活塞往复式压缩机的全无余隙构造设计及其加工方法技术

一种活塞往复式压缩机的全无余隙构造设计及其相关的加工方法，是在完全消灭“余隙”方面进行的改进而实现的，即在ZL200410030658.3“无余隙”技术的基础上再进行的改进而实现的；从结构原理的角度来看，在瞬间时刻完全可以让：活塞(5)、排气阀片(3)、锥形吸气阀块(4)、活塞环(K)与汽缸(6)五者之间能够形成没有几何空间的“全无余隙”接触状态。——让最传统的活塞往复式压缩机以更加崭新的面貌出现世界上：其活塞(5)的实际排气量在任何工况条件下都非常接近于100％，并进而能够大幅度提高其压缩比，为它成为活塞往复式压缩机的换代产品创造了条件，甚至，鉴于其“性价比”的大幅度攀升，又为它有可能成为其他工程领域中使用的多种不同类别压缩机的换代产品创造了条件。

【技术实现步骤摘要】
分案申请：原案申请号“2011102555824”原案申请日“2011年08月21日”原案申请名称“活塞往复式压缩机的全无余隙构造及其相关的加工方法”
.本专利技术涉及活塞往复式压缩机的技术，尤其是“全无余隙”机型的技术。
技术介绍
目前问世的压缩机品种中的大多数都是常规的由曲轴驱动的活塞式压缩机，它具有：制造简单，使用寿命长，对材质要求不高等其它品种压缩机无法与之相比的综合特点，这是它问世以来经久不衰的主要原因。活塞往复式压缩机与其他压缩机一样，由于在结构上受到无法解决的“余隙”问题的困扰，因此它的排气效率或/和压缩比始终难以提高。——例如：当压缩比接近于“10”时，其排气量将会减小到失去其工作意义的程度。现有活塞往复式压缩机中的“余隙”包括：活塞外顶部与气缸内顶部之间以及由于吸气与排气二者机构必须存在的“余隙”，以及由于活塞环的存在而造成的余隙。
技术实现思路
本专利技术之目的：本专利技术之目的：提出了活塞往复式压缩机“全无余隙”的结构。为了实现上述专利技术目的，拟采用以下的技术：在活塞往复运行的机型结构基础上，满足以下a、b、c与d的四个机构设计条件：a.活塞的顶部外侧配用控制吸气孔开启与关闭的锥形吸气阀块；b.至少在与活塞的外侧与顶部齐平位置上设置了其断面为半V型的活塞环，该半V型的张口是向着圆心的，该半V型断面的张口与活塞顶部所形成的坡度接触面为滑动配合，并且，该半V型活塞环是通过与上述半V型断面相吻合设置在活塞上的环槽来实施定位的，而且，该半V型活塞环的上斜面与活塞顶部坡度之间的滑动配合间隙应该小于该半V型活塞环下平面与上述环槽底部平面的配合间隙以确保：半V型活塞环的上斜面与活塞顶部坡度之间由于受到气缸内部不断变大的压缩气体力的驱使而向着汽缸内壁圆周方向产生挤压分力时，绝对不会受到该上述环槽底部平面对于该半V型活塞环下平面的顶托影响；c.活塞在向前压缩排气行程中，最后能够顶开排气阀片冲出汽缸，活塞在后退行程中，当活塞欲完全退回到汽缸内，即将与被气缸阻挡在外的排气阀片分离的时刻，将会造成活塞、排气阀片、锥形吸气阀块、活塞环与汽缸五者之间形成没有几何空间的“全无余隙”接触状态。d.排气阀片是通过弹簧一类的弹性装置定位在汽缸的顶部。本专利技术关键部位的加工方法如下：将其断面为半V型活塞环，设置在活塞的外侧与顶部齐平的位置上，将锥形吸气阀块也设置在在活塞上，最后，将该活塞的上顶部、该活塞环的上部，以及该锥形吸气阀块的上顶部(锥体的底部)三者一起进行平面研磨。——确保该三者位于同一个平面。本专利技术与现有技术比较的特点：由于提出了上述活塞往复式压缩机“全无余隙”的结构的设计方案，这就为：活塞往复式压缩机在其结构原理上能够实现“全无余隙”工作状态的结构形式与运行方式均创造了条件，使得其：理论排气量达到100％的程度，而实际排气量在任何工况条件下都非常接近于100％，并进而能够大幅度地提高其工作压缩比又创造了条件。