CN103775336B - 新型空气压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型空气压缩机，其结构包括：圆环缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘(P)、耦合转子(C)、进空气装置(XM)、排汽装置(PZ)，圆环缸体(GT)是一个有圆环形空腔的固定缸体，空腔的轴面剖视图为圆形，沿空腔开有环槽，转动盘(P)位于环槽内，螺旋筋板(LJ)沿空腔圆弧面分布，并与圆环缸体(GT)联结为一体，耦合转子(C)安装在转动盘(P)上，位于空腔内，其外圆与空腔表面相接触，转动轴线与转动盘(P)转动轴线垂直，并与空腔的圆环轴线相切，半径方向开有耦合槽，螺旋筋板(LJ)可以穿过耦合槽，耦合转子(C)随转动盘(P)转动时，螺旋筋板(LJ)与耦合槽之间的滑动啮合推动耦合转子(C)围绕自身转动轴线自转，耦合转子(C)将圆环缸体(GT)、转动盘(P)、螺旋筋板(LJ)三者之间的空间分为吸空气区和压缩区。
Description
发明领域：
本发明涉及一种新型空气压缩机。
发明背景：
本发明所涉及的新型空气压缩机，可广泛应用于各行各业。
现有的被广泛使用的空气压缩机，普遍采用直线往复活塞式和螺杆式，直线往复活塞式空气压缩机具有使用方便、可靠的优点，但是噪音大。螺杆式空气压缩机具有压力稳定、工作可靠性好的优点，但是体积大，户外作业不方便。
本发明提出了一种全新的空气压缩机的设计方案，不仅具有现有直线往复活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机所具有的运行连续可靠的优点，同时还具有重量更轻、维护周期长、成本低、噪音低的特点，同时也比目前现有的被普遍使用的直线往复活塞式和螺杆式空气压缩机更节省能源和消耗。
关于本发明专利叙述中的名词解释：
1.转动轴线：转动体或旋转空间的转动轴线。如图1和图2中的转动轴线O。
2.轴面剖视图：与转动轴线相重合的平面上剖切所得的视图。如图1所示。
3.旋转面视图：与转动轴线相垂直的平面上投影所得的视图。如图3所示。
4.圆环轴线：轴面剖视图为圆形的三维体圆环，其圆的环绕轴线，如图1和图2中的轴线Q。
发明内容：
本发明涉及一种新型空气压缩机，其结构主要包括：圆环缸体(GT)、螺旋筋板(LJ)、转动盘(P)、耦合转子(C)、进空气装置(XM)、排汽装置(PZ)，所述圆环缸体(GT)是一个有圆环形空腔的缸体，圆环形空腔的轴面剖视图为圆形；所述螺旋筋板(LJ)位于所述圆环形空腔中，沿圆弧面分布，并与所述圆环缸体(GT)联结为一体，成为圆环涵道缸体，圆环涵道缸体沿圆环形空腔开有缸体环槽，所述转动盘(P)位于缸体环槽中；所述耦合转子(C)安装在转动盘(P)上，位于圆环形空腔内，耦合转子(C)外径边缘与圆环形空腔内表面相接触，其转动轴线与转动盘(P)转动轴线垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线相切；所述耦合转子(C)沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板(LJ)可以穿过耦合槽，当耦合转子(C)和转动盘(P)与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板(LJ)与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子(C)围绕自身转动轴线自转；所述螺旋筋板(LJ)沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布，使得耦合转子(C)随转动盘(P)与圆环涵道缸体产生相对旋转并以均匀转速转动时，耦合转子(C)因耦合槽与螺旋筋板(LJ)的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转；
所述螺旋筋板(LJ)的起始端位于转动盘(P)的一侧，并与耦合转子(C)的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘(P)与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子(C)在螺旋筋板(LJ)的推力作用下自转，到达转动盘(P)的另一侧的螺旋筋板(LJ)的终止端，则螺旋筋板(LJ)与耦合槽脱离啮合，并继续转动，回到螺旋筋板(LJ)起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合；
所述耦合转子(C)将圆环涵道缸体的圆弧面、转动盘(P)、螺旋筋板(LJ)三者之间的空间分为吸空气区和压缩区。
