專利名稱：一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球形膨脹壓縮機，特別是一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機。
背景技術(shù)：
在中國專利號是ZL200610104569.8，專利名稱是《能實現(xiàn)多級壓縮的球形壓縮機》，中國專利號是ZL200620079799.9，專利名稱是《二氧化碳球形膨脹壓縮機》，和中國專利號是ZL200820028592.8，專利名稱是《組合式二氧化碳膨脹壓縮機》中公開了一種新型的球形膨脹壓縮機，較其它已知的膨脹壓縮機有許多優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)緊湊、零件少、密封可靠、抗"液擊"能力強、振動小、效率高等，可廣泛用于制冷空調(diào)和其它相關(guān)領(lǐng)域。 但以上都是定容積比壓縮機，在工況發(fā)生較大變化時無法適應(yīng)；通過進一步的研究發(fā)現(xiàn)，對于上述提到的球形膨脹壓縮機還可以進行更優(yōu)化的設(shè)計，使其在綜合性能上得以提高，同時可以適應(yīng)變工況下壓縮機的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在中國專利ZL200610104569.8、中國專利ZL200620079799.9和中國專利ZL200820028592.8的基礎(chǔ)上，進行創(chuàng)新設(shè)計，從而提高球形膨脹壓縮機的綜合性能，同時可以使球形膨脹壓縮機可以適應(yīng)變工況的要求。
—種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機，它包括
缸體，該缸體上設(shè)置有主軸孔； 缸蓋，該缸蓋與所述缸體連接在一起形成球形內(nèi)腔，在該缸蓋上設(shè)置有與活塞軸相配的軸孔； 活塞，該活塞具有球形頂面、從該球形頂面中央伸出的活塞軸、和在活塞下部的活塞銷座，所述活塞可繞活塞軸在缸蓋軸孔中自由轉(zhuǎn)動，所述活塞球形頂面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并形成密封動配合；所述活塞銷座是在所述活塞下端面形成的向內(nèi)凹陷的半圓柱孔，在該半圓柱孔的內(nèi)圓周上沿半圓柱孔的軸線方向有凹入的扇形空腔，該扇形空腔沿半圓柱孔的軸向貫通并且在與半圓柱孔軸線垂直的截面上呈扇形；
轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤具有從轉(zhuǎn)盤的下端面中心伸出的轉(zhuǎn)盤軸、在轉(zhuǎn)盤上部與活塞銷座相對應(yīng)的轉(zhuǎn)盤銷座；該轉(zhuǎn)盤上部和下端面之間的外周面為轉(zhuǎn)盤球面，轉(zhuǎn)盤球面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并緊貼球形內(nèi)腔形成密封動配合；所述轉(zhuǎn)盤銷座是在轉(zhuǎn)盤上部突起的圓環(huán)體，圓環(huán)體的軸線與上述活塞半圓柱孔的軸線為同一軸線，該軸線與轉(zhuǎn)盤軸和活塞軸垂直并通過球形內(nèi)腔的球心；所述轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的外圓周上沿圓環(huán)體的軸線方向形成有凸起的扇形凸塊，該扇形凸塊沿圓環(huán)體軸向貫通，在圓環(huán)面上呈扇形，與所述活塞銷座扇形空腔相配且扇形圓心相同； 主軸，主軸位于缸體內(nèi)的一端帶有偏心軸孔，該偏心軸孔與轉(zhuǎn)盤軸相配形成柱面滑動軸承配合，主軸的另一端與動力機構(gòu)相連，為壓縮機變?nèi)萏峁﹦恿Γ?br> 活塞鉸鏈支撐，該活塞鉸鏈支撐的一端為平端面并且另一端為球形端面，該球 形端面與所述球形內(nèi)腔球面相配，所述活塞鉸鏈支撐的平端面及側(cè)面形狀與所述活塞銷 座兩端和所述轉(zhuǎn)盤銷座兩端結(jié)構(gòu)相配，所述活塞鉸鏈支撐固定在所述活塞銷座的半圓柱 孔的兩端，在所述活塞銷座和所述轉(zhuǎn)盤銷座的兩外端形成與球形內(nèi)腔相配的球面；在所 述活塞鉸鏈支撐上具有與活塞銷座半圓柱孔同軸線的銷孔，該銷孔是設(shè)置在活塞鉸鏈支 撐平端面中央的盲孔； 中心銷，該中心銷插入所述活塞鉸鏈支撐的銷孔和所述轉(zhuǎn)盤銷座的圓環(huán)體的內(nèi) 孔中，使活塞和轉(zhuǎn)盤形成柱面鉸鏈連接； 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，是在所述主軸上有一偏心結(jié)構(gòu)，該偏心結(jié)構(gòu)作為滾動轉(zhuǎn)子 式壓縮機的轉(zhuǎn)子，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子缸體位于上述缸體與主軸支架之間，轉(zhuǎn)子缸 體上設(shè)有進氣孔，排氣孔設(shè)在主軸支架上，并裝有滑片和滑片彈簧；在排氣孔上設(shè)有排 氣閥，在進氣孔上裝有壓控進氣閥；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為球形膨脹壓縮機的第一級壓 縮； 儲氣罐，其進氣端與滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的排氣閥連通，其排氣端與球形膨脹壓 縮機的第二級進氣端連通，為球形膨脹壓縮機的第二級壓縮吸氣提供壓力恒定的氣源；
壓力控制回路，其一端與壓控進氣閥連通，另一端與儲氣罐連通，當儲氣罐的 壓力超過設(shè)定值時通過壓力控制回路關(guān)閉壓控進氣閥，當儲氣罐的壓力恢復(fù)到設(shè)定值 時，壓控進氣閥打開，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機正常工作，從而適應(yīng)變工況工作條件；
其中，所述活塞軸和轉(zhuǎn)盤軸的軸線與主軸的軸線形成相同的夾角a， a最佳取 值范圍為5。
-15° ; 其中，活塞繞活塞軸線的轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)盤繞轉(zhuǎn)盤軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量接近或相 等. 其中，通過所述活塞和所述轉(zhuǎn)盤繞所述中心銷進行的相對擺動，所述轉(zhuǎn)盤的上 端面、所述活塞的下端面、所述活塞鉸鏈支撐的平端面與所述球形內(nèi)腔之間形成容積交 替變化的工作室V7和工作室V8，同時，通過所述轉(zhuǎn)盤銷座的圓環(huán)體的扇形凸塊在所述 活塞銷座的半圓柱孔的扇形空腔中進行的擺動，在所述扇形凸塊的側(cè)面、所述扇形空腔 的側(cè)面與活塞鉸鏈支撐平端面間形成容積交替變化的工作室V5和工作室V6 ;
其中，工作室V5和工作室V6都對應(yīng)相應(yīng)的氣道和進排氣通道；氣道設(shè)置在活 塞上；進排氣通道設(shè)置在缸蓋的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán)形空間 內(nèi)并連通缸外；通過活塞的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)進排氣控制，在各工作室需要排氣或進氣時，所 述工作室的氣道與相應(yīng)的進排氣通道連通； 主軸的轉(zhuǎn)向為從缸蓋沿主軸方向看，主軸作順時針轉(zhuǎn)動。
