CN101915242A - 应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及带有滑片的容积式泵或压缩机领域，更具体地说，涉及一种应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，包括转子，所述转子沿其中轴线开有垂直的贯通滑槽，所述滑槽中设有一对滑动配合的正反滑片，所述两个正反滑片之间为动密封，所述滑槽内壁与所述正反滑片的外侧面之间设有上下两排滚轴，所述滑槽两端开口处别设有一对密封块，所述密封块与所述正反滑片的外侧面之间为滑动配合。本发明具有容积大，噪音低，震动幅度小，压缩稳定等优点，杜绝了转子和滑片之间的泄漏现象，大幅减少转子和滑片的摩擦力，使容积式压缩机或膨胀机结构紧凑、提高压缩效率，性能更为可靠。
Description
【技术领域】
本发明涉及带有滑片的容积式泵或压缩机领域，更具体地说，涉及一种应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构。
【背景技术】
滑片式压缩机目前主要用于小型空调制冷装置及汽车空调器中，它以结构简单、制造容易、压力脉动小、振动小等优点受瞩目。滑片式压缩机主要结构包括机体，转子及滑片等三部分组成，转子是唯一连续运行的部件，上面有若干个沿长度方向切割的槽，其中插有可在油膜上滑动的滑片，转子在气缸的定子中旋转。在旋转期间，离心力将滑片从槽中甩出，形成一个个单独的压缩室。旋转使压缩室的体积不断减小，空气压力不断增大，通过注入加压油来控制压缩产生的热量，高压空气从排气口排出，其中残留的油通过最终的油分离器予以清除。转子旋转一周，其单元容积从与吸入孔口相通到向排汽口排汽，将经历由最小逐渐变大，再由最大逐渐变小的变化规律。从而完成膨胀、吸气、压缩、排气等过程。
贯穿式滑片由正反两个滑片组成，与常用的压缩机滑片相比，其滑片厚，受力大等优点。只是滑片过厚，旋转中使贯穿滑片向两边伸展的离心力更大，伸展的滑片直接与定子内壁接触，无论是与线接触还是与面接触，都不能减少滑片与定子内壁之间的摩擦。贯穿滑片的质量，是常用滑片压缩机中滑片的多少倍，其摩擦也是多少倍(贯穿滑片的质量和摩擦与普通滑片压缩机的倍数成正比)。贯穿滑片的滑片是装在转子的凹槽中来回滑动的，既然是滑动的滑片，滑片与转子凹槽之间必然存在间隙，这个间隙是高压和低压之间的直接通道，间隙乘以滑片的高度，就是泄漏的面积，这个间隙没有任何防护措施。压力达到0.5m pa时，泄漏速度已超过音速，在旋转力和泄漏压力的作用下，贯穿滑片的外侧面与转子滑槽的内侧产生摩擦，造成功率损耗。贯穿滑片压缩机到现在为，尚停留在初步发展阶段，还不够成熟。
例如：中国实用新型专利ZL95100939.7公开了一种名为“容积式泵或压缩机的滑片”的专利，其技术方案主要以下几个技术组成：“滑片(1)有单片式和贯穿式双片组合式两种，在滑片(1)与泵或压缩机的定子内径表面或转子外径表面相接触的一端，有一根浮动密封条(2)”……“滑片(1)的厚度制成阶梯形”……“转子(26)与轴承(21)之间，有一个弹性加压圈(2)，弹性加压圈(2)的材料有金属或聚氨酯弹性体或橡胶或塑料等制成”……。设置浮动密封条(2)的目的是“使滑片与定子内径或转子外径相接触的一端，由线接触变为面接触，从而可大大降低滑片与定子内径的接触应力，并能较大的提高泵或压缩机的使用性能和寿命”。
