一种类椭圆形滚动活塞及滚动活塞压缩机制造技术

一种类椭圆形滚动活塞及滚动活塞压缩机，活塞具有多种型线组合而成的轮廓，质心与主轴重合，活塞本体与气缸同心；相较于圆形滚动活塞，与气缸接触点处的曲率半径大，排气过程中能够减小滑片的上下运动速率，减小与气缸以及滑片之间的摩擦角；各部分型线在组合连接处的曲率半径相同。滚动活塞压缩机包括气缸，活塞设置在气缸的腔体当中，活塞与主轴固定连接，通过主轴带动活塞做旋转运动，在气缸的腔体内壁上安装有能够始终与活塞紧密接触的滑片，滑片由滑片弹簧进行支承；机壳两端的气缸端盖上开设有进气孔和排气孔，排气孔上设置有排气阀。本发明专利技术能减少活塞的摩擦与泄漏，使活塞的体积和质量做大。

An Elliptic Rolling Piston and Rolling Piston Compressor

A kind of elliptical rolling piston and rolling piston compressor is presented. The piston has the outline of a combination of various profiles, the center of mass coincides with the spindle, and the piston body is concentric with the cylinder. Compared with the circular rolling piston, the radius of curvature at the contact point with the cylinder is larger, which can reduce the up and down motion speed of the slider and the friction angle between the cylinder and the slider in the exhaust process. The curvature radius of the line at the combined connection is the same. Rolling piston compressor includes cylinder, piston is fixed in the chamber of cylinder, piston and spindle are connected, piston is driven by spindle to rotate, slider is installed on the chamber wall of cylinder, which can always be in close contact with piston, slider is supported by slider spring; air intake and exhaust holes are arranged on the cylinder end caps of the chassis, and exhaust holes are arranged on the exhaust holes. Exhaust valve. The invention can reduce the friction and leakage of the piston and make the volume and quality of the piston larger.