根據(jù)使用情況不同，本發(fā)明有以下兩種結(jié)構(gòu)形式 第一種結(jié)構(gòu)還包括一滑塊，在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部有一扇形滑道，扇形滑 道在圓環(huán)體的軸向開通，扇形滑道的軸線與圓環(huán)體的軸線平行，滑塊的形狀與扇形滑道 的形狀相適配，滑塊的上下圓弧面與滑道的上下圓弧面相貼合并形成密封動配合，滑塊 的兩端面與活塞鉸鏈支撐相貼合并通過定位螺栓固定連接；活塞與轉(zhuǎn)盤相對擺動時，滑 塊的側(cè)面、滑道的側(cè)面及活塞鉸鏈支撐平端面之間形成容積交替變化的工作室V3和工作 室V4;工作室V3和工作室V4都對應(yīng)于一個氣道和進排氣通道；氣道設(shè)置在活塞鉸鏈支撐上；進排氣通道設(shè)置在缸體的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán)形空間 內(nèi)并連通缸外；通過活塞的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)進排氣控制，在各工作室需要排氣或進氣時，所 述工作室的氣道與相應(yīng)的進排氣通道連通； 在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置一竄通孔道，連通工作室V7和工作室V8，使工作室V7和工作室 V8不具備壓縮功能，形成無壓縮容積；在缸蓋上設(shè)置缸蓋排泄孔，用于排除無壓縮容積 可能積存的潤滑油等物質(zhì)； 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為第一級壓縮，工作室V3和工作室V4作為第二級壓縮， 工作室V5和工作室V6作為膨脹，形成適應(yīng)于變工況下的二級壓縮一級膨脹壓縮機；
第二種結(jié)構(gòu)還包括一支撐套，在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部有一弧形開口，弧形 開口在圓環(huán)體的軸向開通，弧形開口的軸線與圓環(huán)體的軸線平行，支撐套是一圓柱體， 其上有螺栓過孔，該支撐套可在弧形開口中移動，支撐套圓柱的兩端面與活塞鉸鏈支撐 的平端面相貼并通過定位螺栓固定連接；在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤排泄孔，連通弧形開口的 下部和轉(zhuǎn)盤球面下端根部，排除弧形開口內(nèi)腔內(nèi)可能積存的液體，防止液擊；
工作室V7和工作室V8都對應(yīng)于一個氣道和進排氣通道；工作室V7和工作室 V8的氣道設(shè)置在活塞的內(nèi)部，氣道的一端在活塞球形表面上，另一端在活塞的下端平面 上并且與設(shè)置在該下端面上靠近球形表面的導(dǎo)槽連通；工作室V7和工作室V8的進排 氣通道設(shè)置在缸蓋的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán)形空間內(nèi)并連通缸 外；通過活塞的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)進排氣控制，在各工作室需要排氣或進氣時，所述工作室的 氣道與相應(yīng)的進排氣通道連通； 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為第一級壓縮，工作室V7和工作室V8作為第二級壓縮， 工作室V5和工作室V6作為膨脹，形成適應(yīng)于變工況下的二級壓縮一級膨脹的膨脹壓縮 機。 選擇一對容積作壓縮還是做膨脹是可以變動的，只要配合相應(yīng)的氣口設(shè)計就可 以實現(xiàn)。 本發(fā)明的優(yōu)點 (l)密封性能提高密封面寬度增加，減小泄漏，同時活塞組件中的定位螺釘改 為螺栓連接減小了滑塊變形，增加了組件剛度，提高了密封能力； (2)具備變工況適應(yīng)能力由于利用了滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機壓力恒定的特點，配以 調(diào)控系統(tǒng)，使整機具備了變工況能力； (3)優(yōu)化了結(jié)構(gòu)提出了最佳的a角取值范圍，對活塞和轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)按轉(zhuǎn)動慣量 相等或接近選取，對結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要意義； (4)降低了成本去掉了球面軸承，在不影響運轉(zhuǎn)的情況下簡化結(jié)構(gòu)，降低成 本。


圖1 :第一個實施例結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖2 :圖1中A-A剖面圖；
圖3 :第一個實施例機殼剖面圖；
圖4 :圖3中E-E剖面圖；CN 101691864A說明書4/11頁圖5:圖3中G-G剖面圖；圖6 :圖3中F-F剖面圖；圖7:第一個實施例中活塞主視圖；圖8 :圖7所示的第一個實施例中活塞左視圖；圖9 :第一個實施例中活塞鉸鏈支撐主視圖；圖10圖9所示的第一個實施例中活塞鉸鏈支撐左視圖；圖11滑塊主視圖；圖12圖ll所示的滑塊左視圖；圖13第一個實施例中活塞與活塞鉸鏈支撐組合主視圖；圖14圖13所示的第一個實施例中活塞與活塞鉸鏈支撐組合左視15第一個實施例中轉(zhuǎn)盤主視圖；圖16圖15所示的第一個實施例中轉(zhuǎn)盤左視圖；圖17圖15所示的第一個實施例中轉(zhuǎn)盤俯視圖；圖18主軸主視圖；圖19轉(zhuǎn)子缸體主視圖；圖20圖19中M向視圖；圖21圖19中N向視圖；圖22實現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)框圖；圖23第二個實施例結(jié)構(gòu)剖面圖；圖24第二個實施例中機殼剖面圖；圖25圖24中H-H剖面圖；圖26圖24中K-K剖面圖；圖27第二個實施例中活塞主視圖；圖28圖27所示的第一個實施例中活塞左視圖；圖29第二個實施例中活塞鉸鏈支撐主視圖；圖30圖29所示的第二個實施例中活塞鉸鏈支撐左視圖；圖31第二個實施例中活塞與活塞鉸鏈支撐組合主視圖；圖32圖31所示的第二個實施例中活塞與活塞鉸鏈支撐組合左視33第二個實施例中轉(zhuǎn)盤主視圖；圖34圖33所示的第二個實施例中轉(zhuǎn)盤左視圖；圖中1-缸體；2-缸蓋；3-活塞；4-中心銷；5-轉(zhuǎn)盤；6-定位螺栓；7-主軸支架；8-主軸9-連接螺釘；10-活塞鉸鏈支撐；ll-竄通孔道；12-滑塊；13-轉(zhuǎn)子缸
體；14-滑片；15-滑片彈簧；16-排氣閥；17-閥片限位塊；18-氣閥螺釘；19-機罩殼；20-缸蓋排泄孔;21-螺母；22-缸體II; 23-缸蓋II ; 24-活塞II ; 25-轉(zhuǎn)盤II;26-活塞