所述进空气装置(XM)位于圆环涵道缸体的转动盘(P)的吸空气区一侧，所述排汽装置(PZ)位于圆环涵道缸体的转动盘(P)的压缩区一侧。吸空气区位于圆环涵道缸体的转动盘(P)的大直径一侧，压缩区位于圆环涵道缸体的转动盘(P)的小直径一侧。
所述螺旋筋板(LJ)上装有筋板环，耦合转子(C)上装有转子环，用以提高压缩区的密封性。圆环涵道缸体中可以是单条螺旋筋板(LJ)，也可以是多条螺旋筋板(LJ)。
本发明所述新型空气压缩机可以有多个同轴圆环缸体(GT)组成，每个圆环缸体(GT)的耦合转子(C)在同一时刻处于不同的受力位置。所述新型空气压缩机装有飞轮装置。
附图说明：
图1本发明实施例之一的轴面剖视图
图2图1所示实施例的转动盘视图
图3图1所示实施例工作原理图
图4本发明另一实施例视图
图5装有转子环的实施例的局部视图
图6装有筋板环的实施例的局部视图
在本发明专利的附图说明中，图示的零部件的结构、尺寸及形状并不代表实际的零部件的结构、尺寸及形状，也不代表零部件之间的实际大小比例关系，图示只是用简明的方式对本发明实施例予以说明。
图1显示了本发明实施例之一的轴面剖视图，图2显示了本实施例的转动盘(P)和耦合转子(C)组合体的三维视图，从图中可以看出，本发明所述新型空气压缩机的结构主要包括：圆环缸体(GT1)、螺旋筋板(LJ1)、转动盘(P1)耦合转子(C1)以及进空气装置(XM1)、排汽装置(PZ1)等及这些装置的位置。
圆环缸体(GT1)是一个有圆环形空腔K1的固定缸体，其圆环形空腔的轴面剖视图形状为圆形；圆环缸体(GT1)沿圆环形空腔K1开有缸体环槽，转动盘(P1)位于缸体环槽内；螺旋筋板(LJ1)位于圆环形空腔K1中，沿K1的圆弧面分布，并与圆环缸体(GT1)联结成一体。
耦合转子(C1)安装在转动盘(P1)上，并位于圆环形空腔K1内，耦合转子(C1)的外圆边缘与圆环形空腔K1的内表面相接触，耦合转子(C1)的转动轴线与转动盘(P1)的转动轴线O相垂直，并与圆环形空腔K1的圆环轴线Q相切；耦合转子(C1)沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板(LJ1)可以穿过耦合槽，耦合转子(C1)随着转动盘(P1)转动时，螺旋筋板(LJ1)与耦合槽发生滑动啮合，并推动耦合转子(C1)围绕自身转动轴线自转；螺旋筋板(LJ1)沿圆环形空腔K1的圆弧面分布，使得耦合转子(C1)随转动盘(P1)以均匀速度公转时，耦合转子(C1)因耦合槽与螺旋筋板(LJ1)的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转，图示的转动方向为顺时针方向旋转。
耦合转子(C1)与螺旋筋板(LJ1)的起始端从转动盘(P1)的左侧开始啮合，随着转动盘(P1)的转动，耦合转子(C1)在螺旋筋板(LJ1)的推动力作用下自转一周到达转动盘(P1)的右侧的螺旋筋板(LJ1)的终止端，则耦合槽与螺旋筋板(LJ1)脱离啮合，耦合槽随耦合转子(C1)的自转又回到转动盘(P1)的左侧，与螺旋筋板(LJ1)的起始端开始下一个啮合过程。
耦合转子(C1)将圆环缸体(GT1)的圆弧面、转动盘(P1)和螺旋筋板(LJ1)三者之间的空间分隔成吸空气区和压缩区。
为了说明上述过程，用图3显示了螺旋筋板(LJ1)在圆环形空腔K1的圆弧面n～m～l～m′～n′上沿周向展开一周的平面图，尽管空间的圆弧面展开为一个圆形的平面会失去精确性，但可简明地显示其工作原理。图3所示为螺旋筋板(LJ1)的展开曲线G，螺旋筋板(LJ1)的起始端位于点位11，耦合转子(C1)围绕轴线O顺时针方向开始旋转，其耦合槽从点位11与螺旋筋板(LJ1)开始啮合，耦合槽沿着曲线G依次经过点位13、15、17、18后，耦合槽与螺旋筋板(LJ1)的终止端脱离接触后，又再次转回到点位11处，又与螺旋筋板(LJ1)的起始端开始啮合，相应的，耦合转子(C1)经过点位11-12-13之间的p区，点位12-13-15-14之间的q区，点位14-15-17-16之间的r区，点位16-17-18-11之间的s区，与此同时，同步经过螺旋筋板(LJ1)另一侧的点位18-19-13-11之间的t区，点位19-20-15-13之间的u区，点位20-21-17-15之间的v区，点位21-18-17之间的w区，进空气装置(XM1)位于p区的点位11附近，排汽装置(PZ1)位于w区的点位18附近，由图中可以看出，耦合转子(C1)转过两周完成从p区到w区的吸空气过程，也同时完成从p区到w区的压缩空气过程，吸空气和压缩空气在吸空气区和压缩区同时进行，这是本发明的特点之一。
