一、技術(shù)領(lǐng)域：空氣動(dòng)力機(jī)械

二、

背景技術(shù)：
：

廣泛應(yīng)用于礦山開采、冶金、煉油、石油開采、石油化工、化肥、醫(yī)藥化工、空氣動(dòng)力、制冷、空調(diào)、空氣分離等諸多工業(yè)領(lǐng)域的曲柄連桿活塞式、隔膜式壓縮機(jī)。由于它適用壓力范圍廣，高、中、低都適用，調(diào)壓方便，適用多種媒體工質(zhì)，除了超高壓范圍外，中、低壓范圍內(nèi)，機(jī)體對材質(zhì)要求不高，排出氣流損失小、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，使它在壓縮機(jī)領(lǐng)域中一直占據(jù)主流機(jī)型地位，市場占有率一直穩(wěn)步上升。但是這一機(jī)型結(jié)構(gòu)本身存在有難以克服的結(jié)構(gòu)性缺點(diǎn)和弊病、極大地影響應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保障。(一)曲柄連桿活塞式這種結(jié)構(gòu)必然產(chǎn)生高速往復(fù)慣性沖擊振動(dòng)，這是該種設(shè)備工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)源，往復(fù)慣性沖擊力產(chǎn)生的干擾力矩的周期性作用必然會(huì)激起曲系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，以上這兩種振動(dòng)，一產(chǎn)生噪音、污染環(huán)境，對環(huán)保不利。(二)是機(jī)頭疲勞損害的內(nèi)因損害機(jī)體、縮短機(jī)器使用壽命，增加維修工作量，加大生產(chǎn)成本。(三)曲柄連桿活塞這種結(jié)構(gòu)本身就已經(jīng)夠笨重復(fù)雜了，再加上十字頭滑槽連桿中間傳遞機(jī)構(gòu)，又為了平衡慣性力和離心力，離心力矩等還必須增加額外平衡質(zhì)量，同時(shí)必須將氣缸的排列設(shè)計(jì)成對稱平衡式、對置式、角置式、角度式等多種形式，這樣勢必造成整機(jī)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜笨重，占地面積大，費(fèi)材費(fèi)工，成本高。(四)曲柄連桿機(jī)構(gòu)在將原動(dòng)力轉(zhuǎn)換成活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中吸排氣的周期性，造成吸排氣管內(nèi)氣流脈動(dòng)，其直接結(jié)果是：(1)增加壓縮機(jī)吸入阻力，使其吸入能力下降；(2)增加排出阻力，使管路增加額外負(fù)荷，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用增加；(3)當(dāng)排出管路細(xì)長，系統(tǒng)無足夠背壓時(shí)，脈動(dòng)的慣性力可能引起吸入閥和排出閥一齊打開，造成流體由吸入管直接流向排出管的過流現(xiàn)象，損害設(shè)備；(4)引起吸入和排出壓力脈動(dòng)，管路振動(dòng)，損害整個(gè)系統(tǒng)，威脅壓縮機(jī)的安全運(yùn)行；(5)使壓縮機(jī)不能適用于流量要求穩(wěn)定的場合，從而縮小該機(jī)型的市場；(五)曲柄連桿結(jié)構(gòu)在將原動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成活塞的直線運(yùn)動(dòng)，對氣體加壓，增加其壓力能的過程中，必然產(chǎn)生出以下幾種無用功的能量消耗損失；(1)產(chǎn)生活塞的側(cè)向推力，增加摩擦損失；(2)為平衡往復(fù)慣性力和離心力，離心力矩而增加額外平衡質(zhì)量的能量消耗；(3)產(chǎn)生與切線方向旋轉(zhuǎn)力垂直的法向力，增加曲柄迴轉(zhuǎn)中心的磨擦力。以上三種無用功的力其總和大于有用功的切線方向旋轉(zhuǎn)力，所以該結(jié)構(gòu)將原動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成活塞的直線運(yùn)動(dòng)，對工質(zhì)做功加壓，增加其壓力能的功能轉(zhuǎn)換效率不足50％，功能轉(zhuǎn)換效率低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用偏高。(六)曲軸加工工藝復(fù)雜，技術(shù)條件要求高，加工難度大，氣缸數(shù)越多，曲柄越多，曲軸越長，曲柄相對錯(cuò)開角度變化越多，越難加工，加工成本偏高，曲軸加工工藝已成為多缸大功率壓縮機(jī)發(fā)展的“瓶頸”。