鉸鏈支撐II; 27-導(dǎo)槽；28-支撐套；29-轉(zhuǎn)盤排泄孔；100-滾動轉(zhuǎn)子式進氣孔；101-滾動轉(zhuǎn)子式排氣孔；102-工作室V3、工作室V4
的進排氣通道；103-工作室V5、工作室V6的進排氣通道；104-工作室V7、工作室V8
的進排氣通道； 201-進氣室VI ; 202-排氣室V2 ; 203-工作室V3 ; 204-工作室V4 ; 205-工作-工作室V7 ; 208-工作室V8 ;
301-A氣道；302-B氣道；303-C氣道。
具體實施例方式
—、第一個實施例 第一個實施例采用為本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)形式。圖1為本發(fā)明的第一個實施例主要結(jié)構(gòu)剖面圖，圖22是實現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)框示意圖。在圖l中可以看出，該壓縮機包括缸蓋2、缸體l、活塞3、轉(zhuǎn)盤5、中心銷4、主軸8、主軸支架7等零件，缸體l和缸蓋2通過連接螺釘9相連形成球形內(nèi)腔，活塞3具有球形頂面，在球形頂面中央突出一活塞軸，活塞3的下部有一活塞銷座，缸蓋2上對應(yīng)活塞軸有一活塞軸孔，活塞3裝入活塞軸孔中可自由轉(zhuǎn)動，活塞3的球形頂面和上述球形內(nèi)腔相貼合；轉(zhuǎn)盤5的上部與活塞銷座相對應(yīng)有一轉(zhuǎn)盤銷座，轉(zhuǎn)盤5的下端面中央向下突出一轉(zhuǎn)盤軸，轉(zhuǎn)盤5的球形面與所述球形內(nèi)腔相貼合；活塞鉸鏈支撐10與活塞銷座通過定位螺栓6和螺母21連為一體(見圖14)，與轉(zhuǎn)盤銷座組合形成柱面鉸鏈副，中心銷4插入銷孔形成圓柱鉸鏈；
如圖l、圖2、圖3、圖19、圖20、圖21所示，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子缸體13置于缸體1和主軸支架7之間，通過連接螺釘9把主軸支架7和轉(zhuǎn)子缸體13連接在缸體1的下端；轉(zhuǎn)子缸體13上設(shè)有進氣孔100和排氣孔101，并裝有滑片14和滑片彈簧15，進氣孔100在圓環(huán)壁上直接開通，排氣孔101開通設(shè)置在主軸支架上，排氣孔101上裝有排氣閥16和閥片限位塊17，排氣閥16和閥片限位塊17通過氣閥螺釘18固定在主軸支架7的下部；把排氣孔101設(shè)置在主軸支架7上，運行過程中不容易引起缸體l變形，增加密封性；主軸支架7、缸體1上的主軸孔和轉(zhuǎn)子缸體13為主軸8的旋轉(zhuǎn)提供支撐；機殼罩19為圓筒狀，結(jié)構(gòu)形狀與轉(zhuǎn)子缸體13、缸體1的法蘭、主軸支架7的外形相適配；主軸8在與缸體1上的主軸孔配合處的圓中心線與主軸中心線重合，主軸8與轉(zhuǎn)子缸體13相對應(yīng)的部分的軸線與轉(zhuǎn)子缸體13的圓環(huán)中心線不重合，在主軸8上形成一偏心圓柱，偏心圓柱的中心線與主軸8的中心線平行，偏心圓柱與轉(zhuǎn)子缸體13內(nèi)圓環(huán)相切，滑片14通過滑片彈簧15始終貼合在主軸偏心圓柱的外圓上，帶偏心圓柱的主軸8作為滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子，在主軸支架7和缸體1之間形成滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，主軸8旋轉(zhuǎn)時在轉(zhuǎn)子缸體13和主軸8之間形成滾動轉(zhuǎn)子壓縮機的進氣室VI 201和排氣室V2 202。
主軸8位于缸體1內(nèi)的一端帶有偏心軸孔，該偏心軸孔與轉(zhuǎn)盤軸相配形成柱面滑動軸承配合，另一端與動力機構(gòu)相連，為膨脹壓縮機變?nèi)萏峁﹦恿Γ换钊?的下端和轉(zhuǎn)盤5的上端形狀相配、活塞銷座與轉(zhuǎn)盤銷座相配，主軸8轉(zhuǎn)動時，活塞3相對轉(zhuǎn)盤5擺動，活塞鉸鏈支撐球面、轉(zhuǎn)盤球面、活塞球形頂面分別與所述球形內(nèi)腔形成密封動配合，活塞3和轉(zhuǎn)盤5通過柱面鉸鏈連接形成密封動配合； 活塞3和轉(zhuǎn)盤5繞中心銷4相對擺動時，轉(zhuǎn)盤5的上端面、活塞3的下端面、活塞鉸鏈支撐10的平端面與球形內(nèi)腔之間形成容積交替變化的工作室V7 207和工作室V8208，但由于在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置一竄通孔道11，連通工作室V7和工作室V8，使工作室V7和工作室V8不具備壓縮功能，形成無壓縮容積；滑塊12的側(cè)面、扇形滑道的側(cè)面及活塞鉸鏈支撐10的平端面之間形成容積交替變化的工作室V3 203和工作室V4 204 ;轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的扇形凸塊在活塞銷座半圓柱孔的扇形空腔中擺動，在扇形凸塊的側(cè)面、扇形空
9腔的側(cè)面與活塞鉸鏈支撐10的平端面間形成容積交替變化的工作室V5 205和V6 206。
如圖3所示，在缸體1和缸蓋2形成的球形內(nèi)腔上分別設(shè)有各個工作室的進排氣 通道，進排氣通道設(shè)在缸體1和缸蓋2的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán) 形空間內(nèi)并連通缸外，圖4-圖6分別是圖2中E-E、 G-G、 F-F剖面圖，F(xiàn)-F剖面為無壓 縮的工作室V7 207、無壓縮工作室V8 208的排泄孔20的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例中，工作 室V7和工作室V8由于為無壓縮容積，故沒有進排氣通道，只是在相應(yīng)的位置設(shè)置缸蓋 排泄孔20，用于排除無壓縮容積可能積存的潤滑油等物質(zhì)；E-E剖面為工作室V5 205、 工作室V6 206的進排氣通道103的結(jié)構(gòu)示意圖，G-G剖面為工作室V3 203、工作室V4 204的進排氣通道102的結(jié)構(gòu)示意圖。 活塞3具有球形頂面，在球形頂面的中央突出一活塞軸，活塞3的下部有一活塞 銷座，活塞銷座為一在活塞下端面形成的開口向下的半圓柱孔，在半圓柱孔的內(nèi)圓周的 頂部沿半圓柱孔的軸線方向有一凹入的扇形空腔，該扇形空腔沿半圓柱孔的軸向貫通， 在與半圓柱孔的軸線垂直的截面上呈扇形；半圓環(huán)體的軸線垂直于活塞軸并通過球形內(nèi) 腔的中心；半圓環(huán)體的兩端面為相互平行的平面；活塞的下端面為平面；如圖7、圖8 所示，圖7為活塞主視圖；圖8為圖7所示的活塞左視圖。 活塞鉸鏈支撐10的一端為平面，另一端為球面，球面與所述球形內(nèi)腔球面相 配，活塞鉸鏈支撐10的平端面及側(cè)面形狀與活塞銷座兩端和轉(zhuǎn)盤銷座兩端結(jié)構(gòu)相配，球 面中央有一與活塞銷座半圓柱孔同軸線的圓柱銷孔，該銷孔是設(shè)置在活塞鉸鏈支撐平端 面中央的盲孔，圓柱銷孔的尺寸與中心銷4相配；如圖9、圖10所示，圖9為活塞鉸鏈 支撐主視圖；圖10為圖9所示的活塞鉸鏈支撐左視圖。 在活塞3上有螺栓過孔，活塞3與活塞鉸鏈支撐10通過定位螺栓6和螺母21固 定相連，在活塞銷座和轉(zhuǎn)盤銷座的兩外端形成與球形內(nèi)腔相配的球面，圖13為活塞與活 塞鉸鏈支撐組合主視圖；圖14為圖13所示的活塞與活塞鉸鏈支撐組合左視圖；
