專利名稱：放出式高效氣體壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱能與動力及氣體壓縮領(lǐng)域，尤其是一種放出式高效氣體壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
余隙容積內(nèi)的被壓縮氣體(高溫高壓氣體)，溫度高壓力大，在活塞下行時會充滿 活塞上方容積，使新鮮空氣無法進(jìn)入氣缸內(nèi)，從而嚴(yán)重影響氣體壓縮機(jī)的效率。然而，由于 機(jī)械加工誤差、機(jī)械磨損、熱變形以及部件結(jié)構(gòu)特征等因素，使余隙容積在活塞式氣體壓縮 機(jī)中幾乎無法消除。為此，需要發(fā)明一種余隙容積存在但減少其對氣體壓縮機(jī)效率降低作 用的新型高效氣體壓縮機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下一種放出式高效氣體壓縮機(jī)，包括活塞式氣體壓縮機(jī)，在所述活塞式氣體壓縮機(jī) 的余隙容積包絡(luò)的壁上設(shè)氣體放出座口，在所述氣體放出座口處設(shè)氣體放出閥，所述氣體 放出閥受氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)控制；在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的排氣門排出高壓氣體后恢 復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)時，所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)將所述氣體放出閥打開；實(shí)現(xiàn)在所述活塞式氣 體壓縮機(jī)的活塞還沒有離開上止點(diǎn)或離開上止點(diǎn)很小距離時，將余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣 體從所述活塞式氣體壓縮機(jī)的氣缸內(nèi)經(jīng)所述氣體放出座口放出。在所述氣體放出座口處設(shè)與所述氣體放出座口連通的氣體放出通道，所述氣體放 出通道與動力渦輪的氣體入口連通，實(shí)現(xiàn)以所述動力渦輪回收余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體 的能量，所述動力渦輪對外輸出動力。在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的進(jìn)氣道上設(shè)壓氣渦輪，所述動力渦輪對所述壓氣渦輪 輸出動力。在所述氣體放出座口處設(shè)與所述氣體放出座口連通的氣體放出通道，在所述氣體 放出通道上設(shè)冷卻器，所述氣體放出通道與所述冷卻器的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻 器的被冷卻氣體出口與所述活塞式氣體壓縮機(jī)的進(jìn)氣道連通。在所述氣體放出座口處設(shè)與所述氣體放出座口連通的氣體放出通道，在所述氣體 放出通道上設(shè)冷卻器，所述氣體放出通道與所述冷卻器的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻 器的被冷卻氣體出口與節(jié)流器的氣體入口連通，所述節(jié)流器的氣體出口與所述活塞式氣體 壓縮機(jī)的進(jìn)氣道連通。在所述氣體放出座口處設(shè)與所述氣體放出座口連通的氣體放出通道，在所述氣體 放出通道上設(shè)冷卻器，所述氣體放出通道與所述冷卻器的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻 器的被冷卻氣體出口與密封儲氣罐連通，實(shí)現(xiàn)來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述冷卻 器中被冷卻降溫并儲存在所述密封儲氣罐內(nèi)；所述氣體放出閥受所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu) 控制在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的吸氣沖程中的全部或某一時間間隔內(nèi)打開，實(shí)現(xiàn)在所述活 塞式氣體壓縮機(jī)的吸氣沖程中的全部或某一時間間隔內(nèi)將儲存在所述密封儲氣罐中已被冷卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器、所述氣體放出通道再經(jīng)所述氣體放 出座口回流進(jìn)入到所述活塞式氣體壓縮機(jī)的所述氣缸內(nèi)。在所述氣體放出座口處設(shè)與所述氣體放出座口連通的氣體放出通道，在所述氣體 放出通道上設(shè)冷卻器，所述氣體放出通道與所述冷卻器的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻 器的被冷卻氣體出口與密封儲氣罐連通，實(shí)現(xiàn)來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述冷卻 器中被冷卻降溫并儲存在所述密封儲氣罐內(nèi)；所述氣體放出閥受所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu) 控制在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)打開，實(shí)現(xiàn)在所述活塞式 氣體壓縮機(jī)的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)將儲存在所述密封儲氣罐中已被冷卻的來 自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器、所述氣體放出通道再經(jīng)所述氣體放出座口回 流進(jìn)入到所述活塞式氣體壓縮機(jī)的所述氣缸內(nèi)。所述氣體放出閥設(shè)為直動閥，所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)設(shè)為活塞，所述直動閥受 所述活塞控制。在所述動力渦輪上和/或在所述動力渦輪的動力輸出軸上設(shè)旋轉(zhuǎn)慣量體，所述旋 轉(zhuǎn)慣量體的作用是維持所述動力渦輪的轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)當(dāng)推動所述動力渦輪的氣體不足時，能 夠?qū)怏w形成吸出的作用，更有效排出余隙間隙內(nèi)的氣體，如果這時進(jìn)氣門處于開啟狀態(tài)， 可形成對余隙間隙的掃氣降溫作用。