一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机制造技术

本发明专利技术公开了一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，属于机械工程领域。利用无保持架曲沟球轴承能够将回转运动转换成大行程的往复运动的原理，公开一种由气缸、活塞（内部加工有曲沟）、内圈、芯轴、返程弹簧和进排气系统等组成的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机。本发明专利技术利用曲沟球轴承曲沟的推程推动活塞向上运动压缩排气，并压缩弹簧，返程利用弹簧的弹性势能将活塞向下拉动，完成进气行程。与传统曲柄连杆机构组成的压缩机相比较，本发明专利技术公开的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机具有以下优点：1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；2.只有回转运动和往复运动直线，噪音小；3.所需零件少，零件加工要求低，容易制造。

A piston compressor without crank and connecting rod mechanism

The invention discloses a piston compressor without crank connecting rod mechanism, which belongs to the field of mechanical engineering. Based on the principle that no cage crank groove ball bearing can convert rotary motion into reciprocating motion with large stroke, a piston compressor without crank connecting rod mechanism is disclosed, which consists of cylinder, piston (with crank groove machined inside), inner ring, mandrel, return spring and intake and exhaust system. The invention uses the thrust of the curved groove of the curved groove ball bearing to push the piston upward to compress the exhaust gas, and compresses the spring. The piston is pulled downward by the elastic potential energy of the spring to complete the intake stroke. Compared with the compressor composed of traditional crank-connecting rod mechanism, the piston compressor without crank-connecting rod mechanism disclosed in the present invention has the following advantages: 1. All the moving parts are axisymmetrical retrofitting parts with simple structure; 2. Only the rotary motion and reciprocating motion are straight lines with low noise; 3. The required parts are few, and the processing requirements of the parts are low and easy to manufacture.

