一種球形滾珠壓縮的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球形滾珠壓縮機，包括同心的球體和球殼，球體的外表面設有一條球體凸環(huán)和對稱的與球體凸環(huán)呈90°夾角相交的兩條球體弧槽，在相交處球體凸環(huán)開有兩處凸環(huán)缺口；球殼的內表面設有以5～８５°夾角相交的一條球殼凹環(huán)和一條球殼環(huán)槽，形成兩個球殼槽交匯處；球體凸環(huán)和球殼凹環(huán)相嵌，球體可沿相嵌的環(huán)道在球殼內回轉。球體弧槽和球殼環(huán)槽之間有兩個弧環(huán)槽交匯處，分別設有一個滾珠，隨著球體的旋轉，滾珠可在球殼環(huán)槽內做回轉運動。在每個球殼槽交匯處的兩側，均分別開設有吸氣口和排氣口，排氣口上設有排氣閥。球體凸環(huán)周期性地分隔球殼環(huán)槽、在球殼環(huán)槽內形成壓縮空間和吸氣空間，實現氣體的吸入、壓縮的排氣效果。
【專利說明】一種球形滾珠壓縮機

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球形滾珠壓縮機，具有回轉式壓縮機的工作特征，用于對各種氣體進行壓縮，提高氣體壓力。

【背景技術】
[0002]壓縮機是一種用來壓縮氣體以提高氣體壓力或輸送氣體的機械，廣泛應用于動力、制冷、冶金、石油化工等行業(yè)。按作用原理分類，壓縮機主要可分為容積型和速度型。容積型壓縮機分為往復式和回轉式，速度型壓縮機分為離心式和軸流式。往復式壓縮機通過活塞在氣缸內的往復運動，周期性地吸氣、壓縮和排氣，完成氣體的壓縮過程?；剞D式壓縮機是通過活塞的旋轉動作使氣體體積縮小以提高氣體壓力的，其工作效率通常高于往復式壓縮機?；剞D式壓縮機的種類很多，采用的具體壓縮方法各不相同，各有自己的特點。
[0003]目前，回轉式壓縮機按結構特點可分為滾動轉子式、滑片式、螺桿式、渦旋式等，各有其優(yōu)缺點。滾動轉子式壓縮機一旦在其軸承、主軸、滾輪或是滑片處發(fā)生磨損，間隙增大，將會對其性能產生較明顯的不良影響?；綁嚎s機由于滑片與轉子及氣缸間存在較大的機械摩擦損失，導致其效率相對較低，從而限制了它的使用范圍。螺桿式壓縮機不適合小的氣體流量場合，氣體周期性地高速通過吸、排氣孔口以及通過縫隙的泄漏等因素會造成很大的噪聲，因而需要采取消音減噪措施；另外，螺旋形轉子的空間曲面的加工精度要求高，需用專用設備和刀具來加工；由于間隙密封和轉子剛度等的限制，目前螺桿式壓縮機還不能像往復式壓縮機那樣達到較高的終了壓力。渦旋式制冷壓縮機在較小的氣體流量的工況下，效率相對比較低，制造成本比較高，需要高精度的加工設備及精確的調心裝配技術。
[0004]綜上所述，已有的回轉式壓縮機均存在各種缺陷或局限性。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明公開了一種球形滾珠壓縮機，目的是消除或減輕目前應用的回轉式壓縮機的缺陷或不足，結構簡單、易損件少，且部件加工簡單、無需精密的裝配技術，同時壓縮效率聞。