專利名稱：適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種膨脹壓縮機(jī)，特別是一種適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓
縮機(jī)。
背景技術(shù)：
在中國專利號是ZL200610104569. 8，專利名稱是《能實(shí)現(xiàn)多級壓縮的球形壓縮
機(jī)》，中國專利號是ZL200620079799. 9，專利名稱是《二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)》，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(jī)》中公開了一種新型的
球形膨脹壓縮機(jī)，較其它已知的膨脹壓縮機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)緊湊、零件少、密封可靠、抗
"液擊"能力強(qiáng)、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(jī)，在工況發(fā)生較大變化時(shí)無法適應(yīng)；通過進(jìn)一步的研
究發(fā)現(xiàn)，對于上述提到的球形膨脹壓縮機(jī)還可以進(jìn)行更優(yōu)化的設(shè)計(jì)，使其在綜合性能上得
以提高，同時(shí)可以適應(yīng)變工況下二氧化碳工質(zhì)的壓縮機(jī)要求。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型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(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而提高二氧 化碳球形膨脹壓縮機(jī)的綜合性能，同時(shí)可以使二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)可以適應(yīng)變工況的 要求。 —種適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)，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(jī)構(gòu)相連，為壓縮機(jī)變?nèi)萏峁﹦恿Γ?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(jī)，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(jī)的轉(zhuǎn)子，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jìn)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(jìn)氣孔上裝有壓控進(jìn)氣閥；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)作為二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)的第一級壓 縮； 儲氣罐，其進(jìn)氣端與滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的排氣閥連通，其排氣端與球形膨脹壓縮 機(jī)的第二級進(jìn)氣端連通，為球形膨脹壓縮機(jī)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(jìn)氣閥連通，另一端與儲氣罐連通，當(dāng)儲氣罐的壓力 超過設(shè)定值時(shí)通過壓力控制回路關(guān)閉壓控進(jìn)氣閥，當(dāng)儲氣罐的壓力恢復(fù)到設(shè)定值時(shí)，壓控 進(jìn)氣閥打開，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jìn)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(shí)，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(jìn)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(jìn)排氣通道；氣道設(shè)置在活塞 上；進(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣控制，在各工作室需要排氣或進(jìn)氣時(shí)，所述工作室 的氣道與相應(yīng)的進(jìn)排氣通道連通； 主軸的轉(zhuǎn)向?yàn)閺母咨w沿主軸方向看，主軸作順時(shí)針轉(zhuǎn)動。 根據(jù)使用情況不同，本實(shí)用新型有以下兩種結(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(shí)，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(gè)氣道和進(jìn)排氣通道；氣道設(shè)置在活塞鉸鏈支撐上；進(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣控制，在各工作室需要排氣或進(jìn)氣時(shí)，所述工作室的氣道與相應(yīng) 的進(jìn)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(jī)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(jī)； 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(gè)氣道和進(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣控制，在各工作室需要排氣或進(jìn)氣時(shí)，所述工作室的氣道與相應(yīng)的 進(jìn)排氣通道連通； 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jī)。 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(jì)就可以 實(shí)現(xiàn)。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn) (1)密封性能提高密封面寬度增加，減小泄漏，同時(shí)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(jī)壓力恒定的特點(diǎn)，配以 調(diào)控系統(tǒng)，使整機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)的情況下簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。

圖1 :第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖面圖； 圖2 :圖1中A-A剖面圖； 圖3 :第一個(gè)實(shí)施例機(jī)殼剖面圖； 圖4 :圖3中E-E剖面圖； 圖5 :圖3中G-G剖面圖;