本發(fā)明中所謂的余隙容積包絡(luò)是指活塞位于上止點(diǎn)時，構(gòu)成余隙容積的空間所接 觸的面，如活塞頂，缸蓋以及氣缸上端的一部分。本發(fā)明中所謂的氣體放出座口要與余隙容積連通，換句話說，所謂的氣體放出座 口要與形成余隙容積的空間連通。本發(fā)明中所謂“活塞離開上止點(diǎn)很小距離”是指活塞離開上止點(diǎn)的距離很小，活塞 上方容積與余隙容積相差不大的狀態(tài)，從理論上講，活塞離開上止點(diǎn)的距離越小越好，但是 根據(jù)具體結(jié)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度，余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體被大部分放出時的時間 需要滯后活塞上止點(diǎn)，為此，所謂的“活塞離開上止點(diǎn)很小距離”可以解釋為能夠?qū)⒂嘞度?積內(nèi)的高溫高壓氣體有效放出時的活塞離開上止點(diǎn)的距離。本發(fā)明中所謂的活塞式氣體壓縮機(jī)包括曲柄連桿機(jī)構(gòu)活塞式氣體壓縮機(jī)和自由 活塞式氣體壓縮機(jī)。本發(fā)明中所謂的直動閥是指受活塞控制的閥；所謂旋轉(zhuǎn)慣量體是指具有質(zhì)量的作 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明中所謂的密封儲氣罐是指儲存被冷卻的來自余隙容積的高溫高壓氣體 (被冷卻后溫度已降低)的空間，所謂的密封儲氣罐可以與所述冷卻器設(shè)為一體式，也就是 說可以在所述冷卻器上設(shè)置可以儲存被冷卻的來自余隙容積的高溫高壓氣體的空間，以構(gòu) 成將所述冷卻器和所述密封儲氣罐設(shè)為一體式的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中所謂壓縮沖程前期是指自壓縮沖程開始起至壓縮沖程未結(jié)束止的壓縮 沖程的部分過程。壓縮沖程前期的長短要根據(jù)所述密封儲氣罐的壓力決定，其目的是要在 壓差適當(dāng)?shù)臈l件下，將儲存在密封儲氣罐內(nèi)的被冷卻的來自余隙容積的高溫高壓氣體回流 到氣缸內(nèi)，以減少壓力損失，提高效率。本發(fā)明中的冷卻器，可以是散熱器，也可以是熱交換器，其目的是將從余隙容積內(nèi) 排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫。
本發(fā)明中，根據(jù)熱能與動力領(lǐng)域及氣體壓縮領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要處設(shè)置必要 的機(jī)構(gòu)、單元及系統(tǒng)，如閥、泵、控制機(jī)構(gòu)等。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明能減小余隙容積對氣體壓縮機(jī)的進(jìn)氣影響，從而提高氣體壓縮機(jī)的效率。


圖1所示的是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖2所示的是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖3所示的是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖4所示的是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖5所示的是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖6所示的是本發(fā)明實(shí)施例6和實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)示意圖
圖7所示的是本發(fā)明實(shí)施例8的結(jié)構(gòu)示意圖8所示的是本發(fā)明實(shí)施例9的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，包括活塞式氣體壓縮機(jī)1，在所述活塞式氣 體壓縮機(jī)1的余隙容積包絡(luò)的壁上設(shè)氣體放出座口 2，在所述氣體放出座口 2處設(shè)氣體放 出閥3，所述氣體放出閥3受氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)4控制；在所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的排 氣門5排出高壓氣體后恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)時，所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)4將所述氣體放出閥 3打開；實(shí)現(xiàn)在所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的活塞還沒有離開上止點(diǎn)或離開上止點(diǎn)很小距離 時，將余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體從所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的氣缸100內(nèi)經(jīng)所述氣體放 出座口 2放出。實(shí)施例2如圖2所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別是在所述氣體放出座 口 2處設(shè)與所述氣體放出座口 2連通的氣體放出通道6，所述氣體放出通道6與動力渦輪 7的氣體入口連通，實(shí)現(xiàn)以所述動力渦輪7回收余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體的能量，所述動 力渦輪7對外輸出動力。實(shí)施例3如圖3所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例2的區(qū)別是在所述活塞式氣體 壓縮機(jī)1的進(jìn)氣道101上設(shè)壓氣渦輪8，所述動力渦輪7對所述壓氣渦輪8輸出動力。實(shí)施例4如圖4所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別是在所述氣體放出座 口 2處設(shè)與所述氣體放出座口 2連通的氣體放出通道6，在所述氣體放出通道6上設(shè)冷卻器 9，所述氣體放出通道6與所述冷卻器9的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器9的被冷卻氣 體出口與所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的進(jìn)氣道101連通。