平行；自循環(huán)油路系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)子外側(cè)壁上的上下兩個徑向供油孔作為油路循環(huán)的動力源，定子內(nèi)側(cè)壁的徑向與徑向供油孔旋轉(zhuǎn)平面高度一致的兩個橫向圓環(huán)形導油槽與需要潤滑部位的上下油路相連，定子部內(nèi)腔中的潤滑油液面高于兩個徑向供油孔。
[0005]本發(fā)明所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，具有低噪音、高效率、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的特點，通過控制電機的旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)壓縮機、抽氣機功能的轉(zhuǎn)換，且可以在動力電機負荷承載范圍內(nèi)無限增加獨立級數(shù)。該裝置可實現(xiàn)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周可完成多次吸氣、排氣過程，大大提高了工作效率，在軸向增加凸輪柱體并分級改變凸輪角度時，可實現(xiàn)壓縮機、抽氣機同時運行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中圖1的俯視圖；
圖3為本發(fā)明中定子部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明中定子部的俯視圖；
圖5為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子部的俯視圖；
圖7為本發(fā)明中活塞部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明中法蘭上傳動軸孔示意圖。
[0007]圖中:1、法蘭；2、定子外側(cè)壁；3、油路；4、弧形氣槽；5、轉(zhuǎn)子；6、活塞柱；7、上氣缸；8、彈簧孔；9、轉(zhuǎn)子內(nèi)壁；10、活塞連桿；11、凸輪柱體；12、傳動軸；13、徑向供油孔；14、彈簧柱；15、下氣缸；16、厚壁圓桶；17、傳動軸孔；18、蓋子；19、大圓柱面；20、小圓柱面；21、過渡柱面；22、定子內(nèi)側(cè)壁；23、導油槽；24、轉(zhuǎn)子外壁；25、活塞端面；26、圓桶上底面；27、吸氣孔；28、排氣孔。

【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實施方式如下:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，本發(fā)明所述一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，主要是由定子部、轉(zhuǎn)子部、活塞部、自循環(huán)油路系統(tǒng)構(gòu)成。其中圓桶型定子外側(cè)壁2、定子內(nèi)側(cè)壁22、凸輪柱體11、弧形氣槽4、吸氣孔27、排氣孔28構(gòu)成了定子部；凸輪柱體11安裝在與定子外側(cè)壁2同心的定子內(nèi)側(cè)壁22的圓心位置，凸輪柱體11的柱面由離圓心位置近的小圓柱面20、離圓心位置遠的大圓柱面19和大圓柱面19與小圓柱面20之間兩段過渡柱面21四部分組成，通過凸輪柱體11的四個柱面和彈簧的回復力共同作用限定活塞柱6的位置，實現(xiàn)活塞柱6的往復運動。大圓柱面19和小圓柱面20與轉(zhuǎn)子部的傳動軸12、定子部豎直中心線同軸。在定子內(nèi)側(cè)壁22左右兩側(cè)上，以定子內(nèi)側(cè)壁22的圓心位置為對稱軸分別設有上下兩段弧形氣槽4，通過弧形氣槽4使氣缸與吸氣孔27，氣缸與排氣孔28連通。每一段弧形氣槽的長度是圓桶形定子內(nèi)側(cè)壁22周長的四分之一至五分之一。由轉(zhuǎn)子5、厚壁圓桶16、圓桶上底面26、上氣缸7、下氣缸15、彈簧孔8、傳動軸12、轉(zhuǎn)子內(nèi)壁9、轉(zhuǎn)子外壁24構(gòu)成轉(zhuǎn)子部。轉(zhuǎn)子部設有四個工作單元，每一個工作單元都設有上氣缸7、下氣缸15和固定彈簧柱14的彈簧孔8。采用上下氣缸是為了保證活塞端面25與定子內(nèi)側(cè)壁22曲面始終保持平行并使上下氣缸在同時開始或結(jié)束吸氣或排氣過程時提高壓縮效率，中間彈簧孔8和彈簧柱14用于固定彈簧，由彈簧提供活塞柱6從氣缸中抽回的動力。