專利名稱：活塞往復(fù)式壓縮機的全無余隙結(jié)構(gòu)設(shè)計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
.本發(fā)明涉及活塞往復(fù)式壓縮機的技術(shù)，尤其是“全無余隙”機型的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前問世的壓縮機品種中的大多數(shù)都是常規(guī)的由曲軸驅(qū)動的活塞式壓縮機，它具有制造簡單，使用壽命長，對材質(zhì)要求不高等其它品種壓縮機無法與之相比的綜合特點， 這是它問世以來經(jīng)久不衰的主要原因。活塞往復(fù)式壓縮機與其他壓縮機一樣，由于在結(jié)構(gòu)上受到無法解決的“余隙”問題的困擾，因此它的排氣效率或/和壓縮比始終難以提高。一例如當壓縮比接近于“10” 時，其排氣量將會減小到失去其工作意義的程度?，F(xiàn)有活塞往復(fù)式壓縮機中的“余隙”包括活塞外頂部與氣缸內(nèi)頂部之間以及由于吸氣與排氣二者機構(gòu)必須存在的“余隙”，以及由于活塞環(huán)的存在而造成的余隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的本發(fā)明之目的提出了活塞往復(fù)式壓縮機“全無余隙”的結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，擬采用以下的技術(shù)在活塞往復(fù)運行的機型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)上滿足以下a、b與c的三個機構(gòu)設(shè)置條件a.活塞的頂部外側(cè)配用控制吸氣孔開啟與關(guān)閉的錐形吸氣閥塊；b.至少在與活塞的外側(cè)與頂部齊平位置上設(shè)置了其斷面為V型的活塞環(huán)，該V型的張口是向著圓心的，該V型斷面的張口與定位它的環(huán)槽上的坡度接觸面為滑動配合，并且，該活塞環(huán)是通過與上述V型斷面相吻合的環(huán)槽來實施定位的；C.活塞向前排氣運行過程中，最后能夠頂開排氣閥片沖出汽缸，活塞后退吸氣運行過程中，當活塞欲完全退回到汽缸內(nèi)，即要與被氣缸阻擋在外的排氣閥片分離的時刻，將會造成活塞、排氣閥片、錐形吸氣閥塊與汽缸四者之間形成沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。一排氣閥片是通過彈簧一類的彈性裝置定位在汽缸的頂部。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的特點由于提出了上述活塞往復(fù)式壓縮機“全無余隙”的結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，這就為活塞往復(fù)式壓縮機在其結(jié)構(gòu)原理上能夠?qū)崿F(xiàn)“全無余隙”工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)形式與運行方式均創(chuàng)造了條件，使得其理論排氣量達到100%的程度，而實際排氣量在任何工況條件下都非常接近于100%，并進而能夠大幅度地提高其工作壓縮比又創(chuàng)造了條件。


圖1示意了本發(fā)明在臥式曲軸驅(qū)動型大功率活塞往復(fù)式壓縮機中的實施例。圖2示意了圖1機型的活塞前進(排氣)運行時活塞、閥和汽缸的相對位置。
圖3示意了圖1機型的活塞后退(吸氣)運行時活塞、閥和汽缸的相對位置。H 高壓區(qū)；W 低壓區(qū)；K 其斷面為V型的活塞環(huán)；N 普通的常規(guī)活塞環(huán)；P 活塞頂部的吸氣孔；D 交流電機；1 缸蓋；2 彈簧；3 排氣閥片；4 錐形吸氣閥塊；5 活塞；6 汽缸；7 曲軸；8 連桿；9 機體；10 定位螺絲。