圖15為轉(zhuǎn)盤主視圖，圖16為圖15所示的轉(zhuǎn)盤左視圖；圖17為圖15所示的轉(zhuǎn)盤 俯視圖。轉(zhuǎn)盤5的下端面中央向下突出一轉(zhuǎn)盤軸，上端與活塞銷座相適應(yīng)向上突出一轉(zhuǎn) 盤銷座，轉(zhuǎn)盤銷座為一圓環(huán)體，圓環(huán)體的軸線與上述活塞半圓柱孔的軸線為同一軸線， 在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的的外圓周上沿圓環(huán)軸線向外形成扇形凸塊，該扇形凸塊在轉(zhuǎn)盤銷座 軸向貫通，在圓周面上呈扇形，與活塞銷座扇形空腔相配且扇形圓心相同；轉(zhuǎn)盤銷座圓 環(huán)體的外圓與活塞銷座半圓柱孔的內(nèi)圓相配，形成密封動配合；轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的內(nèi)圓 與中心銷4相配達到密封動配合，轉(zhuǎn)盤球面與球形空腔相貼合并具有相同的球心；轉(zhuǎn)盤5 的上端面為平面，活塞3的下部形狀與轉(zhuǎn)盤5的上部形狀相適配；在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有竄通孔 道ll，竄通孔道11的進出口分別位于轉(zhuǎn)盤5的上端面上轉(zhuǎn)盤銷座兩側(cè)，在轉(zhuǎn)盤5內(nèi)部開 通；在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部有一扇形滑道，扇形滑道在圓環(huán)體的軸向開通，扇形滑道 的軸線與圓環(huán)體的軸線平行，滑塊12的形狀與扇形滑道的形狀相適配，滑塊12可以在滑 道中自由滑動，滑塊12的兩端面與活塞鉸鏈支撐10的平端面相貼合并通過定位螺栓6固 定連接；如圖11-圖12所示為滑塊結(jié)構(gòu)示意圖，圖ll為滑塊主視圖，圖12為圖11所示 的滑塊左視圖，滑塊12的截面為扇形，其上具有螺栓過孔。 活塞鉸鏈支撐10與活塞銷座和轉(zhuǎn)盤銷座兩端的形狀相適配；活塞鉸鏈支撐10與 球形內(nèi)腔和轉(zhuǎn)盤銷座之間形成密封動配合；
如圖7、圖9、圖10和圖13所示，工作室V7 207和工作室V8 208在本實施例 中由于開通有竄通孔道ll，為無壓縮容積，所以沒有氣道；工作室V3 203和工作室V4 204的氣道為B氣道302， B氣道302設(shè)在活塞鉸鏈支撐10上，工作室V5 205和工作室 V6 206的氣道為C氣道303， C氣道303設(shè)在活塞3上。 如圖22所示，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的進氣口連接一壓控進氣閥，壓縮工質(zhì)(如二 氧化碳氣體)經(jīng)壓控進氣閥進入滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的進氣室VI 201，經(jīng)壓縮后排氣室V2 202把經(jīng)過一級壓縮后的工質(zhì)輸送到儲氣罐，由于設(shè)計時滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機排量按最惡 劣的偏離工況考慮，所以當實際工況偏離設(shè)計工況時，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機不斷給儲氣罐 輸送超量氣體，罐內(nèi)壓力就會上升，在儲氣罐和壓控進氣閥之間設(shè)置壓力控制回路，當 工況變化儲氣罐壓力超過設(shè)計值時，設(shè)置一微小壓差，利用這一壓差控制壓控進氣閥， 使其關(guān)閉，此時滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機空轉(zhuǎn)(不浪費壓縮功)，待儲氣罐壓力下降到正常值， 再重新打開壓控進氣閥，正常進氣，從而使儲氣罐壓力達到基本恒定值，實現(xiàn)變工況應(yīng) 用。 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機通過其進氣室VI 201和排氣室V2 202作為第一級壓縮，工 作室V3203、工作室V4 204作為第二級壓縮，工作室V5 205、工作室V6 206作為膨脹 用，第一級壓縮后的工質(zhì)進入儲氣罐，通過壓力控制回路調(diào)控，使儲氣罐中的壓力基本 恒定，該具有恒定壓力的工質(zhì)再進入第二級壓縮后，即可用作適用于變工況下的CC^循 環(huán)的二級壓縮一級膨脹的球形膨脹壓縮機。
二、第二個實施例 第二個實施例采用為本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)形式。第二個實施例與第一個實施例 不同之處在于第二個實施例中在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部沒有扇形滑道，沒有形成滑塊 結(jié)構(gòu)，不是由滑塊與扇形滑道構(gòu)成工作室，而是支撐套與轉(zhuǎn)盤圓環(huán)體下部的弧形開口不 接觸，在活塞鉸鏈支撐上沒有B氣道302，在缸體上沒有相應(yīng)的進排氣通道102，在轉(zhuǎn)盤 上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤排泄孔；轉(zhuǎn)盤上沒有設(shè)置連通工作室V7 207和工作室V8 208的竄通孔道 11，工作室V7 207和工作室V8 208形成一對可壓縮的空間，在活塞上設(shè)置工作室V7 207 和工作室V8 208的氣道和導(dǎo)槽，在缸蓋上設(shè)置其進排氣通道；活塞的下端面位于活塞上 球形表面球心以下的位置，轉(zhuǎn)盤銷座的兩側(cè)形成與活塞下端面相適配的平面；在第二個 實施例中，除缸蓋、缸體、活塞、轉(zhuǎn)盤與第一個實施例中結(jié)構(gòu)有變化外，其它零件和各 零件的連接形式與第一個實施例相同，為了與第一個實施例中零件名稱區(qū)別，第二個實 施例中稱缸蓋、缸體和轉(zhuǎn)盤分別為缸蓋II、缸體II、活塞II、轉(zhuǎn)盤II和活塞鉸鏈支撐II。
圖23為第二個實施例結(jié)構(gòu)剖面圖，該壓縮機包括缸蓋I123、缸體1122、活塞II 24、轉(zhuǎn)盤1125、中心銷4、主軸8、主軸支架7等零件，缸體II 22和缸蓋II 23通過連接 螺釘9相連形成球形內(nèi)腔，活塞II24具有球形頂面，在球形頂面中央突出一活塞軸，活塞 1124的下部有一活塞銷座，缸蓋II 23上對應(yīng)活塞軸有一活塞軸孔，活塞II 24裝入活塞軸 孔中可自由轉(zhuǎn)動，活塞II24的球形頂面和上述球形內(nèi)腔相貼合；轉(zhuǎn)盤II25的上部與活塞 銷座相對應(yīng)有一轉(zhuǎn)盤銷座，轉(zhuǎn)盤II25的下端面中央向下突出一轉(zhuǎn)盤軸，轉(zhuǎn)盤II25的球形 面與所述球形內(nèi)腔相貼合；活塞鉸鏈支撐1126與活塞銷座通過定位螺栓6和螺母21連為 一體(見圖32)，與轉(zhuǎn)盤銷座組合形成柱面鉸鏈副，中心銷4插入銷孔形成兩端具有球形 端面的圓柱鉸鏈；
11
滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機與第一個實施例相同，實施例如圖23、圖2、圖3、圖19、圖 20、圖21所示。滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子缸體13置于缸體II22和主軸支架7之間，通 過連接螺釘9把主軸支架7和轉(zhuǎn)子缸體13連接在缸體II22的下端；轉(zhuǎn)子缸體13上設(shè)有進 氣孔100和排氣孔101，并裝有滑片14和滑片彈簧15，進氣孔100在圓環(huán)壁上直接開通， 排氣孔101開通設(shè)置在主軸支架7上，排氣孔101上裝有排氣閥16和閥片限位塊17，排 氣閥16和閥片限位塊17通過氣閥螺釘18固定在主軸支架7的下部；把排氣孔101設(shè)置 在主軸支架7上，運行過程中不容易引起缸體II22變形，增加密封性；主軸支架7、缸體 1122上的主軸孔和轉(zhuǎn)子缸體13為主軸8的旋轉(zhuǎn)提供支撐；機殼罩19為圓筒狀，結(jié)構(gòu)形 狀與轉(zhuǎn)子缸體13、缸體1的法蘭、主軸支架7的外形相適配；主軸8在與缸體II22上的 主軸孔配合處的圓中心線與主軸中心線重合，主軸8與轉(zhuǎn)子缸體13相對應(yīng)的部分的軸線 與轉(zhuǎn)子缸體13的圓環(huán)中心線不重合，在主軸8上形成一偏心圓柱，偏心圓柱的中心線與 主軸8的中心線平行，偏心圓柱與轉(zhuǎn)子缸體13內(nèi)圓環(huán)相切，滑片14通過滑片彈簧15始 終貼合在主軸偏心圓柱的外圓上，帶偏心圓柱的主軸8作為滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子， 在主軸支架7和缸體II 22之間形成滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，主軸8旋轉(zhuǎn)時在轉(zhuǎn)子缸體13和主 軸8之間形成滾動轉(zhuǎn)子壓縮機的進氣室VI 201和排氣室V2 202。 主軸8位于缸體II 22內(nèi)的一端帶有偏心軸孔，該偏心軸孔與轉(zhuǎn)盤軸相配形成柱 面滑動軸承配合，另一端與動力機構(gòu)相連，為膨脹壓縮機變?nèi)萏峁﹦恿Γ换钊鸌I24的下 端和轉(zhuǎn)盤I125的上端形狀相配、活塞銷座與轉(zhuǎn)盤銷座相配，主軸8轉(zhuǎn)動時，活塞II24相 對轉(zhuǎn)盤II25擺動，柱面鉸鏈兩端面、轉(zhuǎn)盤球面、活塞球形頂面分別與所述球形內(nèi)腔形成 密封動配合，活塞II 24和轉(zhuǎn)盤II 25通過柱面鉸鏈連接形成密封動配合；
活塞II24和轉(zhuǎn)盤II25繞中心銷4相對擺動時，轉(zhuǎn)盤II25的上端面、活塞II24的 下端面、活塞鉸鏈支撐II 26的平端面與球形內(nèi)腔之間形成容積交替變化的工作室V7 207 和工作室V8208 ;轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的扇形凸塊在活塞銷座半圓柱孔的扇形空腔中擺動， 在扇形凸塊的側(cè)面、扇形空腔的側(cè)面與活塞鉸鏈支撐II 26的平端面間形成容積交替變化 的工作室V5 205和工作室V6 206。 工作室V7 207、工作室V8 208的進排氣通道104及工作室V5 205、工作室V6 206的進排氣通道103設(shè)置在缸體II 22和缸蓋II 24形成的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂 直于活塞軸線的環(huán)形空間內(nèi)并連通缸外，如圖24、圖26、圖25， K-K剖面為工作室V7 207、工作室V8 208的進排氣通道104的結(jié)構(gòu)示意圖，H-H剖面為工作室V5 205、工作 室V6 206的進排氣通道103的結(jié)構(gòu)示意圖。 第二個實施例中活塞的結(jié)構(gòu)可以參照圖27、圖28，圖27為活塞主視圖；圖28 為圖7所示的活塞左視圖?；钊鸌I24具有球形頂面，在球形頂面的中央突出一活塞軸，活 塞1124的下部有一活塞銷座，活塞銷座為一在活塞下端面形成的開口向下的半圓柱孔， 在半圓柱孔的內(nèi)圓周的頂部沿半圓柱孔的軸線方向有一凹入的扇形空腔，該扇形空腔沿 半圓柱孔的軸向貫通，在與半圓柱孔的軸線垂直的截面上呈扇形；半圓環(huán)體的軸線垂直 于活塞軸并通過球形內(nèi)腔的中心；半圓環(huán)體的兩端面為相互平行的平面；活塞的下端面 為平面，該平面位于活塞上球形表面球心以下的位置；工作室V7 207和工作室V8 208的 氣道設(shè)置在活塞II24的內(nèi)部，氣道的一端在活塞球形表面上，另 端在活塞的下端平面 上并且與設(shè)置在該下端面上靠近球形表面的導(dǎo)槽27連通；導(dǎo)槽27的作用是防止液擊。
第二個實施例中活塞鉸鏈支撐的結(jié)構(gòu)參照圖29、圖30，圖29為活塞鉸鏈支撐主視圖；圖30為圖9所示的活塞鉸鏈支撐左視圖。活塞鉸鏈支撐II26的一端為平面，另一端為球面，球面與所述球形內(nèi)腔球面相配，活塞鉸鏈支撐II26的平端面及側(cè)面形狀與活塞銷座兩端和轉(zhuǎn)盤銷座兩端結(jié)構(gòu)相配，球面中央有一與活塞銷座半圓柱孔同軸線的圓柱銷孔，該銷孔是設(shè)置在活塞鉸鏈支撐平端面中央的盲孔，圓柱銷孔的尺寸與中心銷4相配。與第一個實施例相比，本實施例中活塞鉸鏈支撐II26上沒有302氣道，定位螺栓6的螺栓過孔的位置變化，并且不再是均布。 活塞II24與活塞鉸鏈支撐I126、通過定位螺栓6和螺母21固定相連，支撐套28支撐在兩個活塞鉸鏈支撐II26之間，通過定位螺栓6和螺母21連接固定，圖31為活塞與活塞鉸鏈支撐組合主視圖；圖32為圖31所示的活塞與活塞鉸鏈支撐組合左視圖。
圖33為轉(zhuǎn)盤主視圖，圖34為圖33所示的轉(zhuǎn)盤左視圖；轉(zhuǎn)盤1125的下端面中央向下突出一轉(zhuǎn)盤軸，上端與活塞銷座相適應(yīng)向上突出一轉(zhuǎn)盤銷座，轉(zhuǎn)盤銷座為一圓環(huán)體，圓環(huán)體的軸線與上述活塞半圓柱孔的軸線為同一軸線，在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的的外圓周上沿圓環(huán)軸線向外形成扇形凸塊，該扇形凸塊在轉(zhuǎn)盤銷座軸向貫通，在圓周面上呈扇形，與活塞銷座扇形空腔相配且扇形圓心相同；轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的外圓與活塞銷座半圓柱孔的內(nèi)圓相配，形成密封動配合；轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的內(nèi)圓與中心銷4相配達到密封動配合，轉(zhuǎn)盤球面與球形空腔相貼合并具有相同的球心；轉(zhuǎn)盤II25的上端面為平面，轉(zhuǎn)盤銷座的兩側(cè)形成與活塞II24下端面相適配的平面；在轉(zhuǎn)盤II25的轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部有一弧形開口，弧形開口的上下弧為同心圓弧，兩側(cè)為半圓形，弧形開口沿轉(zhuǎn)盤II25轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的軸向開通；支撐套28是一圓柱體，中央有螺栓過孔，支撐套28可在弧形開口中移動，支撐套28的圓柱的兩端面與活塞鉸鏈支撐II26的平端面相貼并通過定位螺栓6和螺母固定連接；活塞II 24繞中心銷4相對轉(zhuǎn)盤I1 25擺動時，支撐套28在弧形開口中移動，加強活塞II24和活塞鉸鏈支撐II26的連接剛性，加強密封效果；在轉(zhuǎn)盤I124上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤排泄孔29，連通弧形開口的下部和轉(zhuǎn)盤球面下端根部，排除弧形開口內(nèi)腔內(nèi)可能積存的液體，防止液擊； 工作室V7 207和工作室V8 208的氣道為A氣道301，工作室V5 205和V6 206的氣道為C氣道303， A氣道301和C氣道303均設(shè)置在活塞II 24上。
