CN203146330U - 一种摆臂回旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种摆臂回旋式压缩机，包括壳体、主轴。壳体的上端面由带有一压盖的上轴承座封盖。主轴的中部为一偏心轴段，设于壳体内腔中的一回转套筒，其内圆通过一套筒轴承与主轴的偏心轴段连接；回转套筒上、下侧的主轴通过上、下一对滚动轴承与上轴承座及壳体连接；上轴承外侧的主轴上设有带有进气腔和排气腔的旋转阀，该旋转阀经过一阀板及垫片由一锁紧螺母轴向固定；上轴承座的外壁设有可与旋转阀的进气腔联通的进气接头以及与旋转阀的排气腔联通的排气接头。沿壳体内圆周向设有多组与回转套筒的外圆接触的摆臂机构，摆臂机构与壳体、回转套筒及上轴承座构成两级压缩室，还包括将两级压缩室与旋转阀的进气腔或排气腔联通的导气管。本实用新型可以有效地实现进气，压缩，排气和余气膨胀功能。主轴旋转一周完成多次顺序压缩，每次压缩实现双级压缩。该压缩机运动件间摩擦损耗极小，节能高效，应用广泛。

Description

一种摆臂回旋式压缩机

技术领域

本实用新型涉及回转式气体压缩的流体输送机械，尤其涉及一种通过主轴旋转驱动偏心布局的回转套筒和圆周布局的摆臂，来实现工作容积变化，完成吸气，压缩，排气过程的回旋式压缩机械。

背景技术

流体输送机械是工业、生活等领域不可缺少的设备，其中回转式气体压缩机是主要应用于制冷领域，比如家用便携式、窗式、分体式空调和加湿器，家用冰箱，食品冷藏，车用空调***，热泵等；汽车用空气调节***；工业用通用空气压缩领域；其他特种气体(氧气、氮气和乙烯等)压缩等领域的常用设备。当今，偏心回转式压缩机最典型的是滑片式和滚动回转套筒式。回转体相对于转轴偏心布局，从而实现进气、压缩、排气等功能。其主要缺点如下：

1、滑片式压缩机的滑片与对应配合位置的摩擦损耗大，产生较大的能量损失和泄露，约占压缩机功耗的1/3，因此效率极低，严重影响整机性能。主轴转动一周仅仅完成一次压缩，整体效率低。无法同时实现多级压缩。主要应用于清洁度比较高的环境，比如家用空调，冰箱等。

2、滚动回转套筒式压缩机在排气口设置了排气阀，而排气阀随着工作频率的增加极易损坏，缩短维护周期和整机的使用寿命；

3、主轴和回转套筒间速度同步或无滚动连接，摩擦损耗加大，加大回转套筒和内壁间间隙，影响整体性能和效率；回转套筒和壳体内壁保持一定的间隙，导致气体通过此间隙泄露，限制了其压力比。

4、需要配置润滑***，以减小滑片磨损，结构复杂；密封线较长，密封性能较差，泄露损失较大；

5、各配合构件之间的摩擦损耗大。

发明内容

本实用新型为了解决现有回转式压缩机上述的技术问题，提出一种结构简单紧凑、噪音低、摩擦损耗极小、效率高和节能环保的摆臂回旋式压缩机。

本实用新型提出的一种摆臂回旋式压缩机，其包括壳体、与该壳体同轴安装的主轴。所述壳体的上端面由一上轴承座封盖，上轴承座的顶部设有压盖。所述主轴的中部为一偏心轴段，一回转套筒设于壳体内腔中，该回转套筒的内圆通过一套筒轴承与主轴的偏心轴段连接；回转套筒上侧的主轴通过上滚动轴承与上轴承座的内圆连接、回转套筒下侧的主轴通过下滚动轴承与壳体下端面的轴承孔连接；所述上轴承外侧的主轴上设有带有进气腔和排气腔的旋转阀，该旋转阀经过一阀板及垫片由一锁紧螺母轴向固定；所述上轴承座的外壁设有可与旋转阀的进气腔联通的进气接头以及与旋转阀的排气腔联通的排气接头；所述壳体与上轴承座结合的端面、沿壳体内圆周向设有多组与回转套筒的外圆接触的摆臂机构，摆臂机构与壳体内腔、回转套筒外圆及上轴承座构成一级压缩室，该摆臂机构与壳体及上轴承座构成次级压缩室；还包括将所述一级压缩室、次级压缩室与旋转阀的进气腔或排气腔联通的导气管。

