專利名稱：一種用于球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)動同步機(jī)構(gòu)，特別是一種用于球形壓縮機(jī)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的同步運(yùn)動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
球形壓縮機(jī)技術(shù)是一項(xiàng)全新的技術(shù)發(fā)明，其技術(shù)核心是一種空間的可變?nèi)莘e機(jī)構(gòu)，2003年申請的專利號是ZL03114505.1、專利名稱是《一種用于壓縮機(jī)的變?nèi)菔綑C(jī)構(gòu)》的中國專利所公開的技術(shù)方案為該技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)單級壓縮；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)》的中國專利對該技術(shù)又做了重大發(fā)展和突破，可以實(shí)現(xiàn)多級壓縮；專利號為ZL201010264211.8、專利名稱為《一種用于球形壓縮機(jī)的鉸鏈密封隙自動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)》的中國專利是對球形壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)的一次重大改進(jìn)和優(yōu)化，解決了加工工藝問題，特別是對微型結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)更為重要。這種球形壓縮機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:無進(jìn)/排氣閥、運(yùn)動件少、振動小、機(jī)械效率高、密封可靠等。但其缺點(diǎn)是:由于活塞的旋轉(zhuǎn)是通過偏心主軸提供動力，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)盤軸線與活塞軸線重合時，主軸作用在轉(zhuǎn)盤上的合力與活塞的軸線垂直相交，使轉(zhuǎn)盤繞活塞軸線旋轉(zhuǎn)的扭矩為零，無法使活塞旋轉(zhuǎn)，這是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動死點(diǎn)。受力分析為:主軸在電機(jī)的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，主軸作用于轉(zhuǎn)盤一個驅(qū)動力，這個驅(qū)動力有一分力使活塞繞其軸線旋轉(zhuǎn)，帶動位于主軸的偏心斜孔中的轉(zhuǎn)盤銷軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)盤的軸線與活塞的軸線接近重合位置附近，這個使活塞旋轉(zhuǎn)的分力產(chǎn)生的扭矩越來越小直至為零，所以在活塞軸線和轉(zhuǎn)盤軸線接近重合前后，活塞不能獲得足夠的扭矩繞其軸線轉(zhuǎn)動，從而在該位置附近出現(xiàn)轉(zhuǎn)動卡滯現(xiàn)象，產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的運(yùn)動死點(diǎn)；當(dāng)運(yùn)動死點(diǎn)為起始狀態(tài)或者在該狀態(tài)停止轉(zhuǎn)動，則下次無法啟動。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)》的中國專利也曾在主軸與缸體相接觸的轉(zhuǎn)動面上分別設(shè)置永磁材料，在相接觸的面上設(shè)置極性相同的磁性材料，轉(zhuǎn)動到此位置時靠近時相同極性的磁極相互排斥，利用極性相同的排斥力將主軸推開一定角度，防止活塞軸線與轉(zhuǎn)盤軸線重合時停車。此方法雖然防止在此處停機(jī)，但是沒有從跟上解決轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的受力問題。對于結(jié)構(gòu)尺寸較大的機(jī)構(gòu)和潤滑良好、摩擦力較小的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)到此位置時，轉(zhuǎn)盤依靠慣性克服摩擦力可以通過此位置，但對于結(jié)構(gòu)尺寸較小、潤滑條件較差的結(jié)構(gòu)，由于慣性較小、摩擦力較大，轉(zhuǎn)動到此位置時容易卡滯而停轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在中國專利ZL201010264211.8的基礎(chǔ)上，根據(jù)主軸和轉(zhuǎn)盤動力傳遞關(guān)系，解決活塞軸線和轉(zhuǎn)盤軸線重合時或者接近重合時，主軸無法提供活塞旋轉(zhuǎn)的動力問題，從而徹底解決當(dāng)摩擦力大、壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸小慣性小時容易卡滯的問題，使壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動更加平穩(wěn)、順滑和可靠。