上述技术方案存在以下几点严重缺陷：A.浮动密封条是由圆柱体加工而成的，约30％的地方切成与定子内径相等的圆弧，弧长是密封的长度，浮动密封条与定子内壁的接触面增加，同时也增加了摩擦的面积。对面切开的一小部分是储油的，即使浮动密封条变换角度也能使油路畅通。B.滑片是由正反两片组成，利用离心力将滑片向两边伸展。由于滑片的离心力太大，常用做法是将滑片的厚度做的薄一点，降低滑片质量而减少摩擦。C.转子和滑片之间没有任何密封，流体会从转子和滑片之间的夹缝中泄漏，或受流体直接挤压，使转子和滑片的摩擦力增大，影响滑片在转子中的移动，并造成热量和功率损耗。
中国实用新型专利ZL200520101607.5公开了一种名为“一种回转容积式压缩机”的专利，其技术方案主要以下几个技术特征组成：“一种回转容积式压缩机，其包含两端以端盖(12)密封连接的缸，缸上设有液、气吸进口(2)和排出口(11)，缸内设有两端以轴承支承的主轴(3)，由主轴带动实现液、气吸进和排出，其特征在于所述的主轴与缸偏心设置并动密封结合，主轴内设有与缸数相等的滑槽(8)，滑槽内设有与其动密封可往复滑移的滑块(5)，滑块上设有泄压槽(7)，滑块端部与缸内径动密封接触，使缸内腔分隔成高压腔(9)和低压腔(4)；同时在排出口(11)上设有密封连接的开闭阀(1)”。
上述技术方案跟中国实用新型专利ZL95100939.7一样存在类似问题：A。滑块与定子内壁的接触面为面接触，增加了摩擦面积，造成更大的热量和功率损耗。B转子和滑片之间没有任何密封，流体会从转子和滑片之间的夹缝中泄漏，或受流体直接挤压，使转子和滑片的摩擦力增大，影响滑片在转子中的移动，并造成热量和功率损耗。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，杜绝转子和滑片之间的泄漏现象，大幅减少转子和滑片的摩擦力，使容积式压缩机或膨胀机结构紧凑、提高压缩效率，性能更为可靠。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，包括转子，所述转子沿其中轴线开有垂直的贯通滑槽，所述滑槽中设有一对滑动配合的正反滑片，所述两个正反滑片之间为动密封，所述滑槽内壁与所述正反滑片的外侧面之间设有上下两排滚轴，所述滑槽两端开口处别设有一对密封块，所述密封块与所述正反滑片的外侧面之间为滑动配合。
作为上述方案的进一步改进，所述滚轴可由金属或陶瓷制成。
作为上述方案的进一步改进，所述滑槽两端靠近开口处开有密封块安装槽，所述密封块安装槽的内径大于所述滑槽内壁与所述正反滑片的外侧面之间的距离。
作为上述方案的进一步改进，所述滑片与压缩机缸体内壁接触一端设有凹槽，所述凹槽内设有与所述滑片等高的圆柱形载重轴承。使滑片与缸体内壁接触时，能有效降低摩擦损耗。
本发明的原理是：滑片的两端轻重不一，伸展不一，转子在旋转时会产生强大的离心力，滑片会收缩或展开，偏重的一端会紧贴缸体的内壁滑行或传动缸体旋转不留间隙；采用滚轴，可降低滑片的阻力，减少损耗。采用在滑槽两端开口设置密封块并与滑片滑动配合，是本发明最突出的创新点，可阻止压缩过程中高压区域的空气或液体向低压区域泄露，从而大幅提高压缩机的压缩比。本发明可应用于圆形或无规则的圆形缸体，适合做气体或液体压缩。以无规则圆形缸体为例，输出端的半圆加大，使转子和缸体内壁之间的距离加大，即增加容积面积，也使压缩时更加畅通，降低了缸体内在损耗。与滚动转子式压缩机相比，在转子直径相等，缸体内壁直径相等，高度相等的情况下，以旋转一周来看，滚动转子压缩机只能压缩一次，而本发明的压缩机可以压缩两次，其效率相当于滚动转子的1.4倍以上。
本发明的优点在于：其结构简单，紧凑。容积大，噪音低，震动幅度小，压缩稳定等优点。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明基本结构的结构示意图，
图2为图1中A-A面剖视图，