较优的，所述的摆臂机构包括：由三弧形边围成的摆臂平板、竖直设于该摆臂平板下表面的转轴、摆臂平板前端向下延伸的竖板。

较优的，所述壳体的上端面沿内圆周向设有摆臂安装位，该摆臂安装位包括：供摆臂机构的转轴***转动的通孔和供摆臂机构的竖板***摆动的凹槽，壳体的下端面在所述通孔的四周设有回转弹簧的安装沉孔。

较优的，所述回转弹簧设于安装沉孔中，回转弹簧的一端卡在壳体上，转轴的底部卡住回转弹簧的另一端，使得摆臂平板转向壳体的内圆并压紧所述回转套筒的外圆；回转套筒的外圆、壳体的内腔、摆臂平板的弧形边以及上轴承座端面构成所述的一级压缩室；壳体的凹槽、摆臂平板的弧形边以及上轴承座端面构成所述的次级压缩室。壳体的下端面设有一环形盖板，上轴承座、壳体和环形盖板由螺栓连接成一体。

较优的，所述的旋转阀由两段不同直径的空心圆柱体构成，所述的阀板设于旋转阀小直径圆柱体的顶部，该阀板的下表面与旋转阀大直径的圆柱体轴肩之间的空间形成环形排气腔，旋转阀大直径的圆柱体的外圆周面设有扇形的所述进气腔以及扇形排气腔，环形排气腔与扇形排气腔由轴向设置的通道导通形成所述的排气腔。

较优的，所述进气腔的扇形圆心角为115度～125度；所述扇形排气腔的扇形圆心角为65度～75度；进气腔和排气腔最近的相邻两侧边的夹角为45度。

较优的，所述主轴的端面设有一径向的相位标识线，该相位标识线与所述偏心轴段截面的圆心与主轴的截面圆心的连线之间的轴向投影夹角为76度～82度；所述旋转阀的进气腔一侧边进气腔起始位与所述相位标识线轴向投影夹角为零。

较优的，所述旋转阀与所述上轴承之间的上轴承座的壁体上设有放气孔。

较优的，所述的摆臂机构为偶数级和奇数级的布局。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1)通过结构特殊设计使回转套筒以远远低于主轴的速度回旋，完成吸气、压缩、排气和余气膨胀过程，实现圆周布局各腔室顺序压缩的工作过程。回转套筒和对应配合件间摩擦损耗极小，特别是回转套筒和摆臂间的摩擦损耗极小。大大减小了压缩过程流体的泄漏，提高了设备的性能和压缩效率。

2)回转套筒13回转速度远远低于主轴的速度，而摆臂机构又对布局的分隔，缩短了密封长度。解决了现阶段偏心旋转压缩机密封难的问题。是一技术性的突破。

3)由于配合零件间摩擦损耗极小，本实用新型可适宜于复杂工况，远远优于二代滚动回转套

筒式压缩机只适用于清洁环境的工况，可以拓展其在工业压缩机中的应用。

4)取消原有旋转压缩机滑片结构，采用摆臂机构结构，提高了设备的使用寿命，同时摆臂机构的布局可以实现每次压缩完成双级压缩，大大提高了发动机功率；

5)旋转阀的特殊设计使压缩机完成吸气、压缩、排气和余气膨胀过程，同时还使主轴旋转一周完成四次或多次压缩，远远高于现有旋转压缩机旋转一周仅完成一次压缩的功能。同时实现了排气提前和进气滞后，保证排气彻底和进气充分。大大提升了压缩性能和效率。

