專利名稱：活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙型式的設(shè)計(jì)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
.本發(fā)明涉及活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的技術(shù)，尤其是“全無余隙”機(jī)型的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前問世的壓縮機(jī)品種中的大多數(shù)都是常規(guī)的由曲軸驅(qū)動(dòng)的活塞式壓縮機(jī)，它具有制造簡單，使用壽命長，對(duì)材質(zhì)要求不高等其它品種壓縮機(jī)無法與之相比的綜合特點(diǎn)， 這是它問世以來經(jīng)久不衰的主要原因?；钊鶑?fù)式壓縮機(jī)與其他壓縮機(jī)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(dāng)壓縮比接近于“10” 時(shí)，其排氣量將會(huì)減小到失去其工作意義的程度。現(xiàn)有活塞往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)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)明之目的提出了一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)“全無余隙”的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)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(yùn)行的機(jī)型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，再滿足以下a、b、c與d的四個(gè)機(jī)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)置了由缺角矩形斷面構(gòu)成的活塞環(huán)， 并且，該缺角位置位于活塞環(huán)斷面的內(nèi)環(huán)側(cè)上頂部；C.活塞在向前壓縮排氣行程中，最后能夠頂開排氣閥片沖出汽缸，活塞在后退行程中，當(dāng)活塞欲完全退回到汽缸內(nèi)，即將與被氣缸阻擋在外的排氣閥片分離的時(shí)刻，將會(huì)造成活塞、排氣閥片、錐形吸氣閥塊、活塞環(huán)與汽缸五者之間形成沒有幾何空間的“全無余隙” 接觸狀態(tài)；d.排氣閥片是通過彈簧一類的彈性裝置定位在汽缸的頂部?！邏嚎s比工況溫升控制可以采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的水冷方式來解決。本發(fā)明關(guān)鍵部位的加工方法如下將設(shè)置了由缺角矩形斷面構(gòu)成的活塞環(huán)，設(shè)置在活塞的外側(cè)與頂部齊平的位置上，將錐形吸氣閥塊也設(shè)置在在活塞上，最后，將該活塞的上頂部、該活塞環(huán)的上部，以及錐形吸氣閥塊的上頂部(錐體的底部)一起進(jìn)行平面研磨?！_保該三者位于同一個(gè)平面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的特點(diǎn)由于提出了上述活塞往復(fù)式壓縮機(jī)“全無余隙”的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，這就為活塞往復(fù)式壓縮機(jī)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(yùn)行方式均創(chuàng)造了條件，使得其理論排氣量達(dá)到100%的程度，而實(shí)際排氣量在任何工況條件下都非常接近于100%，并進(jìn)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(dòng)型大功率活塞往復(fù)式壓縮機(jī)中的實(shí)施例。圖2示意了圖1機(jī)型的活塞前進(jìn)(排氣)運(yùn)行時(shí)活塞、閥和汽缸的相對(duì)位置。圖3示意了圖1機(jī)型的活塞后退(吸氣)運(yùn)行時(shí)活塞、閥和汽缸的相對(duì)位置。H 高壓區(qū)；W 低壓區(qū)；K 由缺角矩形斷面構(gòu)成的活塞環(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(jī)；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(jī)體；10 定位螺絲。
具體實(shí)施例方式圖1示意了一種曲軸驅(qū)動(dòng)型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)“全無余隙”的結(jié)構(gòu)概況。圖2示意了活塞5在向前的壓縮排氣行程時(shí)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(jìn)的狀況。顯然A.在活塞5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(huì)緩解活塞5與排氣閥片3相互沖撞力度的高壓氣墊；B.此時(shí)意味著活塞5已經(jīng)將被壓縮成的高壓氣體全部擠入高壓區(qū)H ；C.應(yīng)該在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上確?；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。圖3示意了活塞5在后退的吸氣行程時(shí)通過其頂部的錐形吸氣閥塊4吸進(jìn)低壓氣體的狀態(tài)。顯然A.在結(jié)構(gòu)上采用順流式吸氣機(jī)構(gòu)最符合“全無余隙”的機(jī)型結(jié)構(gòu)要求。B.當(dāng)活塞5處于后退行程的初始階段，即在活塞5完全退進(jìn)汽缸6的洞口之前，首先由較大直徑的排氣閥片3將較小口徑的汽缸6的洞口頂部封閉住，此刻必將形成活塞5 (包括位于其外緣的活塞環(huán)K)、錐形吸氣閥塊4、排氣閥片3與汽缸6之間 “全無余隙”的狀態(tài)(就結(jié)構(gòu)理論而言)?！诖丝讨?，就不會(huì)存在如現(xiàn)有技術(shù)中殘余高壓氣體的膨脹過程了，直接讓活塞5才進(jìn)入了具有實(shí)際吸氣意義的吸氣沖程階段，直到由吸進(jìn)的低壓氣體將氣缸6中活塞5至排氣閥片3之間的空間填滿為止。