第二個實施例滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機實現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)與第一個實施例相同，如圖22所示。 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機通過其進氣室VI 201和排氣室V2 202作為第一級壓縮，工作室V7207、工作室V8 208作為第二級壓縮，工作室V5 205、工作室V6 206作為膨脹用，第一級壓縮后的工質(zhì)進入儲氣罐，通過壓力控制回路調(diào)控，使儲氣罐中的壓力基本恒定，該具有恒定壓力的工質(zhì)再進入第二級壓縮后，再通過膨脹級膨脹，即可用作適用于變工況下的C02循環(huán)的二級壓縮一級膨脹的球形膨脹壓縮機。
上述兩個實施例每個實施例還具有以下共同點( — )工作室V7 207、工作室V3 203、工作室V5 205在第一個實施例結(jié)構(gòu)剖面圖中為最大極限容積狀態(tài)，工作室V8 208、工作室V4 204、工作室V6 206在實施例結(jié)構(gòu)剖面圖中為最小極限容積狀態(tài)； ( 二 )活塞軸和轉(zhuǎn)盤軸及主軸8的軸線都通過球形內(nèi)腔的球心，并且活塞軸和轉(zhuǎn)盤軸的軸線與主軸8的軸線形成相同的夾角a ; a最佳取值范圍為5。
-15° ;(三)活塞繞活塞軸線的轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)盤繞轉(zhuǎn)盤軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量接近或相
等；經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)，球形壓縮機中如果主軸做勻速轉(zhuǎn)動，那么活塞和轉(zhuǎn)盤繞自身轉(zhuǎn)動
的速度不是勻速的，這種不勻速轉(zhuǎn)動會帶來慣性力矩的問題，這種慣性力矩最終會傳遞
到主軸上，在主軸上產(chǎn)生扭矩波動，嚴重時會引起扭振、噪音和導(dǎo)致電機效率下降。本
發(fā)明的發(fā)明人推導(dǎo)出了活塞和轉(zhuǎn)盤不勻速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的慣性力矩作用到主軸上的合成結(jié)
果計算公式
a, cos * sin* sin 3 ft^『r f i M="^ ^ ^ ^~^ 、，2 'Hlf -Jj J
cos cr(l + cos0j + (l —cosS)
式中M——慣性力矩作用到主軸的合成扭矩 " e---主軸作勻速運動時的的轉(zhuǎn)速 a ---活塞和轉(zhuǎn)盤軸線與主軸軸線的夾角 e —主軸轉(zhuǎn)角 JH---活塞繞其軸線的轉(zhuǎn)動慣量 Jp…轉(zhuǎn)盤繞其軸線的轉(zhuǎn)動慣量 由公式可以看到Ju與Jp值越接近，M的值就越小，當^與Jp值相等時M為零。由此可以得出一個重要結(jié)論在設(shè)計活塞和轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)時要考慮活塞和轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)該接近或相等，這樣可以減小慣性力矩對主軸的影響，防止扭振、降低噪音、提高電機效率，并非常有利于高速變頻工況。(四)將缸蓋與缸體的分型面放在與活塞軸垂直的通過球形內(nèi)腔球心的平面上，方便加工和裝配；(五)主軸8的轉(zhuǎn)向為從缸蓋沿主軸8方向看，主軸8作順時針轉(zhuǎn)動；
(六)柱面鉸鏈的安裝順序為，先用中心銷4連接活塞銷座和轉(zhuǎn)盤銷座，裝入滑塊或支撐套后，再用定位螺栓6和螺母21在活塞銷座的兩端連接活塞鉸鏈支撐；活塞與活塞鉸鏈支撐組合完畢裝進球形缸后，定位螺栓6的內(nèi)六方頭部、連接螺母21與活塞鉸鏈支撐上的相應(yīng)過孔以及球形缸內(nèi)表面之間形成了空隙容積，這一空隙容積的存在會積存工質(zhì)和潤滑油。所以必須在組合完成后還未裝進球形缸前設(shè)置專門的工藝，用合適的材料將這一空隙容積填充，也可以加工專用的堵塊填充。同時要求當壓縮機工作時這些填充物和堵塊不能與球形缸內(nèi)表面產(chǎn)生大的摩擦功耗。(七)實施例中，潤滑油路的循環(huán)可以是從主軸引入，從活塞軸出，也可以是從活塞軸引入，從主軸端出。(八)從密封、振動、機械摩擦和工作能力綜合考慮，本發(fā)明的球形內(nèi)腔的最佳缸徑為40-150毫米。 與中國專利ZL200610104569.8、 中國專利ZL200620079799.9和中國專利ZL200820028592.8相比，本專利在結(jié)構(gòu)上有以下突出的實質(zhì)性特點和顯著進步[Cms]( — )本發(fā)明對活塞和轉(zhuǎn)盤軸與主軸軸線的夾角a確定了最佳取值范圍為5° -15° ，因為a角的大小關(guān)系著球形膨脹壓縮機的排氣量、振動和密封效果，a角取值越大排氣量增加但密封效果及振動形變差，反之則是排氣量減小，造成結(jié)構(gòu)浪費，經(jīng)
14過深入研究，本發(fā)明給出了 a角的最佳取值范圍，在此范圍內(nèi)球形膨脹壓縮機能獲得排氣量、密封、振動等指標的綜合優(yōu)化，為整機性能打下基礎(chǔ)。 ( 二 )在中國專利ZL200610104569.8、中國專利ZL200620079799.9和中國專利ZL200820028592.8轉(zhuǎn)盤軸與主軸的連接方式是通過一球面軸承連接，這種結(jié)構(gòu)利用其軸線可以擺動的優(yōu)點，對機加工誤差的適應(yīng)性好，機構(gòu)抗干擾性強，缺點是增加了制造成本。經(jīng)分析研究后發(fā)現(xiàn)，在目前制造精度已普遍達到微米級的條件下，這一球面軸承的作用已經(jīng)不大，所以本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)是去掉球面軸承，此時轉(zhuǎn)盤軸與主軸8直接以軸孔配合形式連接，形成柱面滑動軸承的配合方式，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本，特別是在壓縮機這種大批量大規(guī)模生產(chǎn)的條件下，這種改進尤為重要。(三)活塞鉸鏈支撐的銷孔由原來的通孔變?yōu)槊た?，有利于加強密封；密封面寬度增加，減小泄漏，同時活塞組件中的定位螺釘改為定位螺栓連接減小了滑塊變形，增加了組件剛度，提高了密封能力；(四)實現(xiàn)變工況下的C02工質(zhì)的二級壓縮一級膨脹功能由于利用了滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機壓力恒定的特點，配以調(diào)控系統(tǒng)，使整機具備了變工況能力；