6)通过回转弹簧使摆臂机构和回转套筒外圆紧密贴合，保证各腔室间气体不掺混。

7)对旋转阀采用径向进气，可以减小进气轴向推力，同时也实现了压缩机工作过程流体的有效分配，完成整个压缩机的工作过程；对发动机结构合理布局，也可以采用轴向进气，缩短进气流程。

8)摆臂机构可以实现偶数级和奇数级多级布局，主轴旋转一周实现和其匹配的压缩级数，大大提高发动机的功率；为了获得更好的性能或布局，摆臂机构有多种变化形式。

9)旋转阀可以实现发动机的多体布局，提高了发动机功率。

10)本实用新型设置了轴承室残余气体的排气孔，减小轴承室运动部件间运动扰动阻力。

12)本实用新型无吸气和排气阀，完全依靠结构控制压缩机的最高压缩性能。提高了设备的使用寿命。

13)回转轴承布局于主轴的偏心位，简化了结构形式，同时也减少了其与回转套筒间的摩擦损耗。回转轴承在保证有效驱动下，可以有多种布局方式。

14)为了保证压缩机平稳运行，可以配置平衡装置。

15)通过对旋转阀和结构特殊设计，可以将其改型为发动机(马达)来使用，可以实现正反转。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的***图；

图2为本实用新型较佳实施例的立体图；

图3为本实用新型较佳实施例的顶部视图；

图4为图3中A-A向的剖视图；

图5为本实用新型较佳实施例的壳体的立体图；

图6为本实用新型较佳实施例的壳体的底部视图；

图7为本实用新型较佳实施例的摆臂机构的立体图；

图8为本实用新型较佳实施例的旋转阀的立体图；

图9为本实用新型较佳实施例的旋转阀的顶部视图；

图10为图9中B-B向的剖视图(加上了阀板)；

图11为本实用新型较佳实施例的旋转阀安装于主轴上的示意图；

图12为本实用新型较佳实施例的旋转阀与偏心轴段相对位置示意图；

图13为本实用新型较佳实施例的旋转阀处于0度位置的示意图；

图14为本实用新型较佳实施例的旋转阀处于90度位置的示意图；

图15为本实用新型较佳实施例的旋转阀处于180度位置的示意图；

图16为本实用新型较佳实施例的旋转阀处于270度位置的示意图。

具体实施方式

下面结附图及实施例对本实用新型作进一步的说明：

如图1～4所示，本实用新型较佳实施例提供的一种摆臂回旋式压缩机，其包括壳体19、与该壳体同轴安装的主轴12。壳体19的上端面由螺纹连接一上轴承座7来封盖，上轴承座7的顶部设有压盖2，压盖2顶部设有用于旋转压盖2使其封闭或开启的丝堵1，也可以实现轴向进气或排气布局。主轴12的中段为一偏心轴段120，一回转套筒13设于壳体19内腔中，该回转套筒13的内圆通过一套筒轴承11与主轴23的偏心轴段120连接，该套筒轴承11由轴肩和卡环10轴向固定。回转套筒上侧的主轴12通过上滚动轴承9与上轴承座7的内圆连接、回转套筒下侧的主轴12通过下滚动轴承20与壳体19下端面的轴承孔连接；上轴承9外侧的主轴12上设有带有进气腔29和排气腔的旋转阀6，该旋转阀经过一阀板5及垫片4由一锁紧螺母3轴向固定。上轴承座7的外壁设有可与旋转阀的进气腔29联通的进气接头8以及与旋转阀的排气腔27联通的排气接头25。壳体19与上轴承座7结合的端面、沿壳体内圆周向均匀设有多组与回转套筒13的外圆接触的摆臂机构，摆臂机构与壳体19、回转套筒13及上轴承座7构成一级压缩室a，该摆臂机构与壳体19及上轴承座7构成次级压缩室a’。还包括将一级压缩室a、次级压缩室a’与旋转阀6的进气腔29或排气腔27联通的导气管17、18。旋转阀6与上轴承9之间的上轴承座7的壁体上沿周向设有轴承室残余气体的放气孔26，用于减小渗漏气体在轴承腔内产生的扰动。