附图说明图1示意了本专利技术在卧式曲轴驱动型大功率活塞往复式压缩机中的实施例。图2示意了图1机型的活塞前进(排气)运行时活塞、阀和汽缸的相对位置。图3示意了图1机型的活塞后退(吸气)运行时活塞、阀和汽缸的相对位置。H：高压区；W：低压区；K：其断面为半V型的活塞环；N：普通的常规活塞环；P：活塞顶部的吸气孔；D：交流电机；1：缸盖；2：弹簧；3：排气阀片；4：锥形吸气阀块；5：活塞；6：汽缸；7：曲轴；8：连杆；9：机体；10：定位螺丝。具体实施方式图1示意了一种曲轴驱动型活塞往复式压缩机“全无余隙”的结构概况。图2示意了活塞5在向前的压缩排气行程时携带着活塞环K一起，顶着排气阀片3在汽缸6的洞口外部一起行进的状况。显然：A.在活塞5与排气阀片3接触之前，该二者之间就已经在汽缸6中形成了将会缓解活塞5与排气阀片3相互冲撞力度的高压气垫；B.此时意味着：活塞5已经将被压缩成的高压气体全部挤入高压区H；C.应该在结构设计上确保：活塞环K不能全部脱离(冲出)汽缸的洞口，否则，活塞环K就不可能被活塞5重新携带着返回汽缸6了。此外，活塞5冲出汽缸6洞口的行程部分，可控制在其有效行程长度的十分之一左右或更小。图3示意了活塞5在后退的吸气行程时通过其顶部的锥形吸气阀块4吸进低压气体的状态。显然：A.在结构上采用顺流式吸气机构最符合“全无余隙”的机型结构要求。B.当活塞5处于后退行程的初始阶段，即在活塞5完全退进汽缸6的洞口之前，首先由较大直径的排气阀片3将较小口径的汽缸6的洞口顶部封闭住，此刻必将形成：活塞5(包括位于其外缘的活塞环K)、锥形吸气阀块4、排气阀片3与汽缸6之间“全无余隙”的状态(就结构理论而言)。——在此刻之后，就不会存在如现有技术中残余高压气体的膨胀过程了，直接让活塞5才进入了具有实际吸气意义的吸气冲程阶段，直到由吸进的低压气体将气缸6中活塞5至排气阀片3之间的空间填满为止。综上所述，从本专利技术的结构原理上看，当活塞5处于本专利技术的吸气冲程但又尚未进行吸气时，即主要是在高气压的驱动下，让排气阀片3将汽缸6的洞口顶部封闭住的时刻：将会形成最关键的让：活塞5、排气阀片3、锥形吸气阀块4、活塞环K与汽缸6之间没有几何空间的“全无余隙”接触状态。关于本专利技术中采用涉及V型断面形状活塞环K来实现“无余隙”的问题：活塞5与半V型断面的活塞环K(其张口是向着圆心的)是通过一定的锥形坡度以挤压方式接触的，并且，该坡度方向是离开圆心而向着圆周的，这样，在活塞5压缩气体的过程当中，就必然会增加一个向着汽缸6圆周内壁方向上的可变的附加挤压分力(与被压缩气体的压力成正比)；当被压缩气体的压力达到最高时，那么，通过活塞环K的上述附加的分力来制止活塞5两端的高压与低压之间漏气的力度也就随之达到最大；显然，在活塞5压缩气体的初始行程阶段(气体的压力不高时)，上述向着圆周方向的挤压分力就不存在或很小。——活塞环1与定位该活塞环1的异型断面环槽之间在相互配合时总是会存在一定的、哪怕是极其微小的公差配合，机加工时只要有意识地充分把握住并设法实现了这一点(充分重视了上述“
技术实现思路
