CN202338474U - 变弦式压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变弦式压缩机，包括定子、转子、弦膜；定子中部为基圆孔，基圆孔圆周设有两个以上轴向槽；轴向槽将基圆分割为两个以上基圆弧段；各基圆弧段的两端开有通气孔；所述两通气孔一个为进气口、一个为出气口；弦膜两端分别密封固定于相邻的两轴向槽中，弦膜两侧与定子密封连接，弦膜与定子基圆弧之间构成除通气孔外周边均密封的弧形封闭空腔；定子两端装有端盖；转子包括转轴、一个以上装于转轴用于压紧弦膜使弦膜与基圆弧相切以将弦膜与定子基圆弧之间形成的密闭空腔分割为两个密闭空腔的凸部；转轴经端盖定位于定子基圆孔中心。本实用新型结构简单、密封性好、运动部件少、重量轻、噪音低、运转平稳，适应范围宽，制造难度小。

Description

变弦式压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种压缩机，具体涉及一种变容式回转压缩机。

背景技术

常用的压缩机可分为速度型压缩机和变容积型压缩机两大类型，变弦式压缩机是一种变容积型压缩机。变容型压缩机的主要类型及特点如下：

往复式压缩机

往复式压缩机主要为活塞式压缩机。压缩机的工作腔是气缸。曲柄连杆机构带动活塞在气缸内作上下往复运动，从而完成了压缩、排气、膨胀、吸气等过程。活塞式压缩机具有应用广泛，制造技术成熟，结构简单，而且对加工材料和加工工艺要求较低，造价比较低，适应性强，能适应广阔的压力范围要求，可维修性强等特点。同时也存在无法实现较高转速；机器大而重，不容易实现轻量化；排气不连续，气流容易出现波动，工作时有较大的振动；压缩气体易受润滑油和其它固体杂质污染等不足之处。

隔膜式压缩机

隔膜式压缩机是一种往复式压缩机，压缩机的工作腔是气缸，气缸与运动体由隔膜完全隔开。隔膜由曲柄连杆机构或液压驱动在气缸内往复运动，从而实现对气体的压缩和输送。隔膜压缩机的气缸工作容积的表面积与气缸容积的比值比活塞压缩机大得多，气体的压缩接近于等温过程。因此具有散热性好，压缩比大、密封性好，压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染，因此适于压缩高纯度、稀有贵重、易燃易爆、有毒有害、具有腐蚀性以及高压等气体，被广泛应用于压缩输送各种高纯气体、贵重稀有气体、有毒有害气体和腐蚀性气体等特点。同时也存在结构复杂，机器大而重，不容易实现轻量化，排气不连续，维修性较差等不足之处。

滑片式压缩机

滑片式压缩机是一种回转式变容压缩机。其连续运行的部件为转子，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。轴向滑片在同圆柱缸体偏心的转子上作径向滑动。截留于滑片之间的气体被压缩后排出。滑片式压缩机具有结构简单，运动部件少，转速低，受力简单（只受径向力），排气连续等特点。同时也存在滑片受力状态差，摩擦力较大，滑片及转子难以实现无油密封，压缩气体易受润滑油和其它固体杂质污染，不能实现无油压缩等不足之处。

螺杆式压缩机

螺杆式压缩机是一种回转式变容压缩机。气缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子，两转子都有几个凹形齿，两者互相反向旋转。转子之间和机壳与转子之间的间隙仅为5～10丝，驱动装置驱动主转子(又称阳转子或凸转子)，另一转子(又称阴转子或凹转子)是由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动，或由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。螺杆式的压力比取决于螺杆的长度和外形以及排气口的形状。螺杆式压缩机是现今使用的最主要的压缩机类型，具有螺杆元件不需装备任何阀门，螺杆压缩机零部件少，排气连续，不存在产生不平衡的机械力。因此可以在高转速下工作，效率高，可实现无基础运转，特别适合作移动式压缩机，体积小、重量轻、占地面积少等特点。同时也存在螺杆加工难度大，运转精度要求高，散热性较差，螺杆轴承受力大，维修困难，压缩气体易受润滑油和其它固体杂质污染，无油压缩效率低等不足之处。