【技术实现步骤摘要】
一种类椭圆形滚动活塞及滚动活塞压缩机
本专利技术涉及压缩机领域，具体涉及一种类椭圆形滚动活塞及滚动活塞压缩机。
技术介绍
滚动活塞压缩机又称滚动转子压缩机。由于现代加工技术的迅速发展，滚动活塞压缩机的技术也日益完善。特别到了20世纪70年代以后，滚动活塞压缩机在小型封闭式制冷压缩机中所占的比例越来越大。作为容积式压缩机，滚动活塞压缩机是利用旋转运动的转子、气缸以及滑片构成周期性变化的密闭容积室，来对气体进行压缩。它相对于往复式压缩机体积可减小40％～50％，重量轻50％，易损件减少35％～40％，并可以用于输送污浊和带液滴、含粉尘的工艺用气体。所以滚动压缩机广泛应用于小型制冷压缩机，以及特殊场合的化工工艺场合以及军工场合。但传统的滚动活塞压缩机的滑片与转子之间由于圆形滚动活塞导致滑片上下相对运动速率以及空隙增大，会产生较大的泄漏以及摩擦问题，使机器的性能大大降低。并且传统滚动活塞压缩机由于平衡质量问题，无法将滚动活塞压缩机做成大型压缩机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种类椭圆形滚动活塞及滚动活塞压缩机，一方面能够减少摩擦与泄漏，另一方面可以让滚动活塞的体积和质量做大。为了实现上述目的，本专利技术类椭圆形滚动活塞采用的技术方案为：具有多种型线组合而成的轮廓，质心与主轴重合，活塞本体与气缸同心；相较于圆形滚动活塞，与气缸接触点处的曲率半径大，排气过程中能够减小滑片的上下运动速率，减小与气缸以及滑片之间的摩擦角；各部分型线在组合连接处的曲率半径相同。第一种优选方案，活塞的轮廓由椭圆与圆弧型线组合而成，气缸的直径为R，偏心距为e，活塞椭圆部分短轴长度为b，b＝R-e；椭圆部分长轴长度为短轴长度的1.5倍，在椭圆部分两侧上下与x轴夹角为60°的位置做圆弧部分，椭圆部分与圆弧部分的切线方程为a为椭圆长轴长度，b为椭圆短轴长度，x0为切点横坐标，y0为切点纵坐标，找出与切线垂直并经过切点的直线，找到直线在x轴上的交点，以交点为圆心作圆，得到跟椭圆切点处曲率相同的圆；挖去偏心质量，将活塞质心调节到气缸的中心，达到与气缸同心。第二种优选方案，本专利技术类椭圆形滚动活塞的轮廓由心形线与直线型线组合而成，根据心形线参数方程对x、y分别求导得到心形线的切线斜率心形线与直线的切点在处，由于心形线上下对称，连接切点得到直线；挖去偏心质量，将活塞质心调节到气缸的中心，达到与气缸同心。第三种优选方案，本专利技术类椭圆形滚动活塞的轮廓由心形线与圆弧型线组合而成，根据心形线的参数方程对x、y分别求导得到心形线的切线斜率心形线与直线的切点在处，由切点得到切点处的法线方程x0,y0为切点坐标，由于心形线上下对称，找到切点处的法线与x轴交点，以交点为圆心作圆，得到跟心形线切点处曲率相同的圆；挖去偏心质量，将活塞质心调节到气缸的中心，达到与气缸同心。第四种优选方案，本专利技术类椭圆形滚动活塞的轮廓由摆线与圆弧型线组合而成，根据摆线的参数方程求导得到摆线的切线斜率分别选择的点作为摆线与圆弧的切点，得到切线及其法线，由于摆线弧段上下对称，分别找到法线与x轴的交点，并以交点为圆心作圆，得到跟摆线切点处曲率相同的圆；挖去偏心质量，将活塞质心调节到气缸的中心，达到与气缸同心。本专利技术应用类椭圆形滚动活塞的压缩机，包括固定在机壳当中的气缸，活塞设置在气缸的腔体当中，活塞与主轴固定连接，通过主轴的旋转带动活塞做旋转运动，在气缸的腔体内壁上安装有能够始终与活塞紧密接触的滑片，滑片由滑片弹簧进行支承；机壳两端的气缸端盖上开设有进气孔和排气孔，排气孔上设置有排气阀，当活塞与气缸的切点到达进气孔时，基元面积与进气孔相通，随着活塞的转动，基元面积逐渐增大，开始吸气过程；当活塞与气缸的切点转过进气孔后，基元面积逐渐减小，开始压缩过程，腔内压力逐渐升高，当腔内压力达到排气压力时，排气阀打开，开始排气过程，当到达排气孔时，排气过程结束。优选的，所述活塞与主轴通过键固定连接。优选的，滑片的顶端采用类椭圆形，类椭圆形用于增大滑片与活塞接触部分的曲率。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：将滚动式活塞做成类椭圆结构，减小活塞与气缸接触的曲率，进而会减少滑片上下相对运动的速率，改变滑片与活塞的接触形状以减小滑片与活塞接触的摩擦角，进而减少摩擦与泄漏。传统滚动活塞压缩机的转子是偏心结构，存在旋转动平衡的问题，需要在活塞的一侧和电机的一端添加平衡质量，并且仍无法平衡所产生的倾覆力矩，导致现有滚动活塞压缩机都无法做的很大。本专利技术将滚动式活塞做成类椭圆结构，通过调节质心，能够使活塞与气缸同心，有效降低甚至消除偏心质量及离心力，不需要平衡质量，能够让滚动活塞体积和质量做大，使滚动式活塞压缩机向大型化发展。进一步的，本专利技术压缩机滑片的顶端采用类椭圆形，增大滑片端部的曲率，能够增大滑片与滚动活塞的实际接触面积，进而减小接触应力，从而减少滑片和滚动式活塞之间的摩擦。附图说明图1本专利技术的整体结构示意图；图2本专利技术的主轴结构示意图；图3本专利技术主轴连接滚动式活塞的结构示意图；图4本专利技术滑片与滑片弹簧的连接结构示意图；图5本专利技术气缸、活塞和滑片的装配结构示意图；图6本专利技术压缩机的工作原理示意图；图7本专利技术由椭圆与圆弧型线组合而成的活塞轮廓；图8本专利技术由心形线与直线型线组合而成的活塞轮廓；图9本专利技术由心形线与圆弧型线组合而成的活塞轮廓；图10本专利技术由摆线与圆弧型线组合而成的活塞轮廓；附图中：1-进气孔；2-气缸；3-活塞；4-滑片；5-排气孔；6-滑片弹簧；7-主轴；8-机壳；9-键槽。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术采用类椭圆形滚动活塞的滚动活塞压缩机在结构上包括气缸2、滑片4、活塞3、进气孔1、排气孔5、排气阀以及滑片弹簧6，其中，气缸2固定在机壳8上，活塞3与主轴7通过键连接，通过主轴7的旋转带动滚动活塞3做旋转运动。滑片弹簧6的弹簧力使滑片4与活塞3紧密接触，滑片4能够上下运动，与活塞3一直接触。本专利技术压缩机的工作过程如下：当活塞3与气缸2之间的切点T到达进气孔1的A点时，基元面积与进气孔1相通，随着活塞3的转动，基元面积逐渐增大，开始吸气过程，这个过程一直持续到活塞3转过第二转。当切点T转过进气孔1后，基元面积逐渐减小，开始压缩过程。腔内压力逐渐升高，当腔内压力达到排气压力时，排气阀打开，开始排气过程，直到B点时，排气过程结束。本专利技术类椭圆形滚动活塞，将活塞设计成类椭圆形状。气缸2通过螺栓连接固定在机壳8上，气缸2的内腔为圆形，其中心位置有曲轴7与滚动活塞3相连，带动滚动活塞3做旋转运动，滚动活塞3与气缸2、滑片4以及气缸两端端盖组成密闭的腔室。所述的滚动活塞3为类椭圆形，滚动活塞3气缸2之间存在配合关系，并减小与气缸2接触处的曲率。通过质心的平衡，使滚动活塞3的质心与气缸2中心曲轴重合，达到与气缸2同心。本专利技术类椭圆形滚动活塞采用椭圆与圆弧型线组合而成的轮廓，首先根据气量等参数确定合适的气缸2的直径，即为图6中的R，偏心距一般选取滚动活塞3半径的0.25倍以下，即为图1中的e。根据以上数据就可以得到滚动活塞3的半径，即为图6中的b，也是滚动活塞3类椭圆结构的椭圆的短轴长度。其中b＝R-e。选取合适的椭圆长轴长度，优选短轴的1.5倍左右，这样就可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类椭圆形滚动活塞，其特征在于：活塞具有多种型线组合而成的轮廓，其质心与主轴(7)重合，活塞本体与气缸(2)同心；相较于圆形滚动活塞，类椭圆形滚动活塞与气缸(2)接触点处的曲率半径大，排气过程中能够减小滑片(4)的上下运动速率，减小与气缸以及滑片之间的摩擦角；各部分型线在组合连接处的曲率半径相同。