请结合图7，本实施例中，摆臂机构包括：由三弧形边h、f、g围成的摆臂平板14、竖直设于该摆臂平板下表面的转轴141、摆臂平板前端向下延伸的竖板143。结合图5、图6，壳体19的上端面沿内圆周向设有摆臂安装位，该摆臂安装位包括：供摆臂机构的转轴141***转动的通孔191和供摆臂机构的竖板143***摆动的凹槽192，壳体19的下端面在所述通孔191的四周设有回转弹簧21的安装沉孔193。回转弹簧21设于安装沉孔193中，回转弹簧的一端卡在壳体19上，转轴141通过底部的卡槽142卡住回转弹簧的另一端，并使得摆臂平板14转向壳体19的内圆并压紧所述回转套筒13的外圆。回转弹簧21安装于摆臂机构的转轴的末端，保证摆臂平板14和回转套筒13之间紧密接触，以实现腔间隔离和密封。回转套筒13的外圆、壳体19的内腔、摆臂平板14的弧形边以及上轴承座7端面构成所述的一级压缩室a，壳体19的凹槽192、摆臂平板14的弧形边以及上轴承座7端面构成所述的次级压缩室a’。这种结构可实现双级压缩，有效地提高了压缩效率。回转套筒13与摆臂平板14紧密接触，摆臂平板14实现对工作腔室的分隔，缩短了密封长度，大大减少了相邻腔室间泄露。摆臂平板14通过回转弹簧21紧贴回转套筒13，回转套筒13以远远低于主轴12速度回转，这样使回转套筒13和摆臂平板14间，回转套筒13和壳体19接触端面、壳体19内圆轨道面以及上轴承座7的接触面之间摩擦损耗也极小。本实施例中，设有四组摆臂机构，则在壳体19的内圆周向就会形成四套“一级、次级压缩室”，如标记：a、a’；b、b’；c、c’；d、d’所示，请参考图13。每套“一级、次级压缩室”由一根导气管17的两端联通，导气管17再通过三通16连接一进排气管15。随着旋转阀6的转动该进排气管15可以与旋转阀6的进气腔29或扇形排气腔27联通。在壳体19的下端面设有一环形盖板22，用于封住所述的回转弹簧21。上轴承座7、壳体19和环形盖板22由螺栓23连接成一体。根据需要，摆臂机构可以实现偶数级和奇数级的多级布局。

请结合图8～图10，本实施例中，旋转阀6由两段不同直径的空心圆柱体构成，阀板5设于旋转阀小直径圆柱体的顶部，该阀板5的下表面与旋转阀大直径的圆柱体轴肩之间的空间形成环形排气腔28，旋转阀大直径的圆柱体的外圆周面设有扇形的进气腔29以及扇形排气腔27，环形排气腔28与扇形排气腔27由轴向设置的通道601导通形成整体的排气腔。进气腔29的扇形圆心角为115度～125度，优选120度。扇形排气腔27的扇形圆心角为65度～75度，优选70度。进气腔29和排气腔27最近的相邻两侧边的夹角为45度。旋转阀6与阀板5之间形成一个环形排气腔28。旋转阀6外圆设置的排气腔27和进气腔29可以实现流体的径向进气，取消轴向进气，以致减小轴向推力和起动功率。旋转阀6的圆周可以设置多级沟槽，缓冲流体的能量，减小进排气和压缩过程的渗漏。旋转阀6的这种结构可以实现进气、压缩，排气和余气膨胀功能，同时还实现了多级顺序膨胀，大大提高压缩机效率。

请结合图11、图12，主轴12的上端面设有一径向的相位标识线121，该相位标识线与偏心轴段120的截面圆心与主轴截面圆心的连线122之间的轴向投影夹角α为76度～82度，优选79度。旋转阀6的进气腔29左侧边，即进气腔起始位6i与相位标识线121轴向投影夹角为零。