轉(zhuǎn)子部的四個工作單元沿轉(zhuǎn)子5轉(zhuǎn)動的平面方向互成90°，以滿足當任意兩組相對的上氣缸7、下氣缸15處于吸氣、排氣過程中，另外兩組活塞分別處在凸輪柱體11的小圓柱面20和大圓柱面19上，沿轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)中心的徑向距離不變，使氣缸內(nèi)氣體體積不變，四個工作單元之間互不干擾。傳動軸12通過固定定子部與轉(zhuǎn)子部的法蘭I和蓋子18上的傳動軸孔17與轉(zhuǎn)子5連接。轉(zhuǎn)子外壁24與定子內(nèi)側(cè)壁22貼合在一起，厚壁圓桶16桶體中心線、圓桶上底面26中心線以及傳動軸12轉(zhuǎn)動中心線重合；上氣缸7和下氣缸15的中心線以及彈簧孔8中心線沿厚壁圓桶16徑向相互平行并與厚壁圓桶16中心線重合相交。上氣缸7中心線和下氣缸15中心線分別與所對應的上下弧形氣槽4中心線在同一平面內(nèi)?；钊坑苫钊?、彈簧柱14、活塞連桿10構(gòu)成。活塞連桿10將上下兩個活塞柱6和兩個活塞柱之間的彈簧柱14連接在一起，構(gòu)成E字型結(jié)構(gòu)的活塞；活塞柱6的直徑與上氣缸7和下氣缸15的內(nèi)徑吻合。活塞在轉(zhuǎn)子部氣缸和定子部凸輪柱體11共同推動作用下沿轉(zhuǎn)子5徑向作遠離轉(zhuǎn)子5中心線方向運動，實現(xiàn)排氣過程。活塞在轉(zhuǎn)子部氣缸和彈簧柱14上的彈簧共同作用下沿轉(zhuǎn)子5徑向作靠近轉(zhuǎn)子5中心線運動，實現(xiàn)吸氣過程，從而實現(xiàn)活塞柱6在氣缸內(nèi)的往復運行。上下兩個活塞柱6的設計技術(shù)方案可使每一個活塞柱6不會沿自身軸向轉(zhuǎn)動，以確?；钊嗣?5與定子內(nèi)側(cè)壁22曲面平行，排氣時氣缸內(nèi)不會殘留氣體，使吸氣時吸取氣體體積最大。自循環(huán)油路系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)子5、轉(zhuǎn)子外壁24上的兩個徑向供油孔13作為油路循環(huán)的動力源，定子內(nèi)側(cè)壁22上與徑向供油孔13旋轉(zhuǎn)平面高度一致的兩個橫向圓環(huán)形導油槽23與需潤滑部位的上下油路3相連接。定子部內(nèi)腔中的潤滑油液面高于兩個徑向供油孔13的位置，當轉(zhuǎn)子5轉(zhuǎn)動時，兩個徑向供油孔13中的潤滑油由于離心作用被高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子5甩至兩個導油槽23中。這時，轉(zhuǎn)子外壁24與定子內(nèi)側(cè)壁22貼合緊密，被甩出的潤滑油因具有很大的壓力而沿著導油槽23及與導油槽23相連的油路3運動。處于低位置的導油槽23通過油路3從凸輪柱體11底部運動至凸輪柱體11頂端。噴射出的潤滑油一部分沿著轉(zhuǎn)子圓盤下表面做離心運動至轉(zhuǎn)子部的厚壁圓桶16內(nèi)側(cè)壁，用以潤滑上氣缸7、下氣缸15和活塞柱6，另一部分可沿著凸輪柱體11外表面流動至側(cè)面作為凸輪柱體11和活塞柱6接觸面的潤滑劑。多余的潤滑油均可在重力作用下流到定子部底部，實現(xiàn)循環(huán)。本發(fā)明所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置的工作過程如下:就該裝置中的一個工作單元為例，當活塞離開大圓柱面19側(cè)面經(jīng)過過渡柱面21運動到小圓柱面20側(cè)面前這一過程中，活塞受到過渡柱面21的推力和彈簧彈力作用沿轉(zhuǎn)子部上氣缸7、下氣缸15軸向運動即向內(nèi)運動時，氣缸體積逐漸增大，氣缸內(nèi)氣壓減小，通過定子外側(cè)壁2上的吸氣孔27將外部氣體吸入，即吸氣過程。此后，活塞在轉(zhuǎn)子部上氣缸7、下氣缸15內(nèi)沿小圓柱面20側(cè)面作切向運動，這時活塞沿轉(zhuǎn)子部上氣缸7、下氣缸15軸向無位移，氣缸內(nèi)氣體體積保持不變。當活塞運動至另一段過渡柱面21時，活塞在轉(zhuǎn)子部氣缸和過渡柱面21側(cè)面的推力共同作用下沿轉(zhuǎn)子部上氣缸7、下氣缸15軸向向外運動，氣體體積逐漸減小,氣體內(nèi)氣壓增大,通過定子內(nèi)側(cè)壁22上的弧形氣槽4將氣體排出，即排氣過程。然后，活塞在轉(zhuǎn)子部上氣缸7、下氣缸15內(nèi)沿大圓柱面19運動，這時活塞沿轉(zhuǎn)子部上氣缸7、下氣缸15軸向無位移，氣缸內(nèi)氣體體積保持不變，如此循環(huán)就可將氣體逐步壓縮至高壓腔內(nèi)。由于本發(fā)明采用的是四個工作單元，轉(zhuǎn)子部的四個工作單元沿轉(zhuǎn)子5轉(zhuǎn)動的平面方向互成90°，當一個工作單元開始進入吸氣階段時，與之呈180°的工作單元開始進入排氣階段。前者吸氣結(jié)束，后者排氣結(jié)束。另外兩個工作單元則分別保持氣缸做切向運動，這樣轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)一周即可向高壓腔內(nèi)輸送四次氣體，提高氣體壓縮效率。