【技术实现步骤摘要】
一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机
本专利技术涉及一种容积式压缩机，属于机械工程领域。特别涉及一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机。
技术介绍
压缩机在工业生产和人们生活中应用广泛，其中往复活塞式压缩机应用占据较大比例。活塞式压缩机主要由机体、曲柄、连杆、活塞组、阀门等部件组成。往复活塞式压缩机利用活塞在气缸中作往复运动，不断改变活塞的容积，容积增大时气缸进气，容积减小时完成压缩和排气。活塞的往复运动依靠曲柄连杆机构，把电机的回转运动转换成往复直线运动，把电能转换成气体的压力能。曲柄是活塞式压缩机的主要部件之一，其主要作用是将电动机的旋转运动通过连杆改变为活塞的往复直线运动。曲柄结构复杂，体积大，很难实现完全的动静平衡，对材料要求高，加工难度大；连杆由杆体、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓等结构。连杆是曲柄与活塞间的连接件，它将曲柄的回转运动转化为活塞的往复运动，并把动力传递给活塞对气体做功。曲柄连杆机构的受力和运动状态复杂，机器笨重，运行时产生较大的振动，并产生复杂惯性效应和噪音，一直是压缩机行业无法有效解决问题。为了克服基于曲柄和连杆机构构成的往复活塞式压缩机的弊端，本专利技术公开一种无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，利用无保持架曲沟球轴承（专利申请号：CN201910024162.1）能够将回转运动转换成往复直线运动的功能实现。无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，由气缸、活塞（内部加工有曲沟）、内圈、芯轴、返程弹簧和进排气系统等组成。利用无保持架曲沟球轴承曲沟的推程推动活塞向上运动压缩排气，并压缩弹簧，返程利用弹簧的弹性势能将活塞向下拉动，完成进气行程。本专利技术公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机的运动部件全部为轴对称型回转零件，能够克服曲柄连杆机构的诸多弊端。
技术实现思路
实现上述专利技术目的的无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动的功能。本专利技术在活塞内固定一方形柱，限制活塞、相当于轴承的外圈进行转动，使其只能作往复直线运动，形成吸气和压缩所需的往复行程。压缩排气行程利用曲沟的推程完成；吸气行程利用在方形柱的下端安装一弹簧，在曲沟的上升推程时压缩弹簧，使弹簧贮备弹性势能，活塞到达顶端后，在曲沟的下降返程时将活塞、也就是轴承的外圈拉回谷底，完成吸气行程。实现上述专利技术目的的技术方案是：一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，由弹簧1，传动齿2轮，电机3，气缸4，活塞5，内圈6，方柱7，排气阀8，进气阀9，轴承10，芯轴11，钢珠12和机架13构成，其特征是：所述的活塞5内部设置有与内圈6周期相同，摆幅相等的曲沟，活塞5中心安装方柱7；所述的内圈6通过一对轴承安装在芯轴11上，绕芯轴转动，内圈6的下端与传动齿轮的大齿轮用键连接，使内圈6在电机3的驱动下转动；所述的芯轴11下部与机架13固连，中心设置一方形通孔，固定于活塞5顶端的方柱7与方形孔成动配合；所述的方柱7下端安装有弹簧1，在压缩排气行程时弹簧1被曲沟的推程压缩，在活塞5上升顶部过程中被压缩储备弹性势能，在曲沟返程时，弹簧1利用其储备的弹性能量，将活塞拉回到曲沟的谷底；所述的方柱7穿过固定于机架13的芯轴11的方形孔中，使固定于其顶端的活塞5不能转动，只能作往复运动；所述的活塞5内部的曲沟和内圈6上的曲沟的循环周期为2个，或2个以上；所述的活塞5和内圈6曲沟往复运动曲线的推程和返程有2种形式，其一是推程和返程的曲线形状以顶点中心为轴线成左右对称形状；其二是推程和返程的曲线形状不对称；所述的气缸4和活塞5的端面形状有2种形式，其一是圆形端面，其二是非圆形端面；非圆形端面的气缸4和活塞5，方柱7的端面可以是圆形，也可以是方形；所述的弹簧1安装位置有2种形式，其一是安装在固定于活塞5的方柱7的下端、即气缸4与活塞5之间的有效工作容积之外，其二是安装于活塞5的顶上、即气缸4与活塞5之间的有效工作容积之内。与传统曲柄连杆机构组成的压缩机相比较，本专利技术公开的无曲柄连杆机构的活塞式压缩机具有以下优点：1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；2.只有回转运动和往复运动直线，噪音小；3.所需零件少，零件加工要求低，容易制造。附图说明图1为无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机结构示意图：图2为活塞5和方形柱7结构和展开示意图；图中各图例标记分别表示的意义如下：1-弹簧，2-传动齿轮，3-电机，4-气缸，5-活塞，6-内圈，7-方柱，8-排气阀，9-进气阀，10-轴承，11-芯轴，12-钢珠，13-机架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1和图2所示，本专利技术的无曲柄连杆机构的往复活塞式压缩机，由弹簧1，传动齿轮2，电机3，气缸4，活塞5，内圈6，方柱7，排气阀8，进气阀9，轴承10，芯轴11，钢珠12和机架13构成。活塞5内部设置有与内圈6周期相同，摆幅相等的曲沟，活塞5中心安装方柱7；内圈6通过一对轴承安装在芯轴11上，绕芯轴转动，内圈6的下端与传动齿轮的大齿轮用键连接，使内圈6在电机3的驱动下转动；芯轴11下部与机架13固连，中心设置一方形通孔，固定于活塞5顶端的方柱7与方形孔成动配合；方柱7下端安装有弹簧1，弹簧1由曲沟的上升推程作用，在活塞5上升顶部过程中被压缩储备弹性势能，在曲沟下降返程时，弹簧1利用其储备的弹性能量伸长，将活塞拉回到曲沟的谷底；方柱7穿过固定于机架13的方形孔中，使固定于其顶端的活塞5不能转动，只能作上下运动，完成吸气和压缩行程；为了快速吸气，本专利技术的曲沟曲线推程和返程设计成不对称形状，以增加吸气时间。本专利技术公开了一种利用无保持架曲沟球轴承的结构实现活塞的往复运动，利用弹簧贮备的弹性势能实现活塞往复的连续运动。在本专利技术的基本构思原理相同的条件下，本专利技术可以设计成不同气缸大小、不同细部结构变化和局部改进的结构形式，这些都构成本专利技术的其他实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，由弹簧[1]，传动齿轮[2]，电机[3]，气缸[4]，活塞[5]，内圈[6]，方柱[7]，排气阀[8]，进气阀[9]，轴承[10]，芯轴[11]，钢珠[12]和机架[13]构成，其特征是：所述的活塞[5]内部设置有与内圈[6]周期相同、摆幅相等的曲沟；活塞[5]内部中心安装方柱[7]；所述的内圈[6]通过一对轴承安装在芯轴[11]上，绕芯轴转动，内圈[6]的下端与传动齿轮[2]的大齿轮用键连接，使内圈[6]在电机[3]的驱动下绕芯轴[11]转动；所述的芯轴[11]下部与机架[13]固连，芯轴[11]中心设置一方形通孔，固定于活塞[5]顶端的方柱[7]与方形孔成动配合；所述的方柱[7]下端安装有弹簧[1]，在压缩排气行程时弹簧[1]被活塞[5]和内圈[6]的曲沟推程压缩，在活塞[5]上升过程中储备弹性势能，在曲沟返程时，弹簧1利用其储备的弹性能量，将活塞[5]拉回到曲沟的谷底；所述的方柱[7]穿过固定于机架[13]的芯轴[11]方形孔中，使固定于其顶端的活塞[5]不能转动，只能作往复运动。

【技术特征摘要】
1.一种无曲柄连杆机构的活塞式压缩机，由弹簧[1]，传动齿轮[2]，电机[3]，气缸[4]，活塞[5]，内圈[6]，方柱[7]，排气阀[8]，进气阀[9]，轴承[10]，芯轴[11]，钢珠[12]和机架[13]构成，其特征是：所述的活塞[5]内部设置有与内圈[6]周期相同、摆幅相等的曲沟；活塞[5]内部中心安装方柱[7]；所述的内圈[6]通过一对轴承安装在芯轴[11]上，绕芯轴转动，内圈[6]的下端与传动齿轮[2]的大齿轮用键连接，使内圈[6]在电机[3]的驱动下绕芯轴[11]转动；所述的芯轴[11]下部与机架[13]固连，芯轴[11]中心设置一方形通孔，固定于活塞[5]顶端的方柱[7]与方形孔成动配合；所述的方柱[7]下端安装有弹簧[1]，在压缩排气行程时弹簧[1]被活塞[5]和内圈[6]的曲沟推程压缩，在活塞[5]上升过程中储备弹性势能，在曲沟返程时，弹簧1利用其储备的弹性能量，将活塞[5]拉回到曲沟的谷底；所述的方柱[7]穿过固定于机架[13]的芯轴[11]方形孔中，使固定于其顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭康权，谷芳，胡耀华，张文静，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61