[发明专利]矩形活塞变容积机构

说明书

技术领域

本发明涉及气体压缩机、真空泵、油泵及内燃发动机等机械中的活塞机构，具体的说是一种矩形活塞变容积机构。 

背景技术

传统的变容积机械，特别是采用活塞移动式变容积机械，活塞都为圆形截面。从上世纪80年代起就有人对等速回转导杆机构进行了研究，提出了利用其曲柄、导杆、滑块都作匀速转动的特点，制成了转缸空气压缩机、制冷压缩机、油泵等样机，并称之为“转缸机”。该机构的曲轴即为曲柄、滑块设计成双作用的活塞、导杆制成可以转动的缸体(转缸)。然而多年过去了，“转缸机”并没有在工业上进行应用。究其原因，有以下几方面： 

1、该设计活塞为圆柱面，这对总体构思带来不足： 

(1)在圆柱体转缸中沿径向加工两圆柱形缸孔。使机构布置松散，装配后空隙很少整个转缸是一个实心圆柱棒，使总重量居高不下。 

(2)在保证结构设计紧凑的情况下，转缸、曲轴的外形尺寸与活塞的直径有一定的比例关系。在给定活塞直径下(输油率一定)，有高强度的主轴是高压油泵的力学要求，这就限制了该设计在油泵领域的应用。另外，该设计尚未见到流体压力大于40kg/cm²的样机。而精度要求高的产品，做成压力小于63kg/cm²的油泵是没有经济意义的。 

2、活塞直接开口于转缸外径： 

(1)致使整个转缸外圆柱面成为进、出流体的密封带。密封带太宽，润滑油的剪切力消耗了大量的空转功率。 

(2)过早地接通流体出口，使系统高压气体在出口处往复运动而增加动力消耗。 

(3)也由于过早地接通流体出口，致使密封在缸内的气体，压缩比不能按需要设定。因而不可能在内燃发动机中应用。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是要提供一种将圆形活塞改为矩形横截面；将曲轴改为偏心轮；并在转缸外加入中套，避免活塞直接开口，减少液体进、出口的密封面积的一种矩形活塞变容积机构。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矩形活塞变容积机构，其特征是：有一根主轴，主轴的两端分别由上端盖和下端盖支承，主轴的中间配有偏心轮，偏心轮外是活塞轴瓦，活塞轴瓦外为活塞，活塞是装入转缸的长方体孔中，上端盖与下端盖之间连接有机壳；转缸的外圆压入转缸套，转缸套的外面为机壳。 

所述的活塞轴线及转缸轴线在空间两两互相垂直。 

所述的活塞为矩形横截面形状，缸形的长边设在转缸径向截面上。 

所述的偏心轮的偏心等于主轴轴心线相对转缸轴心线的偏心。 

所述的转缸套在活塞两头对应处应开设小孔，小孔可以是方形或圆形的。 

本发明的活塞的横截面为矩形(四角可倒R)更确切地说是活塞与缸体的配合截面为矩形，这样能在不改变转缸外径的情况下，缩短总体轴向尺寸，增大活塞横向尺寸，从而可以设计出高强度的主轴，并且能有多余的径向尺寸将曲轴设计成阶梯轴+偏心轮的装配。也可保持活塞横截面积及转缸外形尺寸不变，增加偏心量。 

本发明的有益效果是：本发明最大特点是机械效率高、结构紧凑、体积小、 重量轻、零件结构简单。尤其是需要保证e＝e1尺寸精度和位置精度的零件，都可以用数控机床在一次装夹下加工完成。小尺寸的活塞、偏心轮等甚至可以用冷冲压、冷挤压等高生产率方式生产这些高精度零件。也因此本产品便于向小型化等方向扩展。 

附图说明

图1是立式制双缸冷压缩机应用本发明的全剖视视图。 

图2是图1的A-A剖视图。 

图中1下端盖，2机壳，3转缸，4活塞，5主轴，6上端盖，7偏心轮，8转缸套，9活塞轴瓦。 

具体实施方式

实施例1： 

有一根主轴5，主轴5的两端分别由上端盖6和下端盖1支承，主轴5的中间配有两个偏心轮7，偏心轮7外是活塞轴瓦9，活塞轴瓦9外为活塞4，活塞4分别装入转缸3的两个长方体孔中，上端盖6与下端盖1之间连接有机壳2；转缸3的外圆压入转缸套8，转缸套8的外面为机壳2。 

本实施例必须保证偏心轮的偏心e1等于主轴轴心线相对转缸轴心线的偏心e，转缸套8在活塞4两头对应处开设有方形小孔，以减少密封带面积，并提高压缩比。活塞4的横截面为矩形，即活塞与缸体的配合截面为矩形，这样能在不改变转缸外径的情况下，缩短总体轴向尺寸，增大活塞横向尺寸，从而可以设计出高强度的主轴，并且能有多余的径向尺寸将曲轴设计成阶梯轴+偏心轮的装配。也可保持活塞横截面积及转缸外形尺寸不变，增加偏心量e从而增加输气量。本实施例制冷压缩机就是在原有的基础上将e＝5改为e＝7.5，增加输气量50％。本实施例的特点是机械效率高、结构紧凑、体积小、重量轻、结构简单。