7[0039]圖6 :圖3中F-F剖面圖；圖7 :第一個(gè)實(shí)施例中活塞主視圖；圖8 :圖7所示的第一個(gè)實(shí)施例中活塞左視圖；圖9 :第一個(gè)實(shí)施例中活塞鉸鏈支撐主視圖；圖10圖9所示的第一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例中活塞與活塞鉸鏈支撐組合左視圖;圖15第一個(gè)實(shí)施例中轉(zhuǎn)盤主視圖；圖16圖15所示的第一個(gè)實(shí)施例中轉(zhuǎn)盤左視圖；圖17圖15所示的第一個(gè)實(shí)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(shí)現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)框圖；圖23第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖面圖；圖24第二個(gè)實(shí)施例中機(jī)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(gè)實(shí)施例中活塞主視圖；圖28圖27所示的第一個(gè)實(shí)施例中活塞左視圖；圖29第二個(gè)實(shí)施例中活塞鉸鏈支撐主視圖；圖30圖29所示的第二個(gè)實(shí)施例中活塞鉸鏈支撐左視圖；圖31第二個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例中活塞與活塞鉸鏈支撐組合左視圖;圖33第二個(gè)實(shí)施例中轉(zhuǎn)盤主視圖；圖34圖33所示的第二個(gè)實(shí)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(jī)罩殼；20-缸蓋排泄孔;21-螺母；22-缸體I1 ;23-缸蓋I1 ;24-活塞I1 ;25-轉(zhuǎn)盤I1 ;26-活塞鉸鏈支撐I1 ;27-導(dǎo) 槽；28-支撐套；29-轉(zhuǎn)盤排泄孔； 100-滾動轉(zhuǎn)子式進(jìn)氣孔；101-滾動轉(zhuǎn)子式排氣孔；102-工作室V3、工作室V4的進(jìn) 排氣通道；103-工作室V5、工作室V6的進(jìn)排氣通道；104-工作室V7、工作室V8的進(jìn)排氣通 道； 201-進(jìn)氣室Vl ;202-排氣室V2 ;203-工作室V3 ;204-工作室V4 ;205-工作室V5 ; 206-工作室V6 ;207-工作室V7 ;208-工作室V8 ;
8[0071] 301-A氣道；302-B氣道；303-C氣道。
具體實(shí)施方式—、第一個(gè)實(shí)施例 第一個(gè)實(shí)施例采用為本實(shí)用新型的第一種結(jié)構(gòu)形式。圖1為本實(shí)用新型的第一個(gè) 實(shí)施例主要結(jié)構(gòu)剖面圖，圖22是實(shí)現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)框示意圖。在圖1中可以看出，該壓 縮機(jī)包括缸蓋2、缸體1、活塞3、轉(zhuǎn)盤5、中心銷4、主軸8、主軸支架7等零件，缸體1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1、圖2、圖3、圖19、圖20、圖21所示，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jìn)氣孔100和排氣孔101 ，并裝有滑片14和滑片彈簧15，進(jìn)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(yùn)行過程中不容易引起缸體1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(jī)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(jī)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(jī)，主軸8旋轉(zhuǎn)時(shí)在轉(zhuǎn)子缸體13和主軸8之間形成滾動 轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的進(jìn)氣室V1201和排氣室V2202。 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(jī)構(gòu)相連，為膨脹壓縮機(jī)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(shí)，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(shí)，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V7207和工作室V8208， 但由于在轉(zhuǎn)盤上設(shè)置一竄通孔道ll，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V3203和工作室V4204 ;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10的平端面間形成容積交替變化的工作室V5205和V6206。[0077] 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(gè)工作室的進(jìn)排氣 通道，進(jìn)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V7207、無壓縮工作室V8208的排泄孔20的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中，工作室V7和工作 室V8由于為無壓縮容積，故沒有進(jìn)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V5205、工作室V6206的進(jìn)排 氣通道103的結(jié)構(gòu)示意圖，G-G剖面為工作室V3203、工作室V4204的進(jìn)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(dá)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(jìn)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11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V7207和工作室V8208在本實(shí)施例中由于
10開通有竄通孔道ll，為無壓縮容積，所以沒有氣道；工作室V3203和工作室V4204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V5205和工作室V6206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(jī)的進(jìn)氣口連接一壓控進(jìn)氣閥，壓縮工質(zhì)(如二氧 化碳?xì)怏w)經(jīng)壓控進(jìn)氣閥進(jìn)入滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的進(jìn)氣室V1201,經(jīng)壓縮后排氣室V2202 把經(jīng)過一級壓縮后的工質(zhì)輸送到儲氣罐，由于設(shè)計(jì)時(shí)滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)排量按最惡劣的偏 離工況考慮，所以當(dāng)實(shí)際工況偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jìn)氣閥之間設(shè)置壓力控制回路，當(dāng)工況變化儲氣 罐壓力超過設(shè)計(jì)值時(shí)，設(shè)置一微小壓差，利用這一壓差控制壓控進(jìn)氣閥，使其關(guān)閉，此時(shí)滾 動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)空轉(zhuǎn)(不浪費(fèi)壓縮功)，待儲氣罐壓力下降到正常值，再重新打開壓控進(jìn)氣 閥，正常進(jìn)氣，從而使儲氣罐壓力達(dá)到基本恒定值，實(shí)現(xiàn)變工況應(yīng)用。 