(五)經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)，球形壓縮機中如果主軸做勻速轉(zhuǎn)動，那么活塞和轉(zhuǎn)盤繞自身轉(zhuǎn)動的速度不是勻速的，這種不勻速轉(zhuǎn)動會帶來慣性力矩的問題，這種慣性力矩最終會傳遞到主軸上，在主軸上產(chǎn)生扭矩波動，嚴重時會引起扭振、噪音和導(dǎo)致點擊效率下降。在設(shè)計活塞和轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)時要考慮活塞和轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)該接近或相等，這樣可以減小慣性力矩對主軸的影響，防止扭振、降低噪音、提高電機效率，并非常有利于高速變頻工況。(六)在第二個實施例中，活塞的作用十分重要，但在中國專利ZL200610104569.8、中國專利ZL200620079799.9和中國專利ZL200820028592.8中沒有涉及活塞下端面具體形狀的設(shè)計要求，經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)，活塞II24下端面的結(jié)構(gòu)形式對工作室V7 207和工作室V8 208的影響很大，本發(fā)明提出的活塞II下端面結(jié)構(gòu)形式是活塞II 24的下端面為平面，該平面位于活塞II 24上球形表面球心以下的位置，距離球心的最小距離為h， h的值至少大于l毫米，轉(zhuǎn)盤II25上端面設(shè)計時以活塞下端面為基準，并與之相適配，確保完成壓縮功能，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是使缸體II22和缸蓋II23的分形面接縫不在工作室V7 207和工作室V8 208的工作室內(nèi)，減少因分形面接縫間隙而帶來的泄漏。
(七)在第二個實施例中，工作室V7 207和工作室V8 208的氣道301設(shè)置在活塞的內(nèi)部，氣道的一端在活塞球形表面上，另一端在活塞的下端平面上并且與設(shè)置在該下端面上靠近工作室外邊緣的導(dǎo)槽27連通；為了減小泄漏，將氣道301不開在活塞表面，而是采用嵌入式并且在工作室端設(shè)置一導(dǎo)槽27。設(shè)置導(dǎo)槽的作用是活塞轉(zhuǎn)動時，如果工作室內(nèi)有液體(例如潤滑油)，離心力的作用使液體積存在工作室的外邊緣，如果沒有導(dǎo)槽，液體不易排出，產(chǎn)生"液擊"，所以要加導(dǎo)槽，導(dǎo)槽與氣道連接，使液體順利排出。上述幾個專利的中相應(yīng)的氣道301暴露在球面的分形面中，高壓時容易引起泄漏。
(八)在第一個實施例中，把工作室V7 207和工作室V8 208通過竄通孔道連接起來，使其不具備壓縮功能，形成無壓縮容積，由于減少一級壓縮，使布置在球形內(nèi)腔表面的進排氣通道只有兩組，有更多的空間布置，從而提高進排氣通道的密封面寬度，減少泄漏增強了密封。
權(quán)利要求
一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機，它包括缸體，該缸體上設(shè)置有主軸孔；缸蓋，該缸蓋與所述缸體連接在一起形成球形內(nèi)腔，在該缸蓋上設(shè)置有與活塞軸相配的軸孔；活塞，該活塞具有球形頂面、從該球形頂面中央伸出的活塞軸、和在活塞下部的活塞銷座，所述活塞可繞活塞軸在缸蓋軸孔中自由轉(zhuǎn)動，所述活塞球形頂面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并形成密封動配合；所述活塞銷座是在所述活塞下端面形成的向內(nèi)凹陷的半圓柱孔，在該半圓柱孔的內(nèi)圓周上沿半圓柱孔的軸線方向有凹入的扇形空腔，該扇形空腔沿半圓柱孔的軸向貫通并且在與半圓柱孔軸線垂直的截面上呈扇形；轉(zhuǎn)盤，該轉(zhuǎn)盤具有從其下端面中心伸出的轉(zhuǎn)盤軸、在轉(zhuǎn)盤上部與活塞銷座相對應(yīng)的轉(zhuǎn)盤銷座；該轉(zhuǎn)盤上部和下端面之間的外周面為轉(zhuǎn)盤球面，轉(zhuǎn)盤球面與球形內(nèi)腔具有相同的球心并緊貼球形內(nèi)腔形成密封動配合；所述轉(zhuǎn)盤銷座是在轉(zhuǎn)盤上部突起的圓環(huán)體，圓環(huán)體的軸線與上述活塞半圓柱孔的軸線為同一軸線，該軸線與轉(zhuǎn)盤軸和活塞軸垂直并通過球形內(nèi)腔的球心；所述轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的外圓周上沿圓環(huán)體的軸線方向形成有凸起的扇形凸塊，該扇形凸塊沿圓環(huán)體軸向貫通，在圓環(huán)面上呈扇形，與所述活塞銷座扇形空腔相配且扇形圓心相同；主軸，主軸位于缸體內(nèi)的一端帶有偏心軸孔，該偏心軸孔與轉(zhuǎn)盤軸相配形成柱面滑動軸承配合，主軸的另一端與動力機構(gòu)相連，為壓縮機變?nèi)萏峁﹦恿Γ换钊q鏈支撐，該活塞鉸鏈支撐的一端為平端面并且另一端為球形端面，該球形端面與所述球形內(nèi)腔球面相配，所述活塞鉸鏈支撐的平端面及側(cè)面形狀與所述活塞銷座兩端和所述轉(zhuǎn)盤銷座兩端結(jié)構(gòu)相配，所述活塞鉸鏈支撐固定在所述活塞銷座的半圓柱孔的兩端，在所述活塞銷座和所述轉(zhuǎn)盤銷座的兩外端形成與球形內(nèi)腔相配的球面；在所述活塞鉸鏈支撐上具有與活塞銷座半圓柱孔同軸線的銷孔，該銷孔是設(shè)置在活塞鉸鏈支撐平端面中央的盲孔；中心銷，該中心銷插入所述活塞鉸鏈支撐的銷孔和所述轉(zhuǎn)盤銷座的圓環(huán)體的內(nèi)孔中，使活塞和轉(zhuǎn)盤形成柱面鉸鏈連接；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，是在所述主軸上有一偏心結(jié)構(gòu)，該偏心結(jié)構(gòu)作為滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的轉(zhuǎn)子缸體位于上述缸體與主軸支架之間，轉(zhuǎn)子缸體上設(shè)有進氣孔，排氣孔設(shè)在主軸支架上，并裝有滑片和滑片彈簧；在排氣孔上設(shè)有排氣閥，在進氣孔上裝有壓控進氣閥；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為球形膨脹壓縮機的第一級壓縮；儲氣罐，其進氣端與滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的排氣閥連通，其排氣端與球形壓縮機的第二級壓縮的進氣端連通，為球形膨脹壓縮機的第二級壓縮吸氣提供壓力恒定的氣源；壓力控制回路，其一端與壓控進氣閥連通，另一端與儲氣罐連