【技术特征摘要】
1.一种类椭圆形滚动活塞，其特征在于：活塞具有多种型线组合而成的轮廓，其质心与主轴(7)重合，活塞本体与气缸(2)同心；相较于圆形滚动活塞，类椭圆形滚动活塞与气缸(2)接触点处的曲率半径大，排气过程中能够减小滑片(4)的上下运动速率，减小与气缸以及滑片之间的摩擦角；各部分型线在组合连接处的曲率半径相同。2.根据权利要求1所述的类椭圆形滚动活塞，其特征在于：轮廓由椭圆与圆弧型线组合而成，气缸(2)的直径为R，偏心距为e，活塞椭圆部分短轴长度为b，b＝R-e；椭圆部分长轴长度为短轴长度的1.5倍，圆弧部分连接在椭圆部分两侧上下与x轴夹角为60°的位置，椭圆部分与圆弧部分的切线方程为a为椭圆长轴长度，b为椭圆短轴长度，x0为切点横坐标，y0为切点纵坐标；圆弧部分与椭圆部分在切点处的曲率相同，与切线垂直并经过切点的直线相交于x轴，交点为圆弧部分的圆心；活塞质心与气缸(2)同心。3.根据权利要求1所述的类椭圆形滚动活塞，其特征在于：轮廓由心形线与直线型线组合而成，根据心形线的切线斜率方程在处取心形线与直线的切点，直线为心形线上下对称两部分切点的连线；活塞质心与气缸(2)同心。4.根据权利要求1所述的类椭圆形滚动活塞，其特征在于：轮廓由心形线与圆弧型线组合而成，根据心形线的切线斜率方程在处取心形线与直线的切点，根据心形线切点处的法线方程x0,y0为切点坐标，圆弧部分与心形线部分在切点处曲率相同，圆心为切点处法线与x轴的交点，活塞质心与气缸(2)同心。...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志龙，曲西德，李丹童，韩耀祥，吴伟烽，邢子文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61