實(shí)施例5如圖5所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別是在所述氣體放出座口 2處設(shè)與所述氣體放出座口 2連通的氣體放出通道6，在所述氣體放出通道6上設(shè)冷卻器 9，所述氣體放出通道6與所述冷卻器9的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器9的被冷卻氣 體出口與節(jié)流器10的氣體入口連通，所述節(jié)流器10的氣體出口與所述活塞式氣體壓縮機(jī) 1的進(jìn)氣道101連通。實(shí)施例6如圖6所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別是在所述氣體放出座 口 2處設(shè)與所述氣體放出座口 2連通的氣體放出通道6，在所述氣體放出通道6上設(shè)冷卻器 9，所述氣體放出通道6與所述冷卻器9的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器9的被冷卻氣 體出口與密封儲氣罐12連通，實(shí)現(xiàn)來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述冷卻器9中被冷 卻降溫并儲存在所述密封儲氣罐12內(nèi)；所述氣體放出閥3受所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)4控 制在所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的吸氣沖程中的全部或某一時間間隔內(nèi)打開，實(shí)現(xiàn)在所述活 塞式氣體壓縮機(jī)1的吸氣沖程中的全部或某一時間間隔內(nèi)將儲存在所述密封儲氣罐12中 已被冷卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器9、所述氣體放出通道6再經(jīng)所 述氣體放出座口 2回流進(jìn)入到所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的所述氣缸100內(nèi)。實(shí)施例7如圖6所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別是在所述氣體放出座 口 2處設(shè)與所述氣體放出座口 2連通的氣體放出通道6，在所述氣體放出通道6上設(shè)冷卻 器9，所述氣體放出通道6與所述冷卻器9的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器9的被冷卻 氣體出口與密封儲氣罐12連通，實(shí)現(xiàn)來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述冷卻器9中被 冷卻降溫并儲存在所述密封儲氣罐12內(nèi)；所述氣體放出閥3受所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)4 控制在所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)打開，實(shí)現(xiàn)在所述活塞 式氣體壓縮機(jī)1的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)將儲存在所述密封儲氣罐12中已被冷 卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器9、所述氣體放出通道6再經(jīng)所述氣體 放出座口 2回流進(jìn)入到所述活塞式氣體壓縮機(jī)1的所述氣缸100內(nèi)。實(shí)施例8如圖7所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例1的區(qū)別是所述氣體放出閥3 設(shè)為直動閥3000，所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)4設(shè)為活塞4000，所述直動閥3000受所述活塞 4000控制。實(shí)施例9如圖8所示的放出式高效氣體壓縮機(jī)，其與實(shí)施例2的區(qū)別是在所述動力渦輪7 上和/或在所述動力渦輪7的動力輸出軸上設(shè)旋轉(zhuǎn)慣量體7000。所述旋轉(zhuǎn)慣量體7000的 作用是維持所述動力渦輪的轉(zhuǎn)速以實(shí)現(xiàn)當(dāng)推動所述動力渦輪的氣體不足時，能夠?qū)怏w形 成吸出的作用，更有效排出余隙間隙內(nèi)的氣體，如果這時進(jìn)氣門1000處于開啟狀態(tài)，可形 成對余隙間隙的掃氣降溫作用。
權(quán)利要求
1.一種放出式高效氣體壓縮機(jī)，包括活塞式氣體壓縮機(jī)(1)，其特征在于在所述活塞 式氣體壓縮機(jī)(1)的余隙容積包絡(luò)的壁上設(shè)氣體放出座口 O)，在所述氣體放出座口(2) 處設(shè)氣體放出閥(3)，所述氣體放出閥C3)受氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)(4)控制；在所述活塞式 氣體壓縮機(jī)(1)的排氣門( 排出高壓氣體后恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)時，所述氣體放出閥控制機(jī) 構(gòu)(4)將所述氣體放出閥(3)打開；實(shí)現(xiàn)在所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的活塞還沒有離開 上止點(diǎn)或離開上止點(diǎn)很小距離時，將余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體從所述活塞式氣體壓縮機(jī) (1)的氣缸(100)內(nèi)經(jīng)所述氣體放出座口(2)放出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述氣體放出座口(2) 處設(shè)與所述氣體放出座口( 連通的氣體放出通道(6)，所述氣體放出通道(6)與動力渦輪 (7)的氣體入口連通，實(shí)現(xiàn)以所述動力渦輪(7)回收余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體的能量，所 