通，當儲氣罐的壓力超過設(shè)定值時通過壓力控制回路關(guān)閉壓控進氣閥，當儲氣罐的壓力恢復(fù)到設(shè)定值時，壓控進氣閥打開，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機正常工作，從而適應(yīng)變工況工作條件；其中，所述活塞軸和轉(zhuǎn)盤軸的軸線與主軸的軸線形成相同的夾角α，α最佳取值范圍為5°-15°；其中，活塞繞活塞軸線的轉(zhuǎn)動慣量與轉(zhuǎn)盤繞轉(zhuǎn)盤軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量接近或相等；其中，通過所述活塞和所述轉(zhuǎn)盤繞所述中心銷進行的相對擺動，所述轉(zhuǎn)盤的上端面、所述活塞的下端面、所述活塞鉸鏈支撐的平端面與所述球形內(nèi)腔之間形成容積交替變化的工作室V7和工作室V8，同時，通過所述轉(zhuǎn)盤銷座的圓環(huán)體的扇形凸塊在所述活塞銷座的半圓柱孔的扇形空腔中進行的擺動，在所述扇形凸塊的側(cè)面、所述扇形空腔的側(cè)面與活塞鉸鏈支撐平端面間形成容積交替變化的工作室V5和工作室V6；其中，工作室V5和工作室V6都對應(yīng)相應(yīng)的氣道和進排氣通道；氣道設(shè)置在活塞上；進排氣通道設(shè)置在缸蓋的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán)形空間內(nèi)并連通缸外；通過活塞的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)進排氣控制，在各工作室需要排氣或進氣時，所述工作室的氣道與相應(yīng)的進排氣通道連通；主軸的轉(zhuǎn)向為從缸蓋沿主軸方向看，主軸作順時針轉(zhuǎn)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機，其特征是還包括一 滑塊，在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部有一扇形滑道，扇形滑道在圓環(huán)體的軸向開通，扇形滑 道的軸線與圓環(huán)體的軸線平行，滑塊的形狀與扇形滑道的形狀相適配，滑塊的上下圓弧 面與滑道的上下圓弧面相貼合并形成密封動配合，滑塊的兩端面與活塞鉸鏈支撐相貼合 并通過定位螺栓固定連接；活塞與轉(zhuǎn)盤相對擺動時，滑塊的側(cè)面、滑道的側(cè)面及活塞鉸 鏈支撐平端面之間形成容積交替變化的工作室V3和工作室V4 ;工作室V3和工作室V4 都對應(yīng)于一個氣道和進排氣通道；氣道設(shè)置在活塞鉸鏈支撐上；進排氣通道設(shè)置在缸體 的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán)形空間內(nèi)并連通缸外；通過活塞的轉(zhuǎn) 動來實現(xiàn)進排氣控制，在各工作室需要排氣或進氣時，所述工作室的氣道與相應(yīng)的進排 氣通道連通；在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置一竄通孔道，連通工作室V7和工作室V8，使工作室V7和工作室V8 不具備壓縮功能，形成無壓縮容積；在缸蓋上設(shè)置缸蓋排泄孔，用于排除無壓縮容積可 能積存的潤滑油等物質(zhì)；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為第一級壓縮，工作室V3和工作室V4作為第二級壓縮，工作 室V5和工作室V6作為膨脹，形成適應(yīng)于變工況下的二級壓縮一級膨脹壓縮機。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機，其特征是還包括一 支撐套，在轉(zhuǎn)盤銷座圓環(huán)體的下部有一弧形開口，弧形開口在圓環(huán)體的軸向開通，弧形 開口的軸線與圓環(huán)體的軸線平行，支撐套是一圓柱體，其上有螺栓過孔，該支撐套可在 弧形開口中移動，支撐套圓柱的兩端面與活塞鉸鏈支撐的平端面相貼并通過定位螺栓固 定連接；在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤排泄孔，連通弧形開口的下部和轉(zhuǎn)盤球面下端根部，排除 弧形開口內(nèi)腔內(nèi)可能積存的液體，防止液擊；工作室V7和工作室V8都對應(yīng)于一個氣道和進排氣通道；工作室V7和工作室V8的 氣道設(shè)置在活塞的內(nèi)部，氣道的一端在活塞球形表面上，另一端在活塞的下端平面上并 且與設(shè)置在該下端面上靠近球形表面的導(dǎo)槽連通；工作室V7和工作室V8的進排氣通道 設(shè)置在缸蓋的球形內(nèi)腔內(nèi)表面上，布置在垂直于活塞軸線的環(huán)形空間內(nèi)并連通缸外；通 過活塞的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)進排氣控制，在各工作室需要排氣或進氣時，所述工作室的氣道與 相應(yīng)的進排氣通道連通；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為第一級壓縮，工作室V7和工作室V8作為第二級壓縮，工作 室V5和工作室V6作為膨脹，形成適應(yīng)于變工況下的二級壓縮一級膨脹的膨脹壓縮機。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機，其特征是球形內(nèi)腔 的最佳缸徑為40-150毫米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)變工況的球形膨脹壓縮機，其特征是缸蓋與缸 體的分型面設(shè)置在與活塞軸垂直的通過球形內(nèi)腔球心的平面上。
全文摘要
本發(fā)明是在中國專利ZL200610104569.8、ZL200620079799.9和ZL200820028592.8的基礎(chǔ)上，對球形壓縮機和滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機進行一體化設(shè)計，使整機具備了密封性能增強、結(jié)構(gòu)簡化、具備變工況適應(yīng)能力等優(yōu)點；對活塞、轉(zhuǎn)盤、活塞鉸鏈支撐和主軸等主要零件的結(jié)構(gòu)進行了改進，對活塞和轉(zhuǎn)盤軸與主軸軸線的夾角α確定了最佳取值范圍為5°-15°；主軸與轉(zhuǎn)盤軸去掉了球面軸承的連接方式；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的排氣口設(shè)置在主軸支架上等。滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機作為第一級壓縮，第一級壓縮后的工質(zhì)進入儲氣罐，通過壓力控制回路調(diào)控，使儲氣罐中的壓力基本恒定，該具有恒定壓力的工質(zhì)再進入第二級壓縮，即可用作適用于變工況下的CO2循環(huán)的二級壓縮一級膨脹的球形膨脹壓縮機。
文檔編號F04C23/00GK101691864SQ200910024200
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者夏楠, 王陸一 申請人:馬麗莉