專(zhuān)利名稱(chēng)：一種恒力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體動(dòng)力機(jī)械的球型缸，它主要用于把汽體的壓力能轉(zhuǎn)化成動(dòng) 能，把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能。
背景技術(shù)：
泵以其功能可分為水泵、油泵、壓縮泵、真空泵、計(jì)量泵等。以其結(jié)構(gòu)分典型的有 活塞泵、離心泵、齒輪泵刮片泵等。以氣體為動(dòng)力的機(jī)械常見(jiàn)的如汽輪機(jī)、風(fēng)輪機(jī)、噴氣發(fā) 動(dòng)機(jī)等。按結(jié)構(gòu)分有活塞機(jī)、渦輪機(jī)。但是同時(shí)具有氣體發(fā)動(dòng)機(jī)又是一臺(tái)高壓氣體壓縮機(jī) 的未見(jiàn)報(bào)道。本發(fā)明在專(zhuān)利號(hào)為2005201(^684. 2，名稱(chēng)“多功能旋轉(zhuǎn)球形缸”的基礎(chǔ)上進(jìn)行 了改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，而提供一種恒 力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形缸。本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該恒力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形 缸，包括缸體和中軸，所述缸體由球形外缸壁、球型內(nèi)缸壁和錐形端蓋組成，錐形端蓋包括 上端蓋和下端蓋，缸體內(nèi)設(shè)置有斜孔軸承座、中軸、中盤(pán)和中葉，中軸兩端安裝在錐形端蓋 上，球型外缸壁上開(kāi)一中葉座槽，中葉座槽內(nèi)設(shè)置中葉座，中葉卡在中葉座上，中葉弧面與 球形內(nèi)缸壁球面相切滑動(dòng)配合，中盤(pán)與錐形端蓋錐面相切滾動(dòng)配合，上端蓋和下端蓋鏡像 對(duì)稱(chēng)處(即上端蓋和下端蓋中心面對(duì)稱(chēng))開(kāi)有兩個(gè)中葉安裝槽，中葉上、下端置于中葉安裝 槽內(nèi)，中盤(pán)設(shè)有中葉槽口，中葉槽口內(nèi)設(shè)中葉滑塊，其特征是中葉滑塊兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)彈簧 管，彈簧管與中葉滑塊連接，中葉滑塊壓緊中葉，上端蓋和下端蓋的中葉同一側(cè)相對(duì)于上端 蓋和下端蓋中心面對(duì)稱(chēng)處各設(shè)有線型閘閥，線型閘閥相對(duì)于中葉的另一側(cè)設(shè)置外缸接口， 線型閘閥與安裝在中軸上的凸輪結(jié)構(gòu)連接，中盤(pán)兩面中心設(shè)置內(nèi)缸壁與密封環(huán)，密封環(huán)的 底部設(shè)置有彈簧，斜孔軸承座上安裝滾柱軸承，滾柱軸承上安裝中盤(pán)。本發(fā)明所述線形閘閥包括閥床、閥蓋和閥舌，閥蓋與閥床共同構(gòu)成閘閥的外殼，閥 舌與閥床、閥蓋均配合，閥舌與凸輪結(jié)構(gòu)連接。本發(fā)明還設(shè)置有定位片，定位片安裝在斜孔軸承座上。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果1、力矩相對(duì)恒定；2、球缸壓縮機(jī)余 隙比可縮到很?。?、集氣體發(fā)動(dòng)機(jī)與高壓氣體壓縮機(jī)功能于一身。4、有無(wú)級(jí)變速功能和 各種泵的功能，具有廣泛的實(shí)用面。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例斜孔軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)缸密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中葉的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中葉滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖5的俯視圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