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]一種球形滾珠壓縮機，包括同心的球體和球殼，所述球體的外徑略小于所述球殼的內徑使所述球體可以在球殼內轉動；所述球體的外表面設有一條凸起的球體凸環(huán)和兩條內凹的球體弧槽，所述兩條球體弧槽對稱地設于所述球體的兩端，分別與所述球體凸環(huán)呈90°夾角相交，在兩個相交處所述球體凸環(huán)開有兩處凸環(huán)缺口，所述球體弧槽的橫截面為半圓形；所述球殼的內表面設有一條凹下的球殼凹環(huán)和一條凹下的球殼環(huán)槽，所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)以5?85°夾角相交，形成兩個球殼環(huán)槽和球殼凹環(huán)之間相通的球殼槽交匯處，所述球殼凹環(huán)與所述球體凸環(huán)相嵌在一起，所述球殼環(huán)槽的橫截面為與所述球體弧槽的橫截面相同尺寸的半圓形；在所述球體上設有兩根球體軸，所述球體軸與所述球體凸環(huán)垂直，球體繞所述球體軸旋轉；在所述球殼上設有軸孔，所述軸孔的軸線與所述球殼凹環(huán)垂直，所述球體軸穿過所述軸孔與驅動機械連接；所述球體弧槽和球殼環(huán)槽之間有兩個弧環(huán)槽交匯處，每個所述弧環(huán)槽交匯處均設有一個滾珠，所述滾珠的半徑與所述球體弧槽的橫截面半徑一致；在每個所述球殼槽交匯處的兩側，均分別開設有吸氣口和排氣口，所述吸氣口和排氣口均與所述球殼環(huán)槽相通，所述排氣口上設有排氣閥。
[0008]本發(fā)明其壓縮原理在于:隨著球體在球殼內的轉動，在球體弧槽和球殼環(huán)槽的約束下，滾珠在球體弧槽內作往復運動，在球殼環(huán)槽內作回轉運動；大部分時間所述球殼槽交匯處被所述球體凸環(huán)占據，所述球殼環(huán)槽內在滾珠前進方向和球體凸環(huán)之間形成壓縮空間(這時排氣閥在彈簧力作用下關閉)，進行氣體壓縮；所述球殼環(huán)槽內在滾珠后方空間與所述吸氣口連通，進行吸氣過程；當滾珠移動到接近所述球殼槽交匯處時，被壓縮的氣體大于排氣閥彈簧力頂開所述排氣閥閥門，實現排氣；排氣后滾珠將進入球殼槽交匯處，這時所述球體凸環(huán)上的凸環(huán)缺口正好轉入球殼槽交匯處，使得通道打開，滾珠通過。滾珠通過所述球殼槽交匯處后再次產生吸氣、壓縮、排氣效果。球體旋轉一周，兩個滾珠各產生兩次壓縮、排氣過程。
[0009]其中，所述球體凸環(huán)的橫截面為矩形，所述球殼凹環(huán)的橫截面為與所述球體凸環(huán)的橫截面相同尺寸的矩形。
[0010]其中，所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)之間的夾角為5?85° ;所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)之間的夾角越大，所述球體弧槽的弧長越長。
[0011]優(yōu)選地，所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)之間的夾角為45°。
[0012]優(yōu)選地，所述凸環(huán)缺口的寬度略大于所述球體弧槽的直徑，以便于球體弧槽中的滾珠通過。
[0013]進一步地，為裝配方便，所述球殼為兩個關于凹環(huán)中心對稱的部件對接構成。
[0014]由于滾珠在球體弧槽內的往復運動可能會造成弧槽內氣體的有害壓縮或膨脹，進一步地，在所述球體弧槽的底部開有一條細槽，讓滾珠兩側氣體導通。
[0015]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果:本發(fā)明所述的一種球形滾珠壓縮機結構簡單、部件加工簡單、無吸氣閥，易損件少、無需精密的裝配技術、制作成本低、適用于各種氣體壓縮，壓縮效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種球形滾珠壓縮機的一個較優(yōu)實施例的球體的正面視圖。