綜上所述，從本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理上看，當(dāng)活塞5處于本發(fā)明的吸氣沖程但又尚未進(jìn)行吸氣時(shí)，即主要是在高氣壓的驅(qū)動(dòng)下，讓排氣閥片3將汽缸6的洞口頂部封閉住的時(shí)刻將會(huì)形成最關(guān)鍵的活塞5、排氣閥片3、錐形吸氣閥塊4、活塞環(huán)K與汽缸6五者之間沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。關(guān)于本發(fā)明中采用涉及呈缺角矩形斷面形狀(該缺角位于環(huán)內(nèi)側(cè)頂部)的活塞環(huán) K來實(shí)現(xiàn)“無余隙”的問題利用本發(fā)明的呈缺角矩形斷面形狀的關(guān)鍵在于活塞5與活塞環(huán)K是通過一定坡度的擠壓方式接觸的，通過活塞環(huán)K與活塞5頂部一起進(jìn)行的平面研磨的機(jī)加工方式，容易實(shí)現(xiàn)在該二者密封的前提下又能夠確保該二者的頂部位于同一個(gè)平面內(nèi)。具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)改進(jìn)時(shí)的不同需求，上述二種情況的設(shè)計(jì)都有可能存在。
關(guān)于本發(fā)明高壓縮比機(jī)型的高壓溫升問題高壓縮比或特高壓縮比機(jī)型必然會(huì)面臨對(duì)于壓縮機(jī)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(dòng)機(jī)(通過汽油高溫爆炸來驅(qū)動(dòng)活塞的運(yùn)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(jī)，它具有制造簡單與“性價(jià)比”很高的特點(diǎn)，如果實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的“全無余隙”的結(jié)構(gòu)，使得其“性價(jià)比”就能更大幅度地攀升，這就會(huì)讓歷史最悠久的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)非但能夠成為傳統(tǒng)型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)的換代產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙型式的設(shè)計(jì)方案，在活塞( 往復(fù)運(yùn)行的機(jī)型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，再滿足以下a、b、c與d四個(gè)機(jī)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)置了由缺角矩形斷面構(gòu)成的活塞環(huán) (K)，并且，該缺角位置位于活塞環(huán)(K)斷面的內(nèi)環(huán)側(cè)上頂部；c.活塞( 在向前壓縮排氣行程中，最后能夠頂開排氣閥片( 沖出汽缸(6)，活塞 (5)在后退行程中，當(dāng)活塞( 欲完全退回到汽缸(6)內(nèi)，即將與被氣缸(6)阻擋在外的排氣閥片⑶分離的時(shí)刻，將會(huì)造成活塞(5)、排氣閥片(3)、錐形吸氣閥塊0)、活塞環(huán)⑷與汽缸(6)五者之間形成沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)；d.將設(shè)置了由缺角矩形斷面構(gòu)成的活塞環(huán)(K)，，設(shè)置在活塞( 的外側(cè)與頂部齊平的位置上，將錐形吸氣閥塊(4)也設(shè)置在在活塞( 上，最后，將該活塞( 的上頂部、該活塞環(huán)(K)的上部，以及錐形吸氣閥塊的上頂部一起進(jìn)行平面研磨。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙型式的設(shè)計(jì)方案，其特征在于排氣閥片( 是通過彈簧( 一類的彈性裝置定位在汽缸(6)的頂部。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙型式的設(shè)計(jì)方案中采用的高壓縮比工況溫升控制方法內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的水冷方式予以解決。
全文摘要
一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙型式的設(shè)計(jì)方案，是在完全消滅“余隙”方面進(jìn)行的改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的，即在ZL200410030658.3“無余隙”技術(shù)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行的改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)的；從結(jié)構(gòu)原理的角度來看，在瞬間時(shí)刻完全可以讓活塞(5)、排氣閥片(3)、錐形吸氣閥塊(4)、活塞環(huán)(K)與汽缸(6)五者之間能夠形成沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)?！屪顐鹘y(tǒng)的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)以更加嶄新的面貌出現(xiàn)世界上其活塞(5)的實(shí)際排氣量在任何工況條件下都非常接近于100％，并進(jìn)而能夠大幅度提高其壓縮比，為它成為活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的換代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件，甚至，鑒于其“性價(jià)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(jī)的換代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。
文檔編號(hào)F04B39/00GK102384070SQ20111025874
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者梁嘉麟 申請(qǐng)人:梁嘉麟