涡旋空气压缩机

涡旋空气压缩机是一种回转式变容压缩机。是由两个双函数方程型线的动、静涡盘相互啮合而成。在吸气、压缩、排气工作过程中，静盘固定在机架上，动盘由偏心轴驱动并由防自转机构制约，围绕静盘基圆中心，作很小半径的平面转动。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围，随着偏心轴旋转，气体在动静盘噬合所组合的若干个月牙形压缩腔内被逐步压缩，然后由静盘中心部件的轴向孔连续排出。涡旋式空气压缩机是近年来开发出来的最新型的空气压缩机，具有主机零件少、结构新颖、效率高，体积小、重量轻、噪音低、输气平稳连续、操作简便、维护费用少等一系列优异的技术性能。同时也存在动、静涡盘加工难度很大，运转精度要求高，动、静涡盘的散热性差，单机排量较小，价格昂贵等不足之处。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，体积轻巧，运转平稳，适应范围宽，制造难度小的变弦式压缩机。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括定子、转子、弦膜；定子中部为基圆孔，基圆孔圆周设有两个以上轴向槽；轴向槽将基圆分割为两个以上基圆弧段；各基圆弧段的两端开有通气孔；所述两通气孔一个为进气口、一个为出气口；弦膜两端分别密封固定于相邻的两轴向槽中，弦膜两侧与定子密封连接，弦膜与定子基圆弧之间构成除通气孔外周边均密封的弧形封闭空腔；定子两端装有端盖；转子包括转轴、一个以上装于转轴用于压紧弦膜使弦膜与基圆弧相切以将弦膜与定子基圆弧之间形成的密闭空腔分割为两个密闭空腔的凸部；转轴经端盖定位于定子基圆孔中心。

所述转子的凸部为滚轮；所述滚轮经弹性连接机构与转轴相连。

所述转子还包括设置于滚轮与弹性连接机构之间用于支撑弦膜以限制弦膜形变的弧形托板。

所述转子为实心凸轮。在小型结构时，转子可以采用低摩擦系数材料制成实心凸轮，代替托板和滚轮。

所述弦膜两侧与定子的密封连接为粘接式或弦膜两侧经端盖压紧于定子基圆孔端面。

所述连接滚轮的弹性连接机构及托板为钢片弹簧。

所述转子与弦膜的接触面采用低摩擦系数材料，或者用润滑油润滑。

所述出气口设有防止高压气体回流冲击压迫弦膜、使弦膜与转子的摩擦阻力增大的止回阀。

所述弦膜的安装数量为2～4个。弦膜的安装数量至少为1个，也可以为多个，一般为2～4个，数量越多，单个弦膜的膜腔容积越小，结构越复杂。

所述转子的凸部数量为1～5个。转子的凸部数量至少为1个，也可以为多个，一般为1～5个；转子应支撑弦膜使弦膜具有一定的张紧度，减小弦膜的形变量，使进、出气口之间始终处于隔离状态。

弦膜为高弹性膜片，弦膜的弧长小于对应基圆弧的弧长。弦膜的形状应使与对应的定子基圆弧之间形成的空腔容积要大，且转子压迫时的形变要小，并具有一定的张紧度；弦膜的材料一般采用增强的合成橡胶或合成弹性体。

本实用新型的冷却方式可选用自然冷却、风冷或水冷。

本实用新型的转子转动时，凸部压迫切线沿基圆运动，从截面看，弦膜切点到运动前方的弦膜端点之间的弦长（线长）逐渐变短，两点之间的封闭空间逐渐减小，实现压缩过程，弦膜切点到运动后方的弦膜端点之间的弦长（线长）逐渐变长，两点之间的封闭空间逐渐增大，实现抽吸过程。

定子基圆孔的基本横截形线一般为直线或弧形，对应弦膜的中部横截形线为弧形或直线。定子基圆孔横截形线为直线时，弦膜的中部横截形线为弧形，工作过程中弦膜即有压缩形变，又有拉伸形变，弦膜变形复杂但整体结构加工简单。定子基圆孔横截形线为凸弧形时，弦膜的中部横截形线为直线或凹弧形（凹弧形线长小于对应基圆凸弧形线长），但整体结构加工复杂。转子凸部的横截形线与基圆孔横截形线一致。

本实用新型在同一个定子和转子及多个弦膜的状态下，弦膜与定子的基圆弧段组成的带进气口和出气口的多个封闭空腔（膜腔）是相互独立的，可以完成多种功能：

a．可以组合成单一的抽吸泵或压缩机；

b. 可以一些膜腔完成抽吸功能，另一些膜腔完成压缩功能；

本实用新型结构简单、旋转运动、无进排气控制阀，具有隔膜式压缩机的气缸工作空腔的表面积与气缸容积的比值大散热性好，密封性好，压缩气体不受润滑油和其它固体杂质所污染；滑片式压缩机的结构简单，运动部件少，受力简单（只受径向力）；涡旋式压缩机的主机零件少、压缩行程长、输气较平稳、重量轻、噪音低的优点，是一种综合性能较好的压缩机。实现了结构简单，体积轻巧，运转平稳，适应范围宽，制造难度小的目的。

附图说明

图1是本实用新型变弦压缩方法的原理图。

图2是本实用新型实施例1的结构示意图。

图3是图2的侧视图。

图4是本实用新型实施例2的结构示意图。

图中，1、进气口，2、凸轮转子，3、定子，4、切点，5、基圆，6、弧形弦，7、弹性弦，8、出气口。

9、基圆孔的横截形线，10、弦膜的基本横截形线，11、定子，12、压缩腔，13、出气口，14、转轴，15、弦膜，16、基圆孔，17、滚轮，18、进气口，19、托板，20、抽吸腔，21、基圆孔横截形线，22、弦膜中部横截形线，23、转子的凸部截面形线。