图4所示为本发明另一实施例的轴面剖视图，与上述实施例相同，其结构包括圆环缸体(GT2)、螺旋筋板(LJ2)、转动盘(P2)、耦合转子(C2)以及进空气装置(XM2)、排汽装置(PZ2)等以及这些装置的位置，转动盘(P2)的安装、耦合转子(C2)的公转、自转形式，螺旋筋板(LJ2)的排布，圆环缸体(GT2)的工作方式等与上述实施例相同，所不同的是：转动盘(P2)的对称中心线与圆环缸体(GT2)的圆环形空腔K2的对称中心线不重合，而是形成一个夹角α，如图中所示，当耦合转子(C2)逆时针方向旋转时，圆环缸体(GT2)从转动盘(P2)的大直径一侧吸入空气，向转动盘(P2)的小直径一侧压缩，随着压缩区变小，压力的升高，其受力的半径也在变小，所以空气压缩的扭力在变大，这将大大提高空气的压缩比，这也是本发明的另一个优点。
图5所示为耦合转子(C)上装有转子环的实施例之一的转子轴面局部剖视图，其安装方式和使用原理与直线往复活塞式空气压缩机的活塞环相同，不再一一赘述。
图6所示，为螺旋筋板(LJ)上装有筋板环的实施例的局部轴面剖视图，图示的筋板环安装在螺旋筋板(LJ)的凹槽中，螺旋筋板(LJ)与筋板环之间装有弹簧片，以保持筋板环与转动盘(P)之间的接触，上述转子环和筋板环都是用以提高压缩区的密封性能的。
本发明所述的新型空气压缩机可以用多个同轴圆环缸体(GT)组成，每个缸体的耦合转子(C)在同一时刻处于不同的位置角度，使得耦合转子(C)处于不同的受力状态，这样可以使本发明所述新型空气压缩机工作连续平稳，其原理与直线往复式活塞压缩机的活塞处于不同的位置是一样的，在此不再一一赘述。
关于进空气装置(XM)、排汽装置(PZ)、储汽装置、输送装置及其压力控制装置、密封装置、输送管道、润滑系统等等，本领域的技术人员均已知晓，并在本领域广泛应用，不再在此一一赘述。
本发明所述的新型空气压缩机可以由电机驱动，由发动机驱动，或者其它方式驱动，同时不仅仅局限于对空气的压缩，其它如氧气、天然气等其它的气体，也在本发明的权利要求范围之内。
上述实施例以图示的方式说明了本发明，但是以图示方式说明的上述实施例不是对本发明的限制，本发明由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种空气压缩机，其结构包括：圆环缸体、螺旋筋板、转动盘、耦合转子、进空气装置、排汽装置，其特征在于：所述圆环缸体是一个有圆环形空腔的缸体，圆环形空腔的轴面剖视图为圆形，所述螺旋筋板位于所述圆环形空腔中，沿圆弧面分布，并与所述圆环缸体联结为一体，成为圆环涵道缸体，圆环涵道缸体沿圆环形空腔开有缸体环槽，所述转动盘位于缸体环槽中；
所述耦合转子安装在转动盘上，位于圆环形空腔内，耦合转子外径边缘与圆环形空腔内表面相接触，其转动轴线与转动盘转动轴线垂直，并与圆环形空腔的圆环轴线相切，所述耦合转子沿半径方向开有耦合槽，螺旋筋板穿过耦合槽，当耦合转子和转动盘与圆环涵道缸体发生相对转动时，螺旋筋板与耦合槽的滑动啮合推动耦合转子围绕自身转动轴线自转；
所述螺旋筋板沿所述圆环形空腔的圆弧表面分布，使得耦合转子随转动盘与圆环涵道缸体产生相对旋转并以均匀转速转动时，耦合转子因耦合槽与螺旋筋板的滑动啮合而围绕自身转动轴线以均匀转速自转；
所述螺旋筋板的起始端位于转动盘的一侧，并与耦合转子的耦合槽开始滑动啮合，随着转动盘与圆环涵道缸体之间的相对转动，耦合转子在螺旋筋板的推力作用下自转，到达转动盘的另一侧的螺旋筋板的终止端，则螺旋筋板与耦合槽脱离啮合并继续转动，回到螺旋筋板起始端的一侧，又开始下一次的滑动啮合；
所述耦合转子将圆环涵道缸体的圆弧面、转动盘、螺旋筋板三者之间的空间分为吸空气区和压缩区。
2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：所述进空气装置位于圆环涵道缸体的转动盘的吸空气区一侧，所述排汽装置位于圆环涵道缸体的转动盘的压缩区一侧。
3.根据权利要求1或2所述的空气压缩机，其特征在于：所述吸空气区位于圆环涵道缸体的转动盘的大直径一侧，所述压缩区位于圆环涵道缸体的转动盘小直径一侧。
4.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：所述螺旋筋板上装有筋板环，所述耦合转子上装有转子环。
5.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：所述圆环涵道缸体中是单条螺旋筋板，或者是多条螺旋筋板。
6.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：所述空气压缩机由多个同轴圆环涵道缸体组成，每个圆环涵道缸体的耦合转子在同一时刻处于不同的受力位置。
7.根据权利要求1或6所述的空气压缩机，其特征在于：所述空气压缩机装有飞轮装置。
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