请阅图13～图16，这些图为删除了丝堵1、压盖2、锁紧螺母3、垫片4、阀板5和上轴承座7后所显示的内部结构图(保留了各级导气管17、18)。本实用新型是这样工作的：

参照图13，主轴12由电机带动以远远高于回转套筒13的速度带动回转套筒13回转，使旋转阀6处于6i——吸气初始位，流体经过进气接头8进入旋转阀6的进气腔29，由进排气管15，三通16，一级导气管17分配至第一套的一级压缩室a和次级压缩室a’。而第二套的一级压缩室b和次级压缩室b’通过次级导气管18处于提前排气状态。即压力气体由扇形排气腔27经环形气腔28，排气接头25排至***中。

随着主轴12的继续旋转，当余气膨胀初始位6iv越过排气相位进入余气膨胀阶段。第三套的一级压缩室c和次级压缩室c’处于压缩状态，完成两级压缩。第四套的一级压缩室d和次级压缩室d’处于继续吸气状态。为了保证进气充分。改变旋转阀6的角度，可以改变压缩性能。旋转阀6的这样布局保证进气充分和排气彻底。

参照图14，回转套筒13以远远低于主轴12的速度回转，与配合件间摩擦损耗极小。流体伴随着主轴12顺时旋转，第三套的两级压缩室c和c’完成压缩，第四套的两级压缩室d和d’处于压缩状态。即当旋转阀6i——吸气初始位对准第二套的进排气管15时，第二套的两级压缩室b和b’完成余气膨胀，开始吸气。第一套的两级压缩室a和a’继续吸气。第三套的两级压缩室c和c’处于排气状态。第四套的两级压缩室d和d’处于压缩状态，完成双级压缩。

参照图15，主轴12继续顺时旋转，当旋转阀6i气初始位对准第三套的进排气管15时，对应的第三套两级压缩室c和c’完成余气膨胀，开始吸气，第二套的两级压缩室b和b’继续进气。而第一套的两级压缩室a和a’处于压缩状态，第四套的两级压缩室d和d’完成压缩，处于排气状态。

参照图16，当旋转阀6i——吸气初始位转至对准第四套的进排气管15时，第四套的两级压缩室d和d’完成余气膨胀，开始吸气，第三套的两级压缩室c和c’继续进气，以保证进气充分。第二套的两级压缩室b和b’处于压缩状态，第一套的两级压缩室a和a’完成压缩，处于排气状态。

当主轴12继续顺时旋转，回转套筒13回转，旋转阀处于6iV——余气膨胀初始位，第一套的两级压缩室a和a’处于开始余气膨胀，当旋转阀顺时6iV转至6i位置，完成余气膨胀。这样周而复始，完成连续压缩。

本实用新型由回转套筒13，摆翼平板14，壳体19及上轴承座7分隔形成两级压缩室。回转套筒13以远远低于主轴12的速度，沿着壳体19内腔轨道相对于主轴偏心回旋，完成回转套筒13的回旋运动。同时，摆臂机构在回转弹簧21和回转套筒13外圆的作用下，绕其转轴141来回摆动，以致相关构件配合不断改变两级压缩室的容积。再与主轴12上的设有进、排气腔的旋转阀6配合，可以有效地实现进气，压缩，排气和余气膨胀功能。主轴旋转一周完成四次或多次顺序压缩，每次压缩实现双级压缩。该压缩机运动件间摩擦损耗极小，节能高效，应用广泛。

以上接合较佳实施方式对本实用新型进行了具体描述，但是本技术领域内的技术人员可以对这些实施方式做出多种变更或变化，这些变更和变化应落入本实用新型保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种摆臂回旋式压缩机，包括壳体(19)、与该壳体同轴安装的主轴(12)，其特征在于，所述壳体(19)的上端面由一上轴承座(7)封盖，上轴承座(7)的顶部设有压盖(2)；

