[其他]曲柄针销往复活塞式压缩机

说明书

本实用新型涉及往复活塞式压缩机。

在往复活塞式压缩机中，活塞的往复运动有多种驱动方式，其中以曲柄连杆机构最为普遍；在一些小型压缩机中，有些采用偏心轮连杆机构、斜盘机构，还有些采用曲柄滑块机构以及偏心园滑块机构。其中以曲柄滑块机构最简单，以偏心园滑块机构最紧凑。

曲柄滑块机构亦称正弦机构，它有一个带横槽的活塞，安装在曲轴上的滑块可在活塞上的横槽中滑动，从而把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动，如US4373876专利所描述的机构就是如此。这种结构由于活塞上有一横槽，槽的长度必须大于活塞行程与滑块长度之和，这使得机器的尺寸随活塞行程加长而显著增大，当行程与缸径之比大于0.5时，活塞要制成阶梯形的导向部分，这还要在机体上加上导向装置，机器体积变得庞大，实用性受到局限。

偏心圆滑块机构有一个偏心半径和曲柄半径相等的圆滑块，它的行程等于四倍的曲柄半径，因此具有体积小，结构紧凑等特点。但为了保证运动可靠，必须加一同步机构，如CN85200336U专利所描述的机构就是如此。它是以一对2：1的内外齿轮付作为同步机构的，这使机构产生多余约束，为避免发生干涉，要求精度高，从而使制造成本提高，而且齿轮机构容易产生打牙现象。

本实用新型提供一种采用曲柄针销和十字形滑槽的机构使活塞作往复运动的压缩机，该机既保持了曲柄滑块机构简单的特点，又具有偏心圆滑块结构紧凑的优点，从而达到减少机器零件，减轻机器重量，缩小机器体积，降低制造成本的目的。

本实用新型的压缩机主要由机体（1）、气缸（2）、活塞（3）、曲柄（4）、针销（5）、缸盖（6）、电机（7）等组成。本实用新型的特征是：活塞的裙部开有与中心对称的斜置45°的十字形滑槽，在曲柄臂上装配有两根在十字形滑槽中滑动或滚动的针销。以拨动活塞在缸体轴线方向作往复直线运动。曲柄臂上两销孔的距离为活塞行程的一半，并与曲柄主轴心呈一等腰直角三角形。

活塞的运动方程为S＝r（1－COSωt），V＝rωsinωt，a＝rω²cosωt，其中r为两根曲柄针销之距离，ω为曲柄之角速度，S表示活塞位移，V表示活塞速度。a表示活塞加速度。由上式可见，该机构属简谐运动机构，与曲柄连杆机构相比无二阶及二阶以上的往复惯性力。由上述运动方程可见与曲柄滑块运动方程相同，其区别在于r的含义不同，本实用新型曲轴轴心到针销的距离为r／，而曲柄滑块的曲柄偏心半径为r，因此可见在活塞行程相同的情况下，本实用新型的高度与曲柄滑块机构的高度之比为1／。因此具有体积小的特点。

本实用新型的压缩机无连杆，活塞裙部的十字滑槽45°斜置，降低了机体高度，并可不用专门的曲轴箱，使结构简化，容易做到体积小重量轻。

本实用新型的活塞有一扁状裙部，在扁状裙部上开有与中心对称的斜置45°的十字滑槽，如图1中（3）所示，滑槽的宽度与针销或针销套呈动配合。

本实用新型的曲柄上有两根装配在曲柄臂上的针销，针销上可以加套，套可以在活塞上的槽中滚动。当采用悬臂支撑曲柄时，可将针销过盈装入曲柄臂；当采用全支撑时，针销也可与曲柄臂上的针销孔呈动配合，使针销可以在活塞上的槽中滚动。在微型压缩机中，曲柄臂可直接与电机主轴相连，如图2中（4）所示。两针销之距离为r，它们到轴心之距离相等且等于r／。

本实用新型的机体是一个由两垂直圆柱孔相贯的整体，一孔为安装曲柄主轴承的轴承孔，另一孔为活塞在其中运动的气缸。

本实用新型的缸盖和常规压缩机类似，它有两个腔，一是进气腔，一为排气腔，腔中分别装有进气阀和排气阀。

本实用新型制造的无油润滑压缩机的缸盖只有一个排气腔，其上有一排气阀（10），进气阀安装在活塞上，目的是通过进气来冷却活塞。

本实用新型的针销和活塞滑槽属高付接触，这使其实用上受到一定的限制，但是在微型压缩机中还有广泛的应用前景，可用作制冷压缩机，真空泵、空压机等。当采用自润滑材料制造活塞十字滑槽和活塞环时，可用做无油润滑压缩机。本实用新型的最佳实施方案是微型双作用式无油润滑压缩机。

附图说明：

图1为实施例微型双作用式无油润滑压缩机的结构图，其中（1）为机体，（2）为气缸体；（3）为活塞；（4）为曲柄；（5）为针销；（6）为气缸盖；（7）为电动机；（8）为储气筒；机体（1）和气缸体（2）铸为一体。

图2为图1的俯视图。

图3为外形图。

图4、图5、图6为活塞的三个视图。

实施例：

根据本实用新型制造的微型双作用式无油润滑压缩机，其活塞用填充聚四氟乙烯制成，其活塞形状如图1中（3）所示，活塞中部为双作用式活塞的裙部，其上开有与中心呈45°的十字滑槽，图中四个方孔为减重孔。图2中（3）为图1中（3）的横剖面图，带有十字槽的裙部呈扁状，其活塞顶上各开有两进气孔，气体从气缸中部进入，通过安装在活塞上的进气阀片（9）进入压缩腔。本实施例的曲柄是一个一边连接电机主轴（11），一边插入两根针销（5）的曲柄臂，它和针销是过盈配合，都用碳素结构钢制造。其结构形式如图2中（4）所示。本实施例的机体与气缸体铸成一体由铸造铝合金或铸铁制成。机体直接与电机轴承座相连。气缸盖由铝合金制造，其上只有一个排气腔，进排气阀片均采用舌簧阀，由弹簧钢制造。这些零件通过车铣磨加工制成。装配时先把活塞装入气缸体中，使十字槽对着轴承孔，把装好针销的曲柄套装入电机主轴并固定好，装好轴承然后让针销对准活塞的十字槽直接插入，装气缸盖拧好全部紧固螺丝，装好有关附件及管路即可。该机设计指标不加电机3kg重，排气量为80升／分（500千帕时）。