[0017]圖2是圖1所示球體的側面視圖。
[0018]圖3是圖1所示球體的正面剖視圖。
[0019]圖4是本發(fā)明一種球形滾珠壓縮機的一個較優(yōu)實施例的球殼的正面剖視圖。
[0020]圖5是圖4所示球殼的F-F位置側面剖視圖。
[0021]圖6是本發(fā)明一種球形滾珠壓縮機的一個較優(yōu)實施例的正剖面視圖；此圖中，滾珠在球體弧槽的左止點位置，在球殼環(huán)槽的一端吸氣口和另一端排氣口的中間位置。
[0022]圖7是圖6所示球形滾珠壓縮機的A-A位置的剖視圖，該剖面沿著球殼環(huán)槽剖開，與圖6所示的剖面相垂直；此圖中，滾珠的位置與圖6相同，滾珠移動前方壓縮氣體，后方吸氣。
[0023]圖8是球體從圖6位置旋轉一定角度后，沿著球體弧槽位置的剖視圖。
[0024]圖9是圖8所示球形滾珠壓縮機的B-B位置的剖視圖，該剖面沿著球殼環(huán)槽剖開，與圖8所示的剖面成一定角度；此圖中，滾珠移動前方排氣，后方吸氣。
[0025]圖10是球體從圖6位置旋轉90°后，沿著球體弧槽位置的剖視圖；此圖中，滾珠的位置處于球體弧槽中間位置，也即處于凸環(huán)缺口位置，同時滾珠也處于球殼的球殼槽交匯處。
[0026]圖11是圖10所示球形滾珠壓縮機的C-C位置的剖視圖，該剖面沿著球殼環(huán)槽剖開，與圖10所示的剖面成45° ;此圖中，滾珠的位置與圖10相同，此時，既不排氣、也不吸氣。
[0027]圖12是球體從圖10位置繼續(xù)旋轉若干角度后，沿著球體弧槽位置的剖視圖；此圖中，滾珠的位置處于球體弧槽偏右一些的位置。
[0028]圖13是圖12所示球形滾珠壓縮機的D-D位置的剖視圖，該剖面沿著球殼環(huán)槽剖開，與圖12所示的剖面成一定角度；此圖中，滾珠移動前方壓縮氣體，后方吸氣。
[0029]圖14是球體從圖10位置旋轉90°后，也即是球體從圖6位置旋轉180°后，沿著球體弧槽位置的剖視圖；此圖中，滾珠在球體弧槽的右止點位置，在球殼環(huán)槽一端吸氣口和另一端排氣口的中間位置。由于兩個滾珠及兩處吸氣口和排氣口的對稱性，此圖的效果與圖6等同。
[0030]圖15是圖14所示球形滾珠壓縮機的E-E位置的剖視圖，該剖面沿著球殼環(huán)槽剖開，與圖14所示的剖面相垂直；此圖中，滾珠的位置與圖14相同，滾珠移動前方壓縮氣體，后方吸氣。由于兩個滾珠及兩處吸氣口和排氣口的對稱性，此圖的效果與圖7等同。
[0031]其中:1.球體軸，2.球體，3.球體凸環(huán)，4.球體弧槽,5.軸孔,6.球殼，7.球殼環(huán)槽，8.球殼凹環(huán)，9.滾珠，10.吸氣口，11.排氣閥，12.排氣口，13.凸環(huán)缺口，14.球殼槽交匯處。

【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結構及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍。
[0033]一種球形滾珠壓縮機，如圖1?15所示，包括同心的球體2和球殼6，球體2的外徑略小于球殼6的內徑使球體2可以在球殼6內轉動。