中葉座的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為圖7的俯視圖9為本發(fā)明實(shí)施例線型閘閥的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例線型閘閥閥床的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例線型閘閥閥蓋的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖12為本發(fā)明實(shí)施例線型閘閥閥舌的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖13為本發(fā)明實(shí)施例定位片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14為本發(fā)明實(shí)施例中盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖15為圖14的俯視圖16為本發(fā)明實(shí)施例中盤(pán)密封環(huán)的工作狀態(tài)俯視圖； 圖17為本發(fā)明實(shí)施例球型內(nèi)缸壁的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖18為本發(fā)明實(shí)施例錐形端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖19為圖18的右視圖20為本發(fā)明實(shí)施例球型外缸壁的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖21為圖20的右視圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1 圖21，本實(shí)施例包括缸體和中軸1，中軸1兩端安裝在錐形端蓋11的 軸承內(nèi)，在它中間附設(shè)一斜孔軸承座2。斜孔軸承座2的斜孔與斜孔軸承座2外圓有設(shè)定斜 角，外圓上安裝滾柱軸承。滾柱軸承外安裝中盤(pán)5，這是一套由中軸1的旋轉(zhuǎn)變成中盤(pán)5的 擺動(dòng)，由中盤(pán)5的擺動(dòng)變?yōu)橹休S1旋轉(zhuǎn)的裝置。同時(shí)，中盤(pán)5的水平面與中軸1軸線成設(shè)定 的斜角。中盤(pán)5是一個(gè)圓盤(pán)，一端設(shè)有中葉槽口 51，兩面安置球型內(nèi)缸壁4如圖17示。球 型內(nèi)缸壁4是兩個(gè)半球組成，球腔內(nèi)安置的是滾柱軸承。球型內(nèi)缸壁4的功能是組成環(huán)狀 鼓形腔的一部分，防止氣體向中心擴(kuò)散，引導(dǎo)氣體正確的流向。相對(duì)球型內(nèi)缸壁4是球型外 缸壁13。在球型外缸壁13上開(kāi)一中葉座槽觀，是安裝中盤(pán)5的必經(jīng)之路，在中葉座槽觀 內(nèi)安置中葉座如圖7，填補(bǔ)中葉6厚度不足留下的空隙。在球型外缸壁13上中葉座槽觀一 側(cè)開(kāi)一外缸接口 14。球型外缸壁13兩端是錐形端蓋11，錐形端蓋11與球型外缸壁13、球 型內(nèi)缸壁4組成鼓形球腔。錐形端蓋11的錐面斜度要與斜孔軸承座2斜孔斜度完全吻合， 使中盤(pán)5上下的兩面能在錐形端蓋11的兩個(gè)錐面上相切滾動(dòng)且氣密。上端蓋和下端蓋的 錐面上各開(kāi)有中葉安裝槽7，中盤(pán)5的中間圓腔內(nèi)設(shè)置內(nèi)缸壁與內(nèi)缸密封環(huán)8，內(nèi)缸密封環(huán) 8如圖3，兩密封環(huán)8的底部各放一彈簧，使兩密封環(huán)8緊緊扣住球型內(nèi)缸壁4之球面滑配 且氣密，阻斷鼓形環(huán)腔中的氣體向中心泄漏。中葉6如圖4示，它的球形弧面和球形內(nèi)缸 壁4的球面滑配相切，且要求氣密。中葉6與中葉安裝槽7滑配且要?dú)饷?。中葉滑塊如圖 5，相當(dāng)于一組軸瓦，通過(guò)設(shè)置在中葉槽口 51兩側(cè)(即圖9兩個(gè)彈簧管安裝處9)的兩個(gè)彈 簧管的彈性，將鑲嵌在中葉槽口 51的中葉6緊緊地夾在兩塊中葉滑塊15中間，使得中盤(pán)5 在中葉6上下擺動(dòng)時(shí)，中盤(pán)5上下面保證氣密。中盤(pán)5把鼓形環(huán)腔分成上下兩層，中葉6又將鼓形環(huán)腔分成左右兩邊。