隔膜壓縮機(jī)(泵)以其結(jié)構(gòu)簡單、沒有內(nèi)磨擦無用功消耗，本身無振動(dòng)、無噪音，不與介質(zhì)接觸可以使介質(zhì)保持純凈，密封性好，介質(zhì)無外漏可能等特點(diǎn)，故特別適合輸送易燃、易爆、有毒、有危險(xiǎn)流體、貴重稀有氣體。因此隔膜壓縮機(jī)(泵)在壓縮機(jī)(泵)領(lǐng)域占有一定的特殊地位。有些功能是不可替代的。但是它也有不完美的“胎里帶”毛?。?1)壓出的流體流速偏低，流量不穩(wěn)定；(2)與其配套的驅(qū)動(dòng)裝置：a是機(jī)械，就是曲軸連桿機(jī)構(gòu)，它的缺點(diǎn)前邊已列出，不再重復(fù)；b液壓(氣動(dòng))傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、笨重、占地大、成本高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。

三、

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

針對上述現(xiàn)行曲柄連桿活塞式、隔膜式壓縮機(jī)的弊病、缺陷不足，我發(fā)明一種新型壓縮機(jī)——雙橢圓軌道槽往復(fù)傳動(dòng)活塞式、隔膜式壓縮機(jī)，用以更新?lián)Q代，此目的是通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的，軸承座、主軸、主軸錐齒輪、軸流式風(fēng)扇葉輪、下橢圓軌道槽盤體、機(jī)頭托盤、上橢圓軌道槽盤體、雙t形滾動(dòng)連桿、頂支架盤、圓桶形機(jī)架組成；主軸下端插入軸承座中，向上依次穿過主軸錐齒輪的圓心，軸流式風(fēng)扇葉輪的圓心、下橢圓軌道槽盤體的圓心，機(jī)頭托盤的圓心；上橢圓軌道槽盤體的圓心、頂支架盤的圓心，實(shí)現(xiàn)七心同軸，主軸從下向上依次與軸承座用組合軸承定位固定聯(lián)接；與主軸錐齒輪用花鍵固定聯(lián)接；與軸流式風(fēng)扇葉輪用花鍵固定聯(lián)接；與下橢圓軌道槽用花鍵固定聯(lián)接；與機(jī)頭托盤用調(diào)心滾子軸承定位固定聯(lián)接；與上橢圓軌道槽盤體用花鍵固定聯(lián)接；與頂支架盤用調(diào)心滾子軸承定位固定聯(lián)接。

雙t形滾動(dòng)連桿由三根桿件構(gòu)成、一根立桿兩根水平橫桿垂直聯(lián)接在立桿上，三桿處在一個(gè)水平面上，立桿穿過機(jī)頭托盤的長孔上下兩端各安一個(gè)滑動(dòng)軸承分別插入上下對稱相向的橢圓軌道槽中，同一邊的多個(gè)軸承共用一個(gè)橢圓軌道槽、雙t形滾動(dòng)連桿之水平橫桿分別穿過定位導(dǎo)向滑套與機(jī)頭活塞桿固定聯(lián)接，兩桿中心線保持在一條直線上，并能通過機(jī)頭托盤的圓心，這樣就構(gòu)成由迴轉(zhuǎn)中心向外輻射狀的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

將壓縮機(jī)機(jī)頭成雙數(shù)中心對稱安裝在機(jī)頭托盤上，機(jī)頭中心線必須能穿過托盤的中心，一個(gè)托盤端面上可以安裝2個(gè)，或4個(gè)或6個(gè)，或多個(gè)機(jī)頭，在托盤上安裝活塞式機(jī)頭就構(gòu)成多缸活塞式壓縮機(jī)，安裝隔膜式機(jī)頭，就構(gòu)成隔膜式壓縮機(jī)、活塞式壓縮機(jī)機(jī)頭選用全無油、無水、靜音壓縮機(jī)機(jī)頭；在托盤的上下端面都安裝壓縮機(jī)機(jī)頭，就構(gòu)成雙列壓縮機(jī)，只在上端面安裝機(jī)頭，就構(gòu)成單列壓縮機(jī)。