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)，其特征是:在轉(zhuǎn)盤球面與缸體球形內(nèi)球面動配合滑動結(jié)合面上設(shè)置有彈性鋼球和凹形滑道構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)；所述彈性鋼球是由鋼球和彈簧構(gòu)成，在轉(zhuǎn)盤與缸體動配合的缸體內(nèi)球面或者轉(zhuǎn)盤球面上設(shè)置一沉孔，鋼球壓住彈簧后置于沉孔中；在與鋼球沉孔位置相對應(yīng)的滑動配合的另一個球形面上設(shè)置凹形滑道，該凹形滑道分布在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中鋼球在所貼合的球形面上的滑動軌跡上，凹形滑道的截面形狀與鋼球相適應(yīng)；所述凹形滑道可以是鋼球在相對應(yīng)的球面上滑動的全軌跡，此時可以省去彈簧；所述凹形滑道也可以是鋼球在相對應(yīng)的球面上滑動的部分軌跡，在凹形滑道的首末段設(shè)置圓弧過渡，并且當(dāng)活塞軸線與轉(zhuǎn)盤軸線重合時，鋼球位于凹形滑道中部；所述彈性鋼球在轉(zhuǎn)盤球面，相對應(yīng)的凹形滑道對稱分布在缸體內(nèi)球面；所述彈性鋼球也可以在在缸體內(nèi)球面上，則相對應(yīng)的凹形滑道對稱分布在轉(zhuǎn)盤球面上；所述彈性鋼球可以為多組，相應(yīng)的設(shè)置多段凹形滑道。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在轉(zhuǎn)盤球面和相配合的缸體內(nèi)球面之間設(shè)置轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)盤在轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)盤軸線與活塞軸線重合位置時，轉(zhuǎn)盤從主軸獲得的扭矩為零的瞬間，同步機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的扭矩仍可以使轉(zhuǎn)盤繼續(xù)保持運(yùn)動，從而使轉(zhuǎn)盤不易卡滯，從根本上解決了球形壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的死點(diǎn)問題。


圖1:本發(fā)明實(shí)施例球形壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2:機(jī)殼剖面圖；圖3:圖2中A-A剖面圖；圖4:轉(zhuǎn)盤主視圖；圖5:圖4所示轉(zhuǎn)盤左視6:圖4所示轉(zhuǎn)盤俯視圖；圖7:活塞與鑲塊組合體主視圖；圖8:圖7所示的活塞與鑲塊組合體左視圖；圖9:缸體結(jié)構(gòu)示意圖；圖10:缸體結(jié)構(gòu)俯視圖；圖11:鑲塊主視圖；圖12:圖11所示的鑲塊俯視圖；圖13:鋼球在凹形滑道中時轉(zhuǎn)盤受力圖。圖中:1-活塞；2-缸蓋；3-氣道；4-Vl工作室；5_連接螺釘；6-主軸；7_主軸支架；8-轉(zhuǎn)盤；9-缸體；10-中心銷；11-V2工作室；12-排氣通道；13-進(jìn)氣通道；14_鑲塊；201-沉孔；202-彈簧；203-鋼球;204_凹形滑道。
具體實(shí)施例方式如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，該球形壓縮機(jī)包括缸體9、缸蓋2、活塞1、鑲塊14、轉(zhuǎn)盤8、主軸6、主軸支架7和中心銷10，缸體9和缸蓋2通過連接螺釘5相連形成一個球形內(nèi)腔；如圖7、圖8所示，活塞I具有球形頂面、從球形頂面中央伸出一活塞軸、兩個成一定角度的側(cè)面、氣道3和在活塞I兩側(cè)面下部形成的活塞銷座，活塞銷座為半圓柱結(jié)構(gòu)，半圓柱的中部有凹槽，在其軸線方向上有貫通的銷孔；缸蓋2上設(shè)有與活塞軸相配的軸孔，活塞I可繞活塞軸在軸孔中自由轉(zhuǎn)動，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；轉(zhuǎn)盤8的結(jié)構(gòu)如圖4、圖5、圖6所示，轉(zhuǎn)盤8的下端面中心伸出一轉(zhuǎn)盤軸，轉(zhuǎn)盤8的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；在轉(zhuǎn)盤8的上部與活塞銷座相對應(yīng)有一轉(zhuǎn)盤銷座，轉(zhuǎn)盤銷座的兩端為半圓柱凹槽，中部為凸起的半圓柱；中心銷10插入活塞銷座和轉(zhuǎn)盤銷座，主軸支架7與缸體9通過連接螺釘5相連，為主軸6的旋轉(zhuǎn)提供支撐，主軸6的一端為偏心斜孔，偏心斜孔位于缸體9內(nèi)與轉(zhuǎn)盤軸相連，另一端與動力機(jī)構(gòu)相連，為壓縮機(jī)變?nèi)萏峁﹦恿Γ簧鲜龌钊S和轉(zhuǎn)盤軸及主軸6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6的軸線形成相同的夾角；中心銷10插入活塞I的活塞銷座和轉(zhuǎn)盤8的轉(zhuǎn)盤銷座的銷孔形成柱面鉸鏈，活塞I與轉(zhuǎn)盤8通過柱面鉸鏈形成密封動連接，并把轉(zhuǎn)盤8的上端面與球形內(nèi)腔形成的半球形空腔分割成Vl工作室4和V2工作室11 ；鑲塊14如圖11、圖12所示，鑲塊14為兩側(cè)厚中間薄的扇形塊結(jié)構(gòu)，鑲嵌在活塞I的活塞銷座中部凹槽中，其內(nèi)圓柱面形狀與轉(zhuǎn)盤8凸起的半圓柱面形狀相適配形成密封動配合，其凸起的頂面為與活塞I的活塞銷座凹槽底面相適配的外圓柱面，鑲塊14的兩側(cè)面與活塞楔形面平齊，鑲塊14的兩端面與活塞銷座中部凹槽的兩側(cè)壁形成密封動配合；V1工作室4和V2工作室11壓力交替變化，鑲塊14也交替地從高壓室向低壓室有微小移動，起到高壓側(cè)鉸鏈中部徑向密封間隙自動減小的作用，而且壓力越大間隙越小，起到阻止工質(zhì)從高壓室向低壓室泄漏?；钊鸌與鑲塊14組合形成球形壓縮機(jī)的活塞，活塞與鑲塊形成組合體結(jié)構(gòu)如圖7、圖8所示；主軸6轉(zhuǎn)動時驅(qū)動轉(zhuǎn)盤8，轉(zhuǎn)盤8帶動活塞I運(yùn)動(圖中主軸6的轉(zhuǎn)向是從缸蓋2看主軸6作順時針轉(zhuǎn)動)；活塞I的運(yùn)動是唯一的繞自身軸線的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤8的運(yùn)動是有兩種運(yùn)動的合成:一是繞自身軸線的轉(zhuǎn)動，另一是其軸線始終通過球形缸的球心，并在以球形缸的球心為頂點(diǎn)、錐角為2 α、軸線與主軸6的軸線重合的虛擬錐體表面周向移動(即轉(zhuǎn)盤8的軸線掃過上述錐體的錐面)，移動的周期與主軸6旋轉(zhuǎn)的周期同步；以上空間機(jī)構(gòu)的運(yùn)動都是旋轉(zhuǎn)性質(zhì)的運(yùn)動，故沒有高振動運(yùn)動件，這種空間運(yùn)動的合成結(jié)果為:活塞I和轉(zhuǎn)盤8有一周期性的相對擺動，擺動的周期為主軸旋轉(zhuǎn)周期的一倍，擺動的幅度為4α ;利用這種相對擺動作為容積變化的基本運(yùn)動要素，形成壓力交替變化的Vl工作室4和V2工作室11，在活塞I上設(shè)置有氣道3，在缸蓋2的內(nèi)球面上設(shè)置有進(jìn)氣通道12和排氣通道13，其結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，利用活塞I的旋轉(zhuǎn)以及活塞I的球形表面與缸蓋2的球形缸內(nèi)表面的配合，作為所有進(jìn)排氣口打開、關(guān)閉的基本運(yùn)動要素，通過氣道3與進(jìn)氣通道12和排氣通道13的通斷實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣和排氣控制。作為本發(fā)明的核心技術(shù)就是:在轉(zhuǎn)盤球面與缸體球形內(nèi)腔動配合滑動結(jié)合面上設(shè)置有彈性鋼球和凹形滑道204構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)；本實(shí)施例中，如圖1所示，所述彈性鋼球是由鋼球203和彈簧202構(gòu)成，在轉(zhuǎn)盤8與缸體9動配合的缸體內(nèi)球面上設(shè)置一沉孔201，鋼球203壓住彈簧202后置于沉孔201中；在與沉孔201位置相對應(yīng)的滑動配合的轉(zhuǎn)盤球面上設(shè)置凹形滑道204，該凹形滑道204分布在轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動過程中鋼球203在所貼合的轉(zhuǎn)盤球面上的滑動軌跡上，凹形滑道204的截面形狀與鋼球203相適應(yīng)，兩端圓弧過渡。凹形滑道204的形狀與鋼球203的相適配，作為另一種結(jié)構(gòu)，可以用圓柱體、帶球頭的圓柱體或者其它帶凸面結(jié)構(gòu)代替鋼球，相應(yīng)的凹形滑道204相適應(yīng)實(shí)現(xiàn)同步功能即可，一旦使用這些變形結(jié)構(gòu)，也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中，缸體9上的沉孔201設(shè)置在缸體9上，如圖1、圖9、圖10所示；轉(zhuǎn)盤8上的凹形滑道204設(shè)置在轉(zhuǎn)盤球面上，如圖1、圖4、圖5所示，設(shè)置兩個凹形滑道204，對稱分布。作為本發(fā)明的另外一種實(shí)施方式，所述彈性鋼球也可以設(shè)置在在轉(zhuǎn)盤球面上，相對應(yīng)的凹形滑道204對稱分布在缸體內(nèi)球面。