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)通過其進(jìn)氣室V1201和排氣室V2202作為第一級壓縮，工作室 V3203、工作室V4204作為第二級壓縮，工作室V5205、工作室V6206作為膨脹用，第一級壓縮 后的工質(zhì)進(jìn)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(jìn)入第二級壓縮后，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 的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)。 二、第二個(gè)實(shí)施例 第二個(gè)實(shí)施例采用為本實(shí)用新型的第二種結(jié)構(gòu)形式。第二個(gè)實(shí)施例與第一個(gè)實(shí)施 例不同之處在于第二個(gè)實(shí)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(jìn)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V7207和工作室V8208的竄通孔道11，工作室 V7207和工作室V8208形成一對可壓縮的空間，在活塞上設(shè)置工作室V7207和工作室V8208 的氣道和導(dǎo)槽，在缸蓋上設(shè)置其進(jìn)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(gè)實(shí)施例中，除缸蓋、缸 體、活塞、轉(zhuǎn)盤與第一個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)
施例相同，為了與第一個(gè)實(shí)施例中零件名稱區(qū)別，第二個(gè)實(shí)施例中稱缸蓋、缸體和轉(zhuǎn)盤分別
為缸蓋n、缸體n、活塞n、轉(zhuǎn)盤n和活塞鉸鏈支撐n。 圖23為第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖面圖，該壓縮機(jī)包括缸蓋I1 23、缸體11 22、活塞11 24、轉(zhuǎn)盤11 25、中心銷4、主軸8、主軸支架7等零件，缸體I1 22和缸蓋I1 23通過連接螺 釘9相連形成球形內(nèi)腔，活塞II 24具有球形頂面，在球形頂面中央突出一活塞軸，活塞II 24的下部有一活塞銷座，缸蓋I1 23上對應(yīng)活塞軸有一活塞軸孔，活塞I1 24裝入活塞軸孔 中可自由轉(zhuǎn)動，活塞II 24的球形頂面和上述球形內(nèi)腔相貼合；轉(zhuǎn)盤I1 25的上部與活塞銷 座相對應(yīng)有一轉(zhuǎn)盤銷座，轉(zhuǎn)盤II 25的下端面中央向下突出一轉(zhuǎn)盤軸，轉(zhuǎn)盤I1 25的球形面 與所述球形內(nèi)腔相貼合；活塞鉸鏈支撐II 26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； 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)與第一個(gè)實(shí)施例相同，實(shí)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(jī)的轉(zhuǎn)子缸體13置于缸體I1 22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II 22的下端；轉(zhuǎn)子缸體13上設(shè)有進(jìn)氣孔 100和排氣孔101，并裝有滑片14和滑片彈簧15，進(jìn)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(yùn)行過程中不容易引起缸體II 22變形，增加密封性；主軸支架7、缸體I1 22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(jī)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II 22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(jī)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(jī)，主軸8旋轉(zhuǎn)時(shí)在轉(zhuǎn)子缸體13和主軸8之間形成滾動轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)的 進(jìn)氣室V1201和排氣室V2202。 主軸8位于缸體I1 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(jī)構(gòu)相連，為膨脹壓縮機(jī)變?nèi)萏峁﹦恿Γ换钊鸌I 24的下端 和轉(zhuǎn)盤II 25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(shí)，活塞II 24相對 轉(zhuǎn)盤II 25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I1 25通過柱面鉸鏈連接形成密封動配合； 活塞II 24和轉(zhuǎn)盤II 25繞中心銷4相對擺動時(shí)，轉(zhuǎn)盤II 25的上端面、活塞II 24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 V7207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V5205和工作室V6206。 工作室V7207、工作室V8208的進(jìn)排氣通道104及工作室V5205、工作室V6206的 進(jìn)排氣通道103設(shè)置在缸體I1 22和缸蓋I1 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V7207、工作室 V8208的進(jìn)排氣通道104的結(jié)構(gòu)示意圖，H-H剖面為工作室V5205、工作室V6206的進(jìn)排氣 通道103的結(jié)構(gòu)示意圖。 第二個(gè)實(shí)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。活塞II 24具有球形頂面，在球形頂面的中央突出一活塞軸，活塞I1 24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，距離球心的最小距離為h，h的值至少大于1毫米； 工作室V7207和工作室V8208的氣道設(shè)置在活塞II 24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27連通； 導(dǎo)槽27的作用是防止液擊。 第二個(gè)實(shí)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II 26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II 26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(gè)實(shí)施例相比，本實(shí)施例中活塞鉸鏈支撐II 26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II 24與活塞鉸鏈支撐II 26、通過定位螺栓6和螺母21固定相連，支撐套 28支撐在兩個(gè)活塞鉸鏈支撐II 26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II 25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(dá)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II 25的上端面為平面，轉(zhuǎn)盤銷座的兩側(cè)形成與活 塞II 24下端面相適配的平面；在轉(zhuǎn)盤I1 25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II 25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II 26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(shí)，支撐套28在弧形開口中移動，加強(qiáng)活塞I1 24和活塞鉸鏈支撐I1 26的連接剛性，加強(qiáng)密封效果；在轉(zhuǎn)盤I1 24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V7207和工作室V8208的氣道為A氣道301，工作室V5205和V6206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(gè)實(shí)施例滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)變工況調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)與第一個(gè)實(shí)施例相同，如 圖22所示。 