图3～图5为本发明基本结构的工作示意图，
图6为本发明另一种结构的结构示意图，
图7为图6中B-B面剖视图，
图8～图10为本发明另一种改进结构的的工作示意图。
图中，1为上端盖，2为转子轴承，3为转子，4为排气阀，5为滑片，6为缸体轴承，7为螺栓，8为外壳，9为缸体，10为进气口，11为后端盖，12为滚轴，13为密封块，14为圆柱形载重轴承。
【具体实施方式】
实施例一
参见图1～图5，图中是应用于带有无规则圆形缸体的容积式泵的贯穿式滑片机构，包括压缩机转子3，转子3上沿其中轴线开有垂直的贯通滑槽，所述滑槽中设有一对滑动配合的正反滑片5，所述两个正反滑片5之间为动密封。所述滑槽内壁与正反滑片5的外侧面之间设有上下两排滚轴12，滚轴12可采用特种合金、不锈钢、镀铬碳钢或高强度金属陶瓷制造。所述滑槽两端靠近开口处上下两面分别开有密封块安装槽，所述密封块安装槽的内径大于所述滑槽内壁与正反滑片5的外侧面之间的距离。所述密封块安装槽内装有密封块13，密封块13与正反滑片5的外侧面之间滑动配合。
滑片5与压缩机缸体9内壁接触一端设有凹槽，所述凹槽内设有与滑片5等高的圆柱形载重轴承14。使滑片5与缸体9内壁接触时，圆柱形载重轴承14在缸体9内壁滚动，避免滑片5与缸体9直接接触，能有效降低摩擦损耗。
采用滚轴12，可降低滑片5的滑动摩擦，减少滑动时的损耗。采用在滑槽两端开口设置密封块13并与滑片5滑动配合，是本发明最突出的创新点，可阻止压缩过程中高压区域的空气或液体向低压区域泄露，从而大幅提高压缩机的压缩比。
实施例一的优点是输出端的半圆加大，使转子3和缸体9内壁之间的距离加大，即增加容积面积，也使压缩时更加畅通，降低了缸体9的内在损耗。其主要用途主要是针对流体压缩，如高压油泵，高扬程水泵等，如200米扬程的水泵，也只需要单级压缩即可。其磨损多少，密封块自身就补充多少。此结构属容积式强压，强吸，直排，没有导叶导流涡道讨论数据与实际相着不大，具有体积小，重量轻，效率高，寿命长等优点。在多种水泵比较的情况下，其效率可增加20％-30％之间。
以下为实施例一的加工过程：
上、下端盖1、11以及压缩机缸体9选择锻件或棒料cr12，进行粗加工，到指定的尺寸保留若干余量，然后进行调质，外圆和内孔属同心圆。夹装后一次车成，不需要二次夹装，上下端盖1、11与压缩机外壳8之间的配合，以子口配合方式，压缩机外壳8加工两个端面的一面，外圆及中心的穿丝孔一次车成，保留一定的高度，这个面以基准面放在平面磨床的磁铁上，磨到需要的高度，然后用线切割软件编程并加工，上下端盖1、11和压缩机外壳8配钻、攻丝、定位销等。转子3加工时，在车床上用双顶针顶住轴的两端，确定滑槽的高度，轴承位退刀槽用外圆磨加工到指定的尺寸，再放入线切割机床中以水平的方向割出滑槽，再以垂直的方向割出四个密封块安装槽，割出滑片5磨出平面，最后装配调试得到成品。
实施例一所述压缩机的压缩效率计算方法如下：
用4kw 4极电机转速是1440转
9550*4kw/1440＝26.527n/m
转子半径40mm，滑片伸出转子25mm，取滑片伸出的一半做滑片承重的平均值。
40+25/2＝52.5mm
26.527n/m*1000/52.5＝505.276n
(1kg＝9.8n)
505.276/9.8＝51.558kg
滑片伸出转子的部分(25mm换算成2.5cm)乘以滑片的高度(40mm换算4cm0.04M)，
2.5*4＝10平方厘米
51.558/10＝5.155kg
5.155*9.8＝50.519m扬程
容积等于0.003m3旋转一周压缩两次
0.003*0.04*2＝0.00024m3/周
0.00024*1440*60＝20.736m3