四、有益效果

本發(fā)明的核心技術(shù)成果由兩部分組成：其一是將活塞式或隔膜式壓縮機(jī)的機(jī)頭以偶數(shù)中心對稱地安裝在機(jī)頭托盤上，每個(gè)機(jī)頭的進(jìn)排氣管串聯(lián)成進(jìn)排氣總管。其二就是用輕巧圓滑的橢圓軌道槽滾動(dòng)連桿取代傳統(tǒng)的曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這一更新改造成功地打破了曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域里一百多年的統(tǒng)治地位，這是一項(xiàng)重大的科技創(chuàng)新，這一創(chuàng)新具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步。第一，高效。本機(jī)型由于橢圓軌道槽的結(jié)構(gòu)特性，主軸轉(zhuǎn)一圈便能產(chǎn)生兩次純正的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)頭產(chǎn)生兩次吸排氣功能，做功兩次與主軸轉(zhuǎn)一圈只能做功一次的曲柄連桿式壓縮機(jī)相比，其工作效率整整提高了一倍，說它高效名符其實(shí)，無水分。第二，節(jié)能。本機(jī)型的橢圓軌道槽滾動(dòng)連桿傳動(dòng)，使活塞受到的是純直線方向上的推拉力作用。這樣就去掉了連桿左右搖擺、斜拉斜撐造成無用功的能量損失，所以它就能節(jié)能，理論推估，節(jié)能應(yīng)在40％以上。第三，消振。本機(jī)型的對置對稱設(shè)計(jì)便于實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡，從結(jié)構(gòu)上輕松地消除了曲柄連桿傳動(dòng)造成的高速往復(fù)慣性沖擊振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)這兩個(gè)使全世界科學(xué)家們頭痛了一百多年的大禍害，消除了振動(dòng)就消除了疲勞損害，消除了振動(dòng)，整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)就有效延長了機(jī)器的使用壽命，增加了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性。第四，消除管路中氣流脈動(dòng)的產(chǎn)生，本機(jī)型工作效率高出一倍，又是多缸體結(jié)構(gòu)進(jìn)排氣管串聯(lián)在一起組成進(jìn)排排氣總管，所以進(jìn)排氣的連續(xù)性極強(qiáng)，因此就能輕松解決了脈動(dòng)問題。第五，本機(jī)型零件簡單，適合大批量生產(chǎn)，這對降低加工成本十分有利。第六，本機(jī)型輕松解決了多缸體曲軸加工難、整機(jī)動(dòng)平衡難這兩個(gè)難題，為多缸大功率活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工，開辟了一條新路。本機(jī)型特別適合一機(jī)多級、一機(jī)同時(shí)輸送多種不同氣體場合；本機(jī)型特別適合多缸大功率中高、超高壓領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈鲃?dòng)特別輕松省力。如果說，老式的曲柄連桿壓縮機(jī)是“三八大蓋”步槍的話，那么，本發(fā)明就是機(jī)槍和多管連發(fā)的“卡秋莎”。

綜上所述，不難看出本發(fā)明是壓縮機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)新思路、創(chuàng)新性強(qiáng)、構(gòu)思巧妙、組合相得益彰、科學(xué)合理，成功解決了大功率和超大功率多缸活塞式隔膜式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造的技術(shù)難題，開辟了活塞式隔膜式壓縮機(jī)向前發(fā)展的又一新時(shí)代，它必將引領(lǐng)世界活塞式隔膜式壓縮機(jī)的新潮流，因此它的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著巨大。

本機(jī)型零件簡單容易加工，任何壓縮機(jī)廠、發(fā)動(dòng)機(jī)廠均可加工生產(chǎn)。

五、附圖說明

圖1是本發(fā)明機(jī)體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是機(jī)頭在托盤上安裝布局及傳動(dòng)關(guān)系示意圖