中盤(pán)5在擺動(dòng)時(shí)它的圓周將與球型外缸壁13發(fā)生滑動(dòng)摩擦，所 以必須設(shè)計(jì)中盤(pán)密封環(huán)如圖16所示。中盤(pán)密封環(huán)16的作用類(lèi)似于活塞環(huán)。方可保證中盤(pán) 5與外缸壁面運(yùn)動(dòng)中的氣密性。線型閘閥3如圖9，線型閘閥3可以有不同外形但必須具有 線形出氣孔33、34，線型閘閥3通過(guò)安裝在中軸1上的凸輪結(jié)構(gòu)來(lái)周期性地控制線型閘閥 3的開(kāi)閉。線型閘閥3分三個(gè)部分字形的閥床31如圖10，供閥舌33在其中上下滑動(dòng)， 它字三面與閥舌33三個(gè)面滑配且必須氣密；7字形閥蓋32如圖11示，與閥床31共同構(gòu) 成閘閥的外殼，閥床31、閥蓋32固定在錐形端蓋上。7字形的閥蓋32在頭部有一斜面，斜 面朝向閥芯；閥舌33朝閥蓋32方向的頭部有與閥蓋32頭部配合的閥舌斜面，閥舌33與凸 輪結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)閥舌33向上推移過(guò)程中在該閥舌斜面的作用下，閥舌33緊貼閥床31，其閥 舌斜面與閥蓋斜面吻合，閘閥被關(guān)閉。相反當(dāng)閥舌33向下移動(dòng)時(shí)，閥舌33與閥蓋32的斜 面分開(kāi)，閘閥打開(kāi)。為防止?jié)L柱軸承在斜孔軸承上滑出，設(shè)計(jì)圖13所示定位片。工作原理
為了便于說(shuō)明，設(shè)定當(dāng)球型缸中軸1垂直于地面時(shí)，中盤(pán)5上面部分稱(chēng)為上層，中盤(pán)5 下面部分稱(chēng)為下層，中盤(pán)5安裝有中葉6部分叫做前面。相對(duì)中葉6反面部分叫做后面，中 葉6的右手部位叫做右邊，左手部位叫做左邊。在球型缸作為壓縮機(jī)功能時(shí)當(dāng)中盤(pán)5在鼓形缸體處于前面高，后面低的頂端時(shí)， 鼓形缸腔被中盤(pán)5分為上下兩層，中盤(pán)5與上端蓋的切線正好處在前面中葉6處，中盤(pán)5下 面與下端蓋的下切線處在中葉6相對(duì)的后面下層，把整個(gè)鼓形缸腔分成三室，中盤(pán)5上面容 積最大的上室，中盤(pán)5下面左邊下室與右邊下室，兩下室以下切線為界。當(dāng)中軸1作順時(shí)針 旋轉(zhuǎn)時(shí)，上切線就會(huì)向左移出中葉6正上方，在上切線與中葉6之間產(chǎn)生新的上室，原最大 上室因此變小，室內(nèi)氣體受到壓縮。同時(shí)由于下切線的右移左邊下室變大。因?yàn)橥飧捉涌?14進(jìn)口貫通吸入氣體，右邊下室變小氣體受到壓縮。中軸1繼續(xù)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)下切線 順時(shí)針從右移到中葉6的正下方時(shí)，中盤(pán)5在鼓形球缸中的位置是前低后高。前面所述的 室容最大原上室變小，成為右邊上室，室內(nèi)氣體得到進(jìn)一步的壓縮，左上層新生的左邊上室 室容繼續(xù)擴(kuò)大，在外缸接口 14處得以繼續(xù)充氣。同時(shí)原右邊下層的右邊下室氣體壓縮到 設(shè)定值，裝在下端蓋中葉安裝槽7右邊的線形閘閥3開(kāi)啟，壓縮空氣經(jīng)閘閥輸出，原右邊下 室隨即消失。左邊下層的左邊下室擴(kuò)大變成室容最大的下室，并在外缸進(jìn)口孔得到氣體補(bǔ) 充。如果中軸1繼續(xù)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，該最大的下室也會(huì)變小終將成為右邊下室，氣體進(jìn)一步 壓縮，右邊上室變小氣體壓縮。繼而上端蓋線形間閥3打開(kāi)，輸出壓縮氣體，中盤(pán)5在球型 缸鼓形腔中的位置將恢復(fù)到初始階段。其中，當(dāng)中盤(pán)5在左高右低，或右高左低時(shí)，左邊的 左邊上室、左邊下室都與外缸接口 14共通的，這一過(guò)程要到左邊上室、左邊下室容積變成 最大，變成最大上室或下室時(shí)結(jié)束。當(dāng)球型缸作為氣動(dòng)機(jī)械時(shí)，我們同樣用中盤(pán)5在球缸中第一種位置為例；中盤(pán)5前 高后低，此時(shí)的上切線在中葉6頂端，中盤(pán)5上層最大上室還沒(méi)有與外缸接口 14貫通，下 層左邊下室和外缸接口 14貫通。