【權(quán)利要求】
1.一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:所述的聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置主要由定子部、轉(zhuǎn)子部、活塞部、自循環(huán)油路系統(tǒng)構(gòu)成；其中圓桶形定子外側(cè)壁(2)、定子內(nèi)側(cè)壁(22)、凸輪柱體(11)、弧形氣槽(4)構(gòu)成定子部；凸輪柱體(11)安裝在定子內(nèi)側(cè)壁(22)的圓心位置，凸輪柱體(11)的柱面是由離圓心位置近的小圓柱面(20)、離圓心位置遠的大圓柱面(19)和大圓柱面(19)與小圓柱面(20)之間的兩段過渡柱面(21)四部分組成；在定子內(nèi)側(cè)壁(22)上的左右兩側(cè)，以定子內(nèi)側(cè)壁(22)的圓心位置為對稱軸，分別設有上下兩段弧形氣槽(4);由轉(zhuǎn)子(5)、厚壁圓桶(16)、圓桶上底面(26)、上氣缸(7)、下氣缸(15)、彈簧孔(8)、傳動軸(12)、轉(zhuǎn)子內(nèi)壁(9)、轉(zhuǎn)子外壁(24)構(gòu)成轉(zhuǎn)子部；轉(zhuǎn)子部設有四個工作單元，每一個工作單兀都設有上氣缸(7)、下氣缸(15)和固定彈簧柱(14)的彈簧孔(8);傳動軸(12)通過法蘭(1)和蓋子(18)上的傳動軸孔(17)與轉(zhuǎn)子(5)聯(lián)接；轉(zhuǎn)子外壁(24)與定子內(nèi)側(cè)壁(22)貼合在一起；活塞部由活塞柱(6)、彈簧柱(14)、活塞連桿(10)構(gòu)成；活塞連桿(10)將上下兩個活塞柱(6)和兩個活塞柱(6)之間的彈簧柱(14)連接在一起，構(gòu)成E字型結(jié)構(gòu)的活塞；活塞柱(6)的直徑與上氣缸(7)和下氣缸(15)直徑吻合；自循環(huán)油路系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)子外壁(24)上的兩個徑向供油孔(13)作為定子部上的油路(3)循環(huán)的動力源，定子內(nèi)側(cè)壁(22)上與徑向供油孔(13)旋轉(zhuǎn)平面高度一致的兩個橫向圓形導油槽(23)與定子部上的上下油路(3)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:大圓柱面(19)和小圓柱面(20)與轉(zhuǎn)子部的傳動軸(12)、定子部的豎直中心線同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:弧形氣槽(4)的長度是圓桶形定子內(nèi)側(cè)壁(22)周長的四分之一至五分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:轉(zhuǎn)子部的四個工作單元沿轉(zhuǎn)子(5)轉(zhuǎn)動的平面方向互成90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:上氣缸(7)中心線和下氣缸(15)中心線分別與所對應的上下弧形氣槽(4)的中心線在同一平面內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:活塞柱(6)的直徑與上氣缸(7)和下氣缸(15)內(nèi)徑吻合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:活塞在轉(zhuǎn)子部氣缸和定子部凸輪柱體(11)共同推動作用下，沿轉(zhuǎn)子(5)徑向作遠離轉(zhuǎn)子(5)中心線方向運動；在轉(zhuǎn)子部氣缸和彈簧柱(14)上的彈簧共同作用下沿轉(zhuǎn)子(5)徑向做靠近轉(zhuǎn)子(5)中心線運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)動式抽氣及氣體壓縮裝置，其特征是:定子部的潤滑油液面高于兩個徑向供油孔(13)的位置。
【文檔編號】F04C29/02GK104265631SQ201410461362
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】劉科翔 申請人:河南屹立新能源科技有限公司