[0034]結合圖1?3所示，球體2的外表面設有一條凸起的球體凸環(huán)3和兩條內凹的球體弧槽4，兩條球體弧槽4對稱地設于球體2的兩端，分別與球體凸環(huán)3呈90°夾角相交，在兩個相交處球體凸環(huán)3開有兩處凸環(huán)缺口 13。其中球體凸環(huán)3的橫截面為矩形，球體弧槽4的橫截面為半圓形。結合圖4?5所示，球殼6的內表面設有一條凹下的球殼凹環(huán)8和一條凹下的球殼環(huán)槽7，球殼環(huán)槽7與球殼凹環(huán)8可以以5?85°夾角相交形成兩個球殼環(huán)槽7和球殼凹環(huán)8之間相通的球殼槽交匯處14，其中該夾角優(yōu)選是45°，本實施例中，采用45°夾角。在每個球殼槽交匯處14的兩側，均分別開設有吸氣口 10和排氣口 12，吸氣口 10和排氣口 12均與球殼環(huán)槽4相通，排氣口 12上設有排氣閥11。其中，球殼凹環(huán)8的橫截面尺寸與球體凸環(huán)3的橫截面尺寸相匹配，球殼凹環(huán)8與球體凸環(huán)3相嵌在一起，球體2可沿相嵌的環(huán)道在球殼6內回轉。球殼環(huán)槽7的橫截面為與球體弧槽4的橫截面相同尺寸的半圓形。
[0035]在球體2上設有兩根球體軸I,球體軸I與球體凸環(huán)3垂直，球體2繞球體軸I旋轉，在球殼6上設有軸孔5，軸孔5的軸線與球殼凹環(huán)8垂直，球體軸I穿過軸孔5與驅動機械連接，帶動球體2轉動。
[0036]球體弧槽4和球殼環(huán)槽7之間有兩個弧環(huán)槽交匯處，每個弧環(huán)槽交匯處均設有一個滾珠9，滾珠9的半徑與球體弧槽4的橫截面半徑一致，這樣滾珠9的一半在球體弧槽4內，另一半在球殼環(huán)槽7內。凸環(huán)缺口 13的寬度略大于滾珠9的直徑，以便于球體弧槽4中的滾珠9從凸環(huán)缺口 13處通過。球殼槽交匯處14的大小可以讓滾珠9通過，也可以讓球體凸環(huán)3通過。
[0037]其中，為裝配方便，球殼6可以為兩個關于凹環(huán)中心對稱的部件對接構成。
[0038]由于滾珠9在球體弧槽4內的往復運動可能會造成球體弧槽4內氣體的有害壓縮或膨脹，進一步地可以在球體弧槽4的底部開一條細槽(圖中未示出)，讓球體弧槽4內滾珠9兩側氣體導通。
[0039]結合圖6和7所示，滾珠9在球體弧槽4的左止點位置，球殼槽交匯處14被球體凸環(huán)3占據，排氣閥11在彈簧力的作用下關閉；在球殼環(huán)槽7中，滾珠9在前進方向與球體凸環(huán)3之間形成了壓縮空間，氣體被壓縮；同時，通過吸氣孔，滾珠9后方空間吸氣。
[0040]球體2從圖6中位置繼續(xù)旋轉一定角度至圖8中位置，此時滾珠9在球體弧槽4的位置接近凸環(huán)缺口 13 ;結合圖9所示，滾珠9在球殼環(huán)槽7中的位置接近球殼槽交匯處14。球殼槽交匯處14被球體凸環(huán)3繼續(xù)占據，排氣閥11在壓縮氣體的壓力下(大于彈簧力)打開，滾珠9移動前方排氣,后方吸氣。
[0041]球體2從圖6中位置旋轉90°后至圖10中位置，此時滾珠9的位置處于球體弧槽4的中間位置，也即處于凸環(huán)缺口 13的位置；結合圖11所示，凸環(huán)缺口 13到達球殼槽交匯處14，也就是球殼槽交匯處14不再被球體凸環(huán)3占據，通道處于開通狀態(tài)，滾珠9也正好處于球殼6的球殼槽交匯處14，可以通過。此時壓縮機排氣結束，排氣閥11關閉，壓縮機既不壓縮也不吸氣。
[0042]球體2從圖10中位置繼續(xù)旋轉若干角度后至圖12中位置，此時滾珠9的位置處于球體弧槽4偏右一些的位置；結合圖13所示，此時球殼槽交匯處14被球體凸環(huán)3重新占據，在球殼環(huán)槽7中，滾珠9靠近吸氣口 10，滾珠9移動前方壓縮氣體，后方開始吸氣。