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)通過其進(jìn)氣室V1201和排氣室V2202作為第一級壓縮，工作室
V7207、工作室V8208作為第二級壓縮，工作室V5205、工作室V6206作為膨脹用，第一級壓縮
后的工質(zhì)進(jìn)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(jìn)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二氧化碳
循環(huán)的二級壓縮一級膨脹的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)。 上述兩個(gè)實(shí)施例每個(gè)實(shí)施例還具有以下共同點(diǎn)( — )工作室V7207、工作室V3203、工作室V5205在第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)剖面圖中為 最大極限容積狀態(tài)，工作室V8208、工作室V4204、工作室V6206在實(shí)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° ;[0103](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(jī)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(yán)重時(shí)會引起扭振、噪音和導(dǎo)致電機(jī)效率下降。本實(shí)用新型的 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(jì)算
公
式
cossin2 or sin 6 隊(duì)2 m ^~^ ^~^ ^r'iyw-aj
cos a(l + cos0J + (l-cos0" 式中M-----慣性力矩作用到主軸的合成扭矩 " e—-主軸作勻速運(yùn)動時(shí)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JH與JP值越接近，M的值就越小，當(dāng)JH與JP值相等時(shí)M為零。由 此可以得出一個(gè)重要結(jié)論在設(shè)計(jì)活塞和轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)時(shí)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(jī)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?yàn)閺母咨w沿主軸8方向看，主軸8作順時(shí)針轉(zhuǎn)動；(六)柱面鉸鏈的安裝順序?yàn)?，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(jìn)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(jìn)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(shí)要求當(dāng)壓縮機(jī)工作時(shí)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(shí)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(jī)械摩擦和工作能力綜合考慮，本實(shí)用新型的球形內(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(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步( — )本實(shí)用新型對活塞和轉(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?yàn)閍角的大小關(guān)系著二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)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(fèi)，
14本實(shí)用新型給出了 a角的最佳取值范圍，在此范圍內(nèi)球形膨脹壓縮機(jī)能獲 得排氣量、密封、振動等指標(biāo)的綜合優(yōu)化，為整機(jī)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(diǎn)，對機(jī)加工誤差的適應(yīng)性好，機(jī)構(gòu)抗干擾性強(qiáng)，缺點(diǎn)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(dá)到微米級的條件下，這一球面軸承的作用已經(jīng) 不大，所以本實(shí)用新型提出的結(jié)構(gòu)是去掉球面軸承，此時(shí)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(jī)這種 大批量大規(guī)模生產(chǎn)的條件下，這種改進(jìn)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?qiáng)密封；密封面寬度 增加，減小泄漏，同時(shí)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(shí)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(jī)壓力恒定的特點(diǎn)，配以調(diào)控系統(tǒng)，使整機(jī)具備了變工況能力；(五)經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)，球形壓縮機(jī)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(yán)重時(shí)會引起扭振、噪音和導(dǎo)致點(diǎn)擊效率下降。在 設(shè)計(jì)活塞和轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)時(shí)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(jī)效率，并非常有利于高速變頻工況。