右邊下室因起始，所以右邊下室中沒(méi)有可供作功的壓縮空 氣，球缸是靜止的，如果此時(shí)突然開(kāi)啟右邊下室的線形閘閥3，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮空氣通過(guò) 閘閥進(jìn)入右邊下室，那該壓縮氣體就能膨脹作功將中盤(pán)5與下端蓋錐體相切的下切線向逆 時(shí)針?lè)较蛲七M(jìn)，隨即右邊下室變大，中盤(pán)5上層最大上室變小成左邊上室，與外缸接口 14貫 通排出氣體，左邊下室也變小繼續(xù)做排氣功能。同時(shí)上切線向右移出中葉6頂端，中盤(pán)5上層中葉6右側(cè)產(chǎn)生一新的右邊上室，稍后關(guān)閉右邊下室的線形閘閥3，繼后開(kāi)啟右邊上室閘 閥，下切線仍會(huì)繼續(xù)做逆時(shí)針移動(dòng)。在中盤(pán)5滾柱軸承、斜孔軸承座2的共同作用下，中軸1 做逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)中盤(pán)5在鼓形球腔中處在第二中位置，即前低后高的情況下右邊下 室已變成最大的下室，在還沒(méi)有與外缸接口 14貫通前，但室內(nèi)尚有經(jīng)膨脹作功后較低壓力 的氣體，使中盤(pán)5在這部位有上抬的力，右邊上室不管此時(shí)右邊上室線形閘閥3關(guān)閉與否， 右邊上室內(nèi)壓縮氣體的壓力大于最大下室都會(huì)將中盤(pán)5的該部位往下壓，迫使中盤(pán)5上下 切線繼續(xù)作逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)而作功。當(dāng)下切線離開(kāi)中葉6底部中葉6與下切線之間，中盤(pán) 5下層生成新的右邊下室，同時(shí)原最大下室變小成左下室與外缸出口貫通排氣，左邊上室繼 續(xù)變小，排出氣體。繼后右邊上室線形閘閥3關(guān)閉，右邊下室稍后線形閘閥3開(kāi)啟，至此右 邊下室內(nèi)壓力大于右邊上室內(nèi)該部的壓力，中盤(pán)5在右邊下室該部位產(chǎn)生上抬的力，中盤(pán)5 右邊上室的其余部分仍是向下按的力，其結(jié)果是中盤(pán)5上、下切線繼續(xù)做逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng) 迫使中軸1也做逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。中盤(pán)5在鼓形缸體中的位置會(huì)回到了初始狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)越性
本發(fā)明球缸結(jié)構(gòu)的擺式運(yùn)動(dòng)造就壓縮機(jī)所持有的優(yōu)越性能，近乎不變的力矩“恒力 矩”結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，如果再以線型閘閥3相匹配，把球缸壓縮機(jī)百分之十幾的余隙比有可能 縮小到千分之一以下，這樣的指標(biāo)，現(xiàn)有的所有壓縮機(jī)都是不易做到的。如果這樣還不 算什么，那么要是把它安裝在任何一種形式的交通工具上，作為用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的車(chē)或 船上又會(huì)是什么結(jié)果呢。現(xiàn)在各種新能源汽車(chē)呼聲雀起，但都存在難以逾越的困難。用 壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，國(guó)外一百多年前就試行過(guò)，之所以沒(méi)成氣候主要有下列問(wèn)題； ①過(guò)去各國(guó)對(duì)環(huán)境要求都沒(méi)現(xiàn)在這么重視③當(dāng)時(shí)石油資源豐富廉價(jià)③所帶儲(chǔ)氣瓶是鋼做 的很重且有安全隱患_ + |車(chē)開(kāi)不遠(yuǎn)充氣不便?，F(xiàn)在舊的一頁(yè)歷史翻過(guò)，制約壓縮空氣作為新 能源唯一不足，充氣難的問(wèn)題，由于恒力矩球型缸的發(fā)明將會(huì)得到徹底的解決。少帶氣瓶， 開(kāi)的更遠(yuǎn)，就要求氣瓶的壓力要高，這對(duì)壓縮機(jī)的動(dòng)力要求更高。例如壓縮機(jī)是活塞式的活 塞的截面是三十平方厘米，在一個(gè)大氣壓下，要是壓三百公斤的壓縮氣體那活塞上受力將 達(dá)到九千公斤，這萬(wàn)把公斤的扭力，電動(dòng)機(jī)將會(huì)是何等的大，要隨車(chē)攜帶就很不方便了。