述動力渦輪(7)對外輸出動力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述活塞式氣體壓縮 機(jī)(1)的進(jìn)氣道(101)上設(shè)壓氣渦輪(8)，所述動力渦輪(7)對所述壓氣渦輪(8)輸出動 力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述氣體放出座口(2) 處設(shè)與所述氣體放出座口( 連通的氣體放出通道(6)，在所述氣體放出通道(6)上設(shè)冷卻 器(9)，所述氣體放出通道(6)與所述冷卻器(9)的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器(9) 的被冷卻氣體出口與所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的進(jìn)氣道(101)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述氣體放出座口(2) 處設(shè)與所述氣體放出座口( 連通的氣體放出通道(6)，在所述氣體放出通道(6)上設(shè)冷卻 器(9)，所述氣體放出通道(6)與所述冷卻器(9)的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器(9) 的被冷卻氣體出口與節(jié)流器(10)的氣體入口連通，所述節(jié)流器(10)的氣體出口與所述活 塞式氣體壓縮機(jī)(1)的進(jìn)氣道(101)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述氣體放出座口(2) 處設(shè)與所述氣體放出座口( 連通的氣體放出通道(6)，在所述氣體放出通道(6)上設(shè)冷卻 器(9)，所述氣體放出通道(6)與所述冷卻器(9)的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器(9) 的被冷卻氣體出口與密封儲氣罐(1 連通，實(shí)現(xiàn)來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述 冷卻器(9)中被冷卻降溫并儲存在所述密封儲氣罐(1 內(nèi)；所述氣體放出閥( 受所述氣 體放出閥控制機(jī)構(gòu)(4)控制在所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的吸氣沖程中的全部或某一時間 間隔內(nèi)打開，實(shí)現(xiàn)在所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的吸氣沖程中的全部或某一時間間隔內(nèi)將 儲存在所述密封儲氣罐(12)中已被冷卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器 (9)、所述氣體放出通道(6)再經(jīng)所述氣體放出座口( 回流進(jìn)入到所述活塞式氣體壓縮機(jī) ⑴的所述氣缸(100)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述氣體放出座口(2) 處設(shè)與所述氣體放出座口( 連通的氣體放出通道(6)，在所述氣體放出通道(6)上設(shè)冷卻 器(9)，所述氣體放出通道(6)與所述冷卻器(9)的被冷卻氣體入口連通，所述冷卻器(9) 的被冷卻氣體出口與密封儲氣罐(1 連通，實(shí)現(xiàn)來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體在所述 冷卻器(9)中被冷卻降溫并儲存在所述密封儲氣罐(1 內(nèi)；所述氣體放出閥( 受所述氣 體放出閥控制機(jī)構(gòu)(4)控制在所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)打開，實(shí)現(xiàn)在所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的壓縮沖程前期的某一時間間隔內(nèi)將儲存在所 述密封儲氣罐(1 中已被冷卻的來自余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體經(jīng)所述冷卻器(9)、所述 氣體放出通道(6)再經(jīng)所述氣體放出座口( 回流進(jìn)入到所述活塞式氣體壓縮機(jī)(1)的所 述氣缸(100)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于所述氣體放出閥(3)設(shè) 為直動閥(3000)，所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)(4)設(shè)為活塞(4000)，所述直動閥(3000)受所 述活塞G000)控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述放出式高效氣體壓縮機(jī)，其特征在于在所述動力渦輪(7)上 和/或在所述動力渦輪(7)的動力輸出軸上設(shè)旋轉(zhuǎn)慣量體(7000)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種放出式高效氣體壓縮機(jī)，包括活塞式氣體壓縮機(jī)，在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的余隙容積包絡(luò)的壁上設(shè)氣體放出座口，在所述氣體放出座口處設(shè)氣體放出閥，所述氣體放出閥受氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)控制；在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的排氣門排出高壓氣體后恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)時，所述氣體放出閥控制機(jī)構(gòu)將所述氣體放出閥打開；實(shí)現(xiàn)在所述活塞式氣體壓縮機(jī)的活塞還沒有離開上止點(diǎn)或離開上止點(diǎn)很小距離時，將余隙容積內(nèi)的高溫高壓氣體從所述活塞式氣體壓縮機(jī)的氣缸內(nèi)經(jīng)所述氣體放出座口放出。本發(fā)明能減小余隙容積對氣體壓縮機(jī)的進(jìn)氣影響，從而提高氣體壓縮機(jī)的效率。
文檔編號F04B39/00GK102141025SQ201110036798
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