[0043]球體2從圖10中位置旋轉90°后至圖14中位置，此時滾珠9在球體弧槽4的右止點位置；結合圖15所示，此時球殼槽交匯處14被球體凸環(huán)3繼續(xù)占據，排氣閥11在彈簧力的作用下關閉；在球殼環(huán)槽7中，滾珠9在前進方向與球體凸環(huán)3之間形成了壓縮空間，氣體被壓縮；同時，通過吸氣孔，滾珠9后方空間吸氣。
[0044]如上所述，從圖6?圖15，展示了球體2在球殼6內旋轉180°后，兩個滾珠9分別實現一次壓縮、吸氣、排氣過程。在這個過程中，滾珠9在球體弧槽4內從左止點到達右止點，同時在球殼環(huán)槽7內旋轉180°。由于結構的對稱性，球體2繼續(xù)旋轉180°后的結果與前述情形基本相同，只是滾珠9在球體弧槽4內從右止點回到左止點，同時在球殼環(huán)槽7內繼續(xù)旋轉180°回到圖7所示原點。球體2在球殼6內旋轉一周360°后，壓縮機實現兩次壓縮、吸氣、排氣過程。
【權利要求】
1.一種球形滾珠壓縮機，其特征在于:包括同心的球體和球殼，所述球體的外徑略小于所述球殼的內徑使所述球體可以在球殼內轉動； 所述球體的外表面設有一條凸起的球體凸環(huán)和兩條內凹的球體弧槽，所述兩條球體弧槽對稱地設于所述球體的兩端，分別與所述球體凸環(huán)呈90°夾角相交，在兩個相交處所述球體凸環(huán)開有兩處凸環(huán)缺口，所述球體弧槽的橫截面為半圓形； 所述球殼的內表面設有一條凹下的球殼凹環(huán)和一條凹下的球殼環(huán)槽，所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)以5?85°夾角相交，形成兩個球殼環(huán)槽和球殼凹環(huán)之間相通的球殼槽交匯處，所述球殼凹環(huán)與所述球體凸環(huán)相嵌在一起，所述球殼環(huán)槽的橫截面為與所述球體弧槽的橫截面相同尺寸的半圓形； 在所述球體上設有兩根球體軸，所述球體軸與所述球體凸環(huán)垂直，球體繞所述球體軸旋轉，在所述球殼上設有軸孔，所述軸孔的軸線與所述球殼凹環(huán)垂直，所述球體軸穿過所述軸孔與驅動機械連接； 所述球體弧槽和球殼環(huán)槽之間有兩個弧環(huán)槽交匯處，每個所述弧環(huán)槽交匯處均設有一個滾珠，所述滾珠的半徑與所述球體弧槽的橫截面半徑一致； 在每個所述球殼槽交匯處的兩側，均分別開設有吸氣口和排氣口，所述吸氣口和排氣口均與所述球殼環(huán)槽相通，所述排氣口上設有排氣閥。
2.如權利要求1所述的球形滾珠壓縮機，其特征在于:所述球體凸環(huán)的橫截面為矩形，所述球殼凹環(huán)的橫截面為與所述球體凸環(huán)的橫截面相同尺寸的矩形。
3.如權利要求1所述的球形滾珠壓縮機，其特征在于:所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)之間的夾角可以在5?85°范圍，優(yōu)選夾角是45°。
4.如權利要求1所述的球形滾珠壓縮機，其特征在于:所述球殼環(huán)槽與所述球殼凹環(huán)之間的夾角越大，所述球體弧槽的弧長越長。
5.如權利要求1所述的球形滾珠壓縮機，其特征在于:所述凸環(huán)缺口的寬度略大于所述球體弧槽的半圓形橫截面的直徑。
6.如權利要求1所述的球形滾珠壓縮機，其特征在于:所述球殼為兩個關于凹環(huán)中心對稱的部件對接構成。
7.如權利要求1所述的球形滾珠壓縮機，其特征在于:所述球體弧槽的底部開有一條細槽。
【文檔編號】F04C18/04GK104265630SQ201410489893
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】歐陽新萍 申請人:上海理工大學