实施例二
参见图6～图10，图中是应用于容积式转缸型压缩机的贯穿式滑片机构，采用旁通方式，包括压缩机转子3，转子3上沿其中轴线开有垂直的贯通滑槽，所述滑槽中设有一对滑动配合的正反滑片5，所述两个正反滑片5之间为动密封。所述滑槽内壁与正反滑片5的外侧面之间设有上下两排滚轴12，滚轴12可采用特种合金、不锈钢、镀铬碳钢或高强度金属陶瓷制造。所述滑槽两端靠近开口处上下两面分别开有密封块安装槽，所述密封块安装槽的内径大于所述滑槽内壁与正反滑片5的外侧面之间的距离。所述密封块安装槽内装有密封块13，密封块13与正反滑片5的外侧面之间滑动配合。
所述滑片5与压缩机缸体9内壁接触一端的质量大于或远大于其另一端的质量。这种结构使滑片5的两端轻重不一，外端的质量大于内端，转子3在旋转时会产生强大的离心力，两个滑片5在离心力作用下分别向滑槽两端滑动，滑片5偏重的一端会紧贴缸体9内壁滑行旋转而不留间隙；缸体9也同时旋转，避免压缩时滑片5与缸体9内壁产生强大摩擦，可以做到了完全不摩擦；也可做缸体9外部外露，利用其转动，可以得到很好的散热效果。其主要用途主要是针对气体压缩。
实施利二属于容积式转缸型压缩机，采用旁通方式，在运转时重力的一端所产生的离心力，滑片5和转动的缸体9内壁紧密接触，同时传动缸体9旋转，避免了压缩时的强大摩擦，做到了完全不摩擦，也可做缸体9外部外露，利用其转动，可以得到很好的散热效果。其主要用途主要是针对流体压缩，如高压油泵，高扬程水泵等，如200米扬程的水泵，也只需要单级压缩即可。此结构属容积式强压，强吸，直排，没有导叶导流涡道讨论数据与实际相着不大，具有体积小，重量轻，效率高，寿命长等优点。在多种水泵比较的情况下，其效率可增加20％-30％之间。
本发明还可应用于膨胀机：以两种压缩的方式，都可进行多级组合。以三极组合为例，其中可分成一个压缩缸和两个传动缸，旋转一周，压缩两次，膨胀两次，其传动力直接，传动距离长，传动损耗低，也可做到对排出的气体二次传动。
需要说明的是，在附图中所描绘的各部件之间的相对关系(包括位置关系和大小关系)，仅是为了说明的目的，只要能够实现本发明的目的，可以根据需要将各个部件设置在需要的位置。比如，密封块13，在附图中将其设置成哨子状，本领域技术人员可以理解，根据需要，针对不同的目的，可以将其设置其他形状，只要能够完成密封滑槽与滑片间隙的目的既可。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，包括转子，所述转子沿其中轴线开有垂直的贯通滑槽，所述滑槽中设有一对滑动配合的正反滑片，所述两个正反滑片之间为动密封，其特征在于：所述滑槽内壁与所述正反滑片的外侧面之间设有上下两排滚轴，所述滑槽两端开口处别设有一对密封块，所述密封块与所述正反滑片的外侧面之间为滑动配合。
2.根据权利要求1所述应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，其特征在于：所述滚轴可由金属或陶瓷制成。
3.根据权利要求1所述应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，其特征在于：所述滑槽两端靠近开口处开有密封块安装槽，所述密封块安装槽的内径大于所述滑槽内壁与所述正反滑片的外侧面之间的距离。
4.根据权利要求1、2、3任一项所述应用于容积式压缩机或膨胀机的贯穿式滑片机构，其特征在于：所述滑片与压缩机缸体内壁接触一端设有凹槽，所述凹槽内设有与所述滑片等高的圆柱形载重轴承。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101215 |