”段落中的“b”款)，就能够很容易使得活塞5在压缩气体的过程当中，能够有效地增加活塞5前后两端之间上述的制止漏气的力度，这于高压缩比或超高压缩比机型是很重要的。此外，图中所示意的活塞环K的断面中顶部尺寸S的范围应该大于或等于“零”，具体设计时，根据结构改进时的不同需求，上述二种情况的设计都有可能存在。关于本专利技术高压缩比机型的高压温升问题：高压缩比或特高压缩比机型必然会面临对于压缩机来说的高温升问题，这可以采用一般的风冷方式来解决，也可以采用如汽车发动机(通过汽油高温爆炸来驱动活塞的运行)那样的水冷方式来解决。显然：现在，“有余隙”的活塞往复式压缩机，它具有制造简单与“性价比”很高的特点，如果实现了本专利技术的“全无余隙”的结构，使得其“性价比”就能更大幅度地攀升，这就会让历史最悠久的活塞往复式压缩机非但能够成为传统型活塞往复式压缩机的换代产品，而且，还很有可能成为其他工程领域中使用的各种类型压缩机的换代产品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞往复式压缩机的全无余隙构造，在活塞(5)往复运行的机型结构基础上再满足以下a、b、c与d的四个机构设置条件：a.活塞(5)的顶部外侧配用控制吸气孔(P)开启与关闭的锥形吸气阀块(4)；b.至少在与活塞(5)的外侧与顶部齐平位置上设置了其断面为半V型活塞环(K)，该半V型的张口是向着圆心的，该半V型断面的张口与活塞(5)顶部所形成的坡度接触面为滑动配合，并且，该半V型活塞环(K)是通过与上述半V型断面相吻合设置在活塞(5)上的环槽来实施定位的，而且，该半V型活塞环(K)的上斜面与活塞(5)顶部坡度之间的滑动配合间隙应该小于该半V型活塞环(K)下平面与上述环槽底部平面的配合间隙，以确保：半V型活塞环(K)的上斜面与活塞(5)顶部坡度之间由于受到气缸(6)内部不断变大的压缩气体力的驱使而向着汽缸(6)内壁圆周方向产生挤压分力时，绝对不会受到该上述环槽底部平面对于该半V型活塞环(K)下平面的顶托影响；c.活塞(5)在向前压缩排气行程中，最后能够顶开排气阀片(3)冲出汽缸(6)，活塞(5)在后退行程中，当活塞(5)欲完全退回到汽缸(6)内，即将与被气缸(6)阻挡在外的排气阀片(3)分离的时刻，将会造成活塞(5)、排气阀片(3)、锥形吸气阀块(4)、半V型活塞环(K)与汽缸(6)五者之间形成没有几何空间的“全无余隙”接触状态；d.排气阀片(3)是通过弹簧(2)一类的弹性装置定位在气缸(6)的顶部；此外：涉及活塞环(K)的断面顶部尺寸S的范围：大于或等于零；涉及该机型的高温升问题：能够采用风冷方式或如汽车发动机那样的水冷方式予以解决。...

【技术特征摘要】
2010.08.30 CN 20101027193551.一种活塞往复式压缩机的全无余隙构造，在活塞(5)往复运行的机型结构基础上再满足以下a、b、c与d的四个机构设置条件：a.活塞(5)的顶部外侧配用控制吸气孔(P)开启与关闭的锥形吸气阀块(4)；b.至少在与活塞(5)的外侧与顶部齐平位置上设置了其断面为半V型活塞环(K)，该半V型的张口是向着圆心的，该半V型断面的张口与活塞(5)顶部所形成的坡度接触面为滑动配合，并且，该半V型活塞环(K)是通过与上述半V型断面相吻合设置在活塞(5)上的环槽来实施定位的，而且，该半V型活塞环(K)的上斜面与活塞(5)顶部坡度之间的滑动配合间隙应该小于该半V型活塞环(K)下平面与上述环槽底部平面的配合间隙，以确保：半V型活塞环(K)的上斜面与活塞(5)顶部坡度之间由于受到气缸(6)内部不断变大的压缩气体力的驱使而向着汽缸(6)内壁圆周方向产生挤压分力时，绝对不会受到该上述环槽底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁嘉麟，
申请(专利权)人：梁嘉麟，
类型：发明
国别省市：浙江;33