如 果使用恒力矩球缸，那么起始扭力是三十公斤的話，當(dāng)壓縮程序終止，即使氣體被壓到五百 公斤，電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷扭力也不會(huì)發(fā)生大的變化。這樣一來(lái)選配壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)就主要取決 于你對(duì)充氣時(shí)間的忍耐極限。綜上所述，只要有市電的地方，均可方便快速充能。
權(quán)利要求
1.一種恒力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形缸，包括缸體和中軸，所述缸體由球形外缸壁、 球型內(nèi)缸壁和錐形端蓋組成，錐形端蓋包括上端蓋和下端蓋，缸體內(nèi)設(shè)置有斜孔軸承座、中 軸、中盤(pán)和中葉，中軸兩端安裝在錐形端蓋上，球型外缸壁上開(kāi)一中葉座槽，中葉座槽內(nèi)設(shè) 置中葉座，中葉卡在中葉座上，中葉弧面與球形內(nèi)缸壁球面相切滑動(dòng)配合，中盤(pán)與錐形端蓋 錐面相切滾動(dòng)配合，上端蓋和下端蓋鏡像對(duì)稱(chēng)處開(kāi)有兩個(gè)中葉安裝槽，中葉上、下端置于中 葉安裝槽內(nèi)，中盤(pán)設(shè)有中葉槽口，中葉槽口內(nèi)設(shè)中葉滑塊，其特征是中葉滑塊兩側(cè)各設(shè)置 一個(gè)彈簧管，彈簧管與中葉滑塊連接，中葉滑塊壓緊中葉，上端蓋和下端蓋的中葉同一側(cè)相 對(duì)于上端蓋和下端蓋中心面對(duì)稱(chēng)處各設(shè)有線型閘閥，線型閘閥相對(duì)于中葉的另一側(cè)設(shè)置外 缸接口，線型閘閥與安裝在中軸上的凸輪結(jié)構(gòu)連接，中盤(pán)兩面中心設(shè)置內(nèi)缸壁與密封環(huán)，密 封環(huán)的底部設(shè)置有彈簧，斜孔軸承座上安裝滾柱軸承，滾柱軸承上安裝中盤(pán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形缸，其特征是所述線形閘 閥包括閥床、閥蓋和閥舌，閥蓋與閥床共同構(gòu)成閘閥的外殼，閥舌與閥床、閥蓋均配合，閥舌 與凸輪結(jié)構(gòu)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的恒力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形缸，其特征是還設(shè)置 有定位片，定位片安裝在斜孔軸承座上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種恒力矩壓縮機(jī)和氣體發(fā)動(dòng)機(jī)球形缸，包括缸體和中軸，缸體內(nèi)設(shè)置有斜孔軸承座、中軸、中盤(pán)和中葉，上端蓋和下端蓋鏡像對(duì)稱(chēng)處開(kāi)有兩個(gè)中葉安裝槽，中盤(pán)設(shè)有中葉槽口，中葉槽口內(nèi)設(shè)中葉滑塊，中葉滑塊兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)彈簧管，彈簧管與中葉滑塊連接，中葉滑塊壓緊中葉，上端蓋和下端蓋的中葉同一側(cè)相對(duì)于上端蓋和下端蓋中心面對(duì)稱(chēng)處各設(shè)有線型閘閥，線型閘閥相對(duì)于中葉的另一側(cè)設(shè)置外缸接口，線型閘閥與安裝在中軸上的凸輪結(jié)構(gòu)連接，中盤(pán)兩面中心設(shè)置內(nèi)缸壁與密封環(huán)，密封環(huán)的底部設(shè)置有彈簧，斜孔軸承座上安裝滾柱軸承，滾柱軸承上安裝中盤(pán)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔效率高，輸出力矩相對(duì)恒定，球缸壓縮機(jī)余隙比小，電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷扭力變化小等。
文檔編號(hào)F01C1/344GK102116294SQ20111003370
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者程佩鎮(zhèn) 申請(qǐng)人:程濤