(六)在第二個(gè)實(shí)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(jì)要求，經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)，活塞II 24下端面的結(jié)構(gòu)形式對工 作室V7207和工作室V8208的影響很大，本實(shí)用新型提出的活塞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I1 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1毫米，轉(zhuǎn)盤II 25上端面設(shè)計(jì)時(shí)以活塞下端面為基準(zhǔn)，并與 之相適配，確保完成壓縮功能，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是使缸體II 22和缸蓋I1 23的分形面接縫 不在工作室V7207和工作室V8208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(gè)實(shí)施例中，工作室V7207和工作室V8208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(shí)，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(gè)專利的中 相應(yīng)的氣道301暴露在球面的分形面中，高壓時(shí)容易引起泄漏。(八)在第一個(gè)實(shí)施例中，把工作室V7207和工作室V8208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(jìn)排氣通道只有兩組，有更多的空間布置，從而提高進(jìn)排氣通道的密封面寬度，減少泄漏增 強(qiáng)了密封。
1權(quán)利要求適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)，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(jī)構(gòu)相連，為壓縮機(jī)變?nèi)萏峁﹦恿?；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(jī)，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(jī)的轉(zhuǎn)子，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jìn)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(jìn)氣孔上裝有壓控進(jìn)氣閥；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)作為球形膨脹壓縮機(jī)的第一級壓縮；儲氣罐，其進(jìn)氣端與滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的排氣閥連通，其排氣端與球形壓縮機(jī)的第二級壓縮的進(jìn)氣端連通，為球形膨脹壓縮機(jī)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(jìn)氣閥連通，另一端與儲氣罐連通，當(dāng)儲氣罐的壓力超過設(shè)定值時(shí)通過壓力控制回路關(guān)閉壓控進(jìn)氣閥，當(dāng)儲氣罐的壓力恢復(fù)到設(shè)定值時(shí)，壓控進(jìn)氣閥打開，滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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(jìn)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(shí)，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(jìn)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(jìn)排氣通道；氣道設(shè)置在活塞上；進(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣控制，在各工作室需要排氣或進(jìn)氣時(shí)，所述工作室的氣道與相應(yīng)的進(jìn)排氣通道連通；主軸的轉(zhuǎn)向?yàn)閺母咨w沿主軸方向看，主軸作順時(shí)針轉(zhuǎn)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)，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(shí)，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(gè)氣 道和進(jìn)排氣通道；氣道設(shè)置在活塞鉸鏈支撐上；進(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣控制， 在各工作室需要排氣或進(jìn)氣時(shí)，所述工作室的氣道與相應(yīng)的進(jìn)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(jī)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作為第一級膨脹，形成適應(yīng)于變工況下的二級壓縮一級膨脹壓縮機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)，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(gè)氣道和進(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣控制，在各工作室需要排氣或進(jìn)氣時(shí)，所述工作室的氣道與相應(yīng)的進(jìn)排 氣通道連通；滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)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作為第一級膨脹，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(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)，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所述的適應(yīng)變工況的二氧化碳球形膨脹壓縮機(jī)，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。
專利摘要本實(shí)用新型是在中國專利ZL200610104569.8、ZL200620079799.9和ZL200820028592.8的基礎(chǔ)上，對球形壓縮機(jī)和滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，使整機(jī)具備了密封性能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡化、具備變工況適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)；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(jìn)行了改進(jìn)，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(jī)的排氣口設(shè)置在主軸支架上等。滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)作為第一級壓縮，第一級壓縮后的工質(zhì)進(jìn)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(jìn)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(jī)。
文檔編號F04C21/00GK201513347SQ20092003487
公開日2010年6月23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