所述主轴(12)的中部为一偏心轴段(120)，一回转套筒(13)设于壳体(19)内腔中，该回转套筒(13)的内圆通过一套筒轴承(11)与主轴(23)的偏心轴段(120)连接；回转套筒上侧的主轴(12)通过上滚动轴承(9)与上轴承座(7)的内圆连接、回转套筒下侧的主轴(12)通过下滚动轴承(20)与壳体(19)下端面的轴承孔连接；所述上轴承(9)外侧的主轴(12)上设有带有进气腔(29)和排气腔(28、27)的旋转阀(6)，该旋转阀经过一阀板(5)及垫片(4)由一锁紧螺母(3)轴向固定；

所述上轴承座(7)的外壁设有可与旋转阀的进气腔(29)联通的进气接头(8)以及与旋转阀的排气腔(27)联通的排气接头(25)；

所述壳体(19)与上轴承座(7)结合的端面、沿壳体内圆周向设有多组与所述回转套筒(13)的外圆接触的摆臂机构，摆臂机构与壳体(19)的内腔、回转套筒(13)外圆及上轴承座(7)构成一级压缩室(a)，该摆臂机构与壳体(19)及上轴承座(7)构成次级压缩室(a’)；还包括将所述一级压缩室(a)、次级压缩室(a’)与旋转阀(6)的进气腔(29)或排气腔(27)联通的导气管(17、18)。

2.如权利要求1所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述的摆臂机构包括：由三弧形边(h、f、g)围成的摆臂平板(14)、竖直设于该摆臂平板下表面的转轴(141)、摆臂平板前端向下延伸的竖板(143)。

3.如权利要求2所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述壳体(19)的上端面沿内圆周向设有摆臂安装位，该摆臂安装位包括：供摆臂机构的转轴(141)***转动的通孔(191)和供摆臂机构的竖板(143)***摆动的凹槽(192)，壳体(19)的下端面在所述通孔(191)的四周设有回转弹簧(21)的安装沉孔(193)。

4.如权利要求3所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述回转弹簧(21)设于安装沉孔(193)中，回转弹簧的一端卡在壳体(19)上，转轴(141)的底部卡住回转弹簧的另一端，使得摆臂平板(14)转向壳体(19)的内圆并压紧所述回转套筒(13)的外圆；回转套筒(13)的外圆、壳体(19)的内腔、摆臂平板(14)的弧形边以及上轴承座(7)端面构成所述的一级压缩室(a)；壳体(19)的凹槽(192)、摆臂平板(14)的弧形边以及上轴承座(7)端面构成所述的次级压缩室(a’)；壳体(19)的下端面设有一环形盖板(22)，上轴承座(7)、壳体(19)和环形盖板(22)由螺栓(23)连接成一体。

5.如权利要求1所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述的旋转阀(6)由两段不同直径的空心圆柱体构成，所述的阀板(5)设于旋转阀小直径圆柱体的顶部，该阀板(5)的下表面与旋转阀大直径的圆柱体轴肩之间的空间形成环形排气腔(28)，旋转阀大直径的圆柱体的外圆周面设有扇形的所述进气腔(29)以及扇形排气腔(27)，环形排气腔(28)与扇形排气腔(27)由轴向设置的通道(601)导通联成所述的排气腔。

6.如权利要求5所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述进气腔(29)的扇形圆心角为115度～125度；所述扇形排气腔(27)的扇形圆心角为65度～75度；进气腔(29)和排气腔(27)最近的相邻两侧边的夹角为45度。

7.如权利要求1所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述主轴(12)的端面设有一径向的相位标识线(121)，该相位标识线与所述偏心轴段(120)的圆心与主轴圆心的连线(122)之间的轴向投影夹角(α)为76度～82度；所述旋转阀(6)的进气腔(29)一侧边进气腔起始位(6i)与所述相位标识线(121)轴向投影夹角为零。

8.如权利要求1所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述旋转阀(6)与所述上轴承(9)之间的上轴承座(7)的壁体上设有放气孔(26)。

9.如权利要求1所述的摆臂回旋式压缩机，其特征在于，所述的摆臂机构为偶数级和奇数级的布局。

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