具体实施方式

图1中，本实用新型的原理为：一弹性弦7通过定子3的基圆5交于左右两交点，弹性弦7与基圆弧组合成一个大弓形。一个可转动的凸轮转子2的凸点压迫两交点之间的弹性弦7使弹性弦7张紧并与基圆5相切，形成左交点与切点4之间、切点4与右交点之间左右两个小弓形。左交点旁开有进气口1，右交点旁开有出气口8 。当切点4沿基圆5向右运动时，左弓形弦长逐渐变长，面积增大，可实现吸气过程，右弓形弦长逐渐变短，面积减小，可实现压缩过程。切点4与交点之间的弹性弦7可以推广成长度小于对应基圆的弧长的弧形弦6，同样可以实现变弦压缩。

实施例1

图2和图3给出了本实用新型实施例1的设计图形。图中，本实用新型主要由定子11、弦膜15、转子及端盖组成。铝合金制成的定子11上开有基圆孔16，基圆孔16的横截形线9为直线。两个弦膜15安装在定子上，弦膜的基本横截形线10为椭圆弧，弦膜15的材料为纤维增强的合成橡胶；弦膜15与定子的基圆孔16组合成除进气口18和出气口13外的封闭空间。出气口13装有止回阀，以防止高压气体回流冲击弦膜，使弦膜与转子的摩擦阻力增大。转子通过端盖安装于定子基圆孔中心，转子主要由转轴14、三个连接支撑托板19和三个滚轮17组成。托板19由钢片弹簧制成，与弦膜15的接触面固定有聚四氟乙烯膜片，以降低摩擦力，托板19固定在转轴14上。滚轮17安装在托板19端部，与托板19一起形成对弦膜15的弹性支撑，可以降低基圆孔16、弦膜15、滚轮17三者的平行性精度要求。为进一步降低摩擦力，转子可以用润滑油润滑，不会污染工质。滚轮17压迫弦膜15使其张紧并与基圆孔相切，形成封闭线，将弦膜15与基圆孔16组合成的封闭空腔分割成抽吸腔20和压缩腔12。当转子顺时针转动时，抽吸腔20容积变大，压缩腔12容积变小，实现抽吸和压缩过程。

设计参数：取基圆孔直径200 mm ，基圆孔长度120 mm ，转子转速1450 r/min ；对应设计输出气体压强0.5~1.0 MPa ，空载输出流量≥1.0 Nm³/min 。

实施例2

图4给出了本实用新型实施例2：微型变弦式低压气泵的设计图形。图中，定子的基圆孔由两个半圆对合而成，基圆孔横截形线21为圆弧形。弦膜数量为2个，弦膜中部横截形线22为弧线或直线。弦膜用聚酯弹性体制成。转子通过端盖安装于定子基圆孔中心，转子为实心体，由钢制转轴和固定在转轴上的有2个对称凸顶的聚四氟乙烯实体组成，转子的凸部截面形线23与基圆孔横截形线21一致，以保证压迫弦膜与定子的基圆孔形成密封线。转子可用润滑油润滑。出气口装有止回阀，以防止高压气体回流冲击弦膜。该微型低压气泵可以作为抽吸泵或压缩泵使用。

Claims (10)

1.一种变弦式压缩机，其特征在于：包括定子、转子、弦膜；定子中部为基圆孔，基圆孔圆周设有两个以上轴向槽；轴向槽将基圆分割为两个以上基圆弧段；各基圆弧段的两端开有通气孔；所述两通气孔一个为进气口、一个为出气口；弦膜两端分别密封固定于相邻的两轴向槽中，弦膜两侧与定子密封连接，弦膜与定子基圆弧之间构成除通气孔外周边均密封的弧形封闭空腔；定子两端装有端盖；转子包括转轴、一个以上装于转轴用于压紧弦膜使弦膜与基圆弧相切以将弦膜与定子基圆弧之间形成的密闭空腔分割为两个密闭空腔的凸部；转轴经端盖定位于定子基圆孔中心。

2.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述转子的凸部为滚轮；所述滚轮经弹性连接机构与转轴相连。

3.根据权利要求2所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述转子还包括设置于滚轮与弹性连接机构之间用于支撑弦膜以限制弦膜形变的弧形托板。

4.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述转子为实心凸轮。

5.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述弦膜两侧与定子的密封连接为粘接式或弦膜两侧经端盖压紧于定子基圆孔端面。

6.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述连接滚轮的弹性连接机构及托板为钢片弹簧。

7.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述转子与弦膜的接触面采用低摩擦系数材料，或者用润滑油润滑。

8.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述出气口设有防止高压气体回流冲击压迫弦膜、使弦膜与转子的摩擦阻力增大的止回阀。

9.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述弦膜的安装数量为2～4个。

10.根据权利要求1所述的变弦式压缩机，其特征在于：所述转子的凸部数量为1～5个。

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