同步機(jī)構(gòu)的工作過程是:當(dāng)主軸6旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)盤軸線和活塞軸線重合以前，彈性鋼球就進(jìn)入凹形滑道204，并在凹形滑道204中繼續(xù)沿自身的運(yùn)動軌跡滑動，鋼球203進(jìn)入凹形滑道204后，由于主軸6作用下，轉(zhuǎn)盤8與活塞I有一相對擺動趨勢，這種趨勢會使鋼球203對轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生一個擠壓力F，其受力狀態(tài)如圖13所示，鋼球203進(jìn)入滑道后，對轉(zhuǎn)盤8產(chǎn)生一個擠壓力F，力F在轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動方向產(chǎn)生一分力Fl，在Fl力的作用下，轉(zhuǎn)盤8獲得一個繞轉(zhuǎn)盤軸線旋轉(zhuǎn)的扭矩繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，即使在活塞軸線和轉(zhuǎn)盤軸線重合的情況下，該分力依然存在，即在死點(diǎn)位置，由該分力推動轉(zhuǎn)盤8繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。所述凹形滑道204可以是鋼球203在轉(zhuǎn)盤球面上滑動的全軌跡，也可以是部分軌跡，如果凹形滑道204是鋼球203在轉(zhuǎn)盤球面上滑動的全軌跡，則彈性鋼球的彈簧202可以省掉；如果是部分軌跡，則需要在凹形滑道204的首末段設(shè)置圓弧過渡，并且當(dāng)活塞軸線與轉(zhuǎn)盤軸線重合時，鋼球203位于凹形滑道204的中部；在凹形滑道204的首尾段設(shè)置圓弧過渡，有利于鋼球203順利的滑入和滑出凹形滑道204。所述彈性鋼球可以為多組，相應(yīng)的設(shè)置多段凹形滑道。本發(fā)明所述同步運(yùn)動機(jī)構(gòu)適合于基本結(jié)構(gòu)型的單級壓縮結(jié)構(gòu)，也適合于多級壓縮結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)，其特征是:在轉(zhuǎn)盤球面與缸體球形內(nèi)球面動配合滑動結(jié)合面上設(shè)置有彈性鋼球和凹形滑道(204)構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)；所述彈性鋼球是由鋼球(203 )和彈簧(202 )構(gòu)成，在轉(zhuǎn)盤(8 )與缸體(9 )動配合的缸體內(nèi)球面或者轉(zhuǎn)盤球面上設(shè)置一沉孔(201)，鋼球(203)壓住彈簧(202)后置于沉孔(201)中；在與沉孔(201)位置相對應(yīng)的滑動配合的另一個球形面上設(shè)置凹形滑道(204)，該凹形滑道(204)分布在轉(zhuǎn)盤(8)轉(zhuǎn)動過程中鋼球(203)在所貼合的球形面上的滑動軌跡上，凹形滑道(204)的截面形狀與鋼球相適應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)，其特征是:所述凹形滑道(204)是鋼球(203)在對應(yīng)的球面上滑動的全軌跡，此時可以省去彈簧(202)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)，其特征是:所述凹形滑道(204)是鋼球(203)在對應(yīng)的球面上滑動的部分軌跡，在凹形滑道(204)的首末段設(shè)置圓弧過渡，并且當(dāng)活塞軸線與轉(zhuǎn)盤軸線重合時，鋼球(203)位于凹形滑道(204)的中部。
全文摘要
本發(fā)明是在中國專利ZL201010264211.8的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種用于球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)盤球面與缸體球形內(nèi)球面結(jié)合面上設(shè)置由彈性鋼球和凹形滑道構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)同步機(jī)構(gòu)；彈性鋼球是由鋼球和彈簧構(gòu)成，在缸體內(nèi)球面上設(shè)置一沉孔，鋼球壓住彈簧后置于沉孔中；在轉(zhuǎn)盤球形面上設(shè)置凹形滑道，該凹形滑道分布在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中鋼球在所貼合的球形面上的滑動軌跡上，凹形滑道的截面形狀與鋼球相適應(yīng)；優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)盤在轉(zhuǎn)動到轉(zhuǎn)盤軸線與活塞軸線重合位置時，同步機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的扭矩仍可以使轉(zhuǎn)盤繼續(xù)保持運(yùn)動，從而使轉(zhuǎn)盤不易卡滯，從根本上解決了球形壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的死點(diǎn)問題。
文檔編號F04C29/00GK103147991SQ20131010069
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者王陸一 申請人:西安正安環(huán)境技術(shù)有限公司