具體實施例方式一種曲軸驅(qū)動型壓縮機的“全無余隙”設(shè)計的結(jié)構(gòu)原理概況見上述圖1的示意。當活塞5處于壓縮沖程時，在它與排氣閥片3接觸之前，該二者之間就已經(jīng)在汽缸 6中形成了將會緩解相互沖撞力度的高壓氣墊。一旦活塞5攜帶著活塞環(huán)K 一起沖出汽缸 6的洞口，即將已經(jīng)被壓縮成的高壓氣體全部擠入高壓區(qū)H，并同時和活塞環(huán)K 一起與排氣閥片3接觸并頂著該排氣閥片3 —起在汽缸6的洞口外部行進。圖2示意了上述的活塞5在攜帶著活塞環(huán)K 一起，頂著排氣閥片3在汽缸6的洞口外部一起行進的狀況?！@然，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)該確?；钊h(huán)K不能全部脫離(沖出)汽缸的洞口，否則，活塞環(huán)K就不可能被活塞5重新攜帶著返回汽缸6 了。此外，活塞5沖出汽缸6洞口的行程部分，可控制在其有效行程長度的十分之一左右或更小；而且，當活塞5 在汽缸6中與頂部的排氣閥片3沖撞接觸之前，將會受到已經(jīng)在活塞5與排氣閥片3之間形成的高壓氣墊的強大緩沖作用。當活塞5處于吸氣沖程時，在活塞5完全退進汽缸6的洞口之前，首先，由彈簧2 定位的較大直徑的排氣閥片3，主要是在高氣壓的驅(qū)動下，重新將較小口徑的汽缸6的洞口頂部封閉住，然后，活塞5再轉(zhuǎn)換成做順流吸氣功的工作狀態(tài)，由于壓力差的作用，低壓區(qū)W 中的氣體，通過活塞5頂部的吸氣孔P頂開原來封住它們的錐形吸氣閥塊4，進入汽缸6中實施其吸氣沖程，最后，吸進的低壓氣體將氣缸6吸氣沖程段中的空間全部填滿。圖3示意了上述的通過活塞5上的錐形吸氣閥塊4吸進低壓氣體的狀態(tài)?！@然，在結(jié)構(gòu)上采用順流式吸氣機構(gòu)最符合“全無余隙”的機型結(jié)構(gòu)設(shè)計。綜上所述，從本發(fā)明機型的結(jié)構(gòu)原理上看，當活塞5處于本發(fā)明的吸氣沖程但又尚未進行吸氣時，即主要是在高氣壓的驅(qū)動下，讓排氣閥片3將汽缸6的洞口頂部封閉住的時刻將會造成活塞5、排氣閥片3、錐形吸氣閥塊4與汽缸6四者之間形成沒有幾何空間的 “全無余隙”接觸狀態(tài)。關(guān)于本發(fā)明中采用呈V型斷面形狀活塞環(huán)K實現(xiàn)“無余隙”的問題活塞5與V型活塞環(huán)K(該V型的張口是向著圓心的)是通過一定的錐形坡度的擠壓方式接觸的，并且，該坡度方向是離開圓心而向著圓周的，顯然，在活塞5壓縮氣體的過程當中，又增加了一個向著汽缸6圓周內(nèi)壁方向上的可變的擠壓分力，而該分力是與被壓縮氣體的壓力成正比的；即當活塞5越是進入其行程的尾端時，由于被壓縮氣體的壓力也升至越高，那么，附加的通過活塞環(huán)K的上述出力來制止活塞5兩端的高壓與低壓之間漏氣的力度也就越大；而在活塞5壓縮氣體的初始行程階段，由于汽缸6內(nèi)氣體的壓力不高時， 上述向著圓周的平擠壓分力就不存在或很小?！钊h(huán)1與定位該活塞環(huán)1的環(huán)槽之間在相互配合時總是會存在一定的、哪怕是極其微小的公差配合，機加工時只要有意識地充分把握住并設(shè)法實現(xiàn)了這一點，就能夠很容易使得活塞5在壓縮氣體的過程當中，增加上述制止漏氣的分力。
此外，圖2中所示意的活塞環(huán)K的V型斷面中頂部尺寸S的范圍應(yīng)該大于或等于 “零”如果其頂部尺寸S大于“零”，則活塞環(huán)K的V型斷面形狀就如圖2與圖3中示意的那樣；如果其頂部尺寸S等于“零”，則活塞環(huán)K的V型斷面形狀就與該字母“V”很相像了。 具體設(shè)計時，根據(jù)對活塞往復(fù)式壓縮機實施“全無余隙”的結(jié)構(gòu)改進時的不同需求，上述二種情況的設(shè)計都有可能存在。