圖3是機(jī)頭托盤上雙t形滾動(dòng)連桿(8)之立桿(13)穿過機(jī)頭托盤(6)上的穿孔布局示意圖

圖中：軸承座(1)，主軸(2)，主軸錐齒輪(3)，軸流式風(fēng)扇葉輪(4)，下橢圓軌道槽盤體(5)，機(jī)頭托盤(6)，上橢圓軌道槽盤體(7)，雙t形滾動(dòng)連桿(8)，頂支架盤(9)，圓桶形機(jī)架(10)，主軸組合軸承(11)，托盤調(diào)心滾子軸承(12)，立桿(13)，水平橫桿(14)連桿滑動(dòng)軸承(15)，橢圓軌道槽(16)，定位導(dǎo)向套(17)，活塞桿(18)，機(jī)頭(19)

六、具體實(shí)施方式

本發(fā)明的雙橢圓軌道槽往復(fù)傳動(dòng)活塞式、隔膜式壓縮機(jī)選用全無油、無水靜音活塞式壓縮機(jī)機(jī)頭(19)成雙數(shù)中心對稱安裝在托盤(6)上，托盤每個(gè)端面可以安裝2個(gè)，或4個(gè)，或6個(gè)，或8個(gè)或多個(gè)機(jī)頭，機(jī)頭中心線必須能通過托盤圓心，每個(gè)機(jī)頭的進(jìn)排氣管相互串聯(lián)成進(jìn)排氣總管；只在托盤上端面安裝機(jī)頭就構(gòu)成單列壓縮機(jī)，在上、下兩個(gè)端面都安裝機(jī)頭，就構(gòu)成雙列壓縮機(jī)；所述雙t形滾動(dòng)連桿(8)之立桿(13)上下兩端各安一個(gè)滑動(dòng)軸承(15)穿過托盤(6)的長孔，插入上下對稱的橢圓軌槽(16)中，雙t形滾動(dòng)連桿立桿(13)之水平橫桿(14)分別穿過，定位導(dǎo)向套(17)與機(jī)頭活塞桿(18)固定聯(lián)接，兩桿中心線必須保持在同一條直線上，并能通過托盤(6)的圓心，這樣就構(gòu)成由內(nèi)向外輻射狀傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

參照附圖，設(shè)橢圓軌道槽(長軸-短軸)÷2＝活塞行程s，當(dāng)主軸(2)帶動(dòng)上、下對稱的橢圓軌道槽盤體(5)、(7)同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，雙t形滾動(dòng)連桿(8)受機(jī)頭活塞桿(18)和定位導(dǎo)向套(17)的限制，不能隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)雙t形滾動(dòng)連桿之立桿(13)上下兩端安裝的滑動(dòng)軸承(15)受橢圓軌道槽(16)內(nèi)壁推力，外壁拉力的輪流交替作用，只能在自己所受限制的相位上，作離心的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，在閥門配合下，完成吸排氣工作；由于雙t形滾動(dòng)連桿(8)之立桿(13)上下兩端的滑動(dòng)軸承(15)同時(shí)受到上下對稱的橢圓軌道槽(16)的同步作用，所以它受力狀態(tài)好，力的傳遞平穩(wěn)順暢、整機(jī)也就運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)順暢。由于橢圓軌道槽的結(jié)構(gòu)特性，主軸(2)轉(zhuǎn)一圈、雙t形滾動(dòng)連桿(8)便產(chǎn)生兩次離心往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線距離等于活塞行程s，從而帶動(dòng)活塞完成兩次吸排氣工作，周而復(fù)始。

將托盤上的機(jī)頭換成隔膜式壓縮機(jī)的機(jī)頭，本機(jī)型就變成了雙橢圓軌道槽往復(fù)傳動(dòng)隔膜式壓縮機(jī)了，其結(jié)構(gòu)原理與上相同，這樣就圓滿解決了原隔膜式壓縮機(jī)排出流體流速低、流量、動(dòng)壓不穩(wěn)和配套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)笨重、運(yùn)轉(zhuǎn)成本高的弊病。