關(guān)于本發(fā)明高壓縮比機型的高壓溫升問題此外，高壓縮比或特高壓縮比機型必然會面臨對于壓縮機來說的高溫升問題，這可以采用一般的風(fēng)冷方式來解決，也可以采用如汽車發(fā)動機(通過汽油高溫爆炸來驅(qū)動活塞的運行)那樣的水冷方式來解決。顯然現(xiàn)在，“有余隙”的活塞往復(fù)式壓縮機，它具有制造簡單與“性價比”很高的特點，如果實現(xiàn)了本發(fā)明的“全無余隙”的結(jié)構(gòu)，那么，其制造簡單的程度不會改變，而“性價比，，就能更大幅度地攀升，這就會讓歷史最悠久的活塞往復(fù)式壓縮機以更嶄新的面貌在地球上出現(xiàn)，非但能夠成為現(xiàn)有傳統(tǒng)型活塞往復(fù)式壓縮機的換代產(chǎn)品，而且，還很有可能成為其他工程領(lǐng)域中使用的各種類型壓縮機的換代產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種活塞往復(fù)式壓縮機的“全無余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計，在活塞(5)往復(fù)運行的機型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)上再滿足以下a、b與c的三個機構(gòu)設(shè)置條件a.活塞(5)的頂部外側(cè)配用控制吸氣孔(P)開啟與關(guān)閉的錐形吸氣閥塊⑷；b.至少在與活塞(5)的外側(cè)與頂部齊平位置上設(shè)置了其斷面為V型的活塞環(huán)(K)，該 V型的張口是向著圓心的，該V型斷面的張口與定位它的環(huán)槽位于活塞(5)頂部的坡度接觸面為滑動配合，并且，該活塞壞(K)是通過與上述V型斷面相吻合的環(huán)槽來實施定位的；c.活塞(5)向前壓縮排氣運行過程中，最后能夠頂開排氣閥片C3)沖出汽缸(6)，活塞(5)后退吸氣運行過程中，當活塞(5)欲完全退回到汽缸(6)內(nèi)，即要與被氣缸(6)阻擋在外的排氣閥片⑶分離的時刻，將會造成活塞(5)、排氣閥片(3)、錐形吸氣閥塊(4)與汽缸(6)四者之間形成沒有幾何空間的“全無余隙，，接觸狀態(tài)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)式壓縮機的“全無余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計，其特征在于所述的排氣閥片( 是通過彈簧( 一類的彈性裝置定位在汽缸(6)的頂部。
全文摘要
一種活塞往復(fù)式壓縮機的全無余隙結(jié)構(gòu)設(shè)計，是在消滅余隙方面對它進行改進而實現(xiàn)的，從結(jié)構(gòu)原理的角度來看，在瞬間時刻可以消滅涉及活塞頂部空間的余隙、吸氣與排氣機構(gòu)中的余隙，以及通過活塞環(huán)造成的余隙?！罱K讓活塞(5)、排氣閥片(3)、錐形吸氣閥塊(4)與汽缸(6)四者之間能夠形成沒有任何幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。——讓世界上最傳統(tǒng)型活塞往復(fù)式壓縮機以更加嶄新的面貌出現(xiàn)為更大幅度提高該壓縮機機型的排氣效率(活塞的實際排氣量幾乎達到100％)或/和工作壓縮比，并成為活塞往復(fù)式壓縮機的換代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件，甚至，鑒于其“性價比”的大幅度攀升，又為它有可能成為其他工程領(lǐng)域中使用的多種不同類別壓縮機的換代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。
文檔編號F04B39/00GK102384063SQ20101051528
公開日2012年3月21日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者梁嘉麟 申請人:梁嘉麟