一、技術領域：空氣動力機械

二、

背景技術：
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廣泛應用于礦山開采、冶金、煉油、石油開采、石油化工、化肥、醫(yī)藥化工、空氣動力、制冷、空調、空氣分離等諸多工業(yè)領域的曲柄連桿活塞式、隔膜式壓縮機。由于它適用壓力范圍廣，高、中、低都適用，調壓方便，適用多種媒體工質，除了超高壓范圍外，中、低壓范圍內，機體對材質要求不高，排出氣流損失小、效率高等諸多優(yōu)點，使它在壓縮機領域中一直占據(jù)主流機型地位，市場占有率一直穩(wěn)步上升。但是這一機型結構本身存在有難以克服的結構性缺點和弊病、極大地影響應用領域企業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保障。(一)曲柄連桿活塞式這種結構必然產(chǎn)生高速往復慣性沖擊振動，這是該種設備工作運轉過程中產(chǎn)生振動的振動源，往復慣性沖擊力產(chǎn)生的干擾力矩的周期性作用必然會激起曲系的扭轉振動，以上這兩種振動，一產(chǎn)生噪音、污染環(huán)境，對環(huán)保不利。(二)是機頭疲勞損害的內因損害機體、縮短機器使用壽命，增加維修工作量，加大生產(chǎn)成本。(三)曲柄連桿活塞這種結構本身就已經(jīng)夠笨重復雜了，再加上十字頭滑槽連桿中間傳遞機構，又為了平衡慣性力和離心力，離心力矩等還必須增加額外平衡質量，同時必須將氣缸的排列設計成對稱平衡式、對置式、角置式、角度式等多種形式，這樣勢必造成整機結構更加復雜笨重，占地面積大，費材費工，成本高。(四)曲柄連桿機構在將原動力轉換成活塞的直線往復運動過程中吸排氣的周期性，造成吸排氣管內氣流脈動，其直接結果是：(1)增加壓縮機吸入阻力，使其吸入能力下降；(2)增加排出阻力，使管路增加額外負荷，運轉費用增加；(3)當排出管路細長，系統(tǒng)無足夠背壓時，脈動的慣性力可能引起吸入閥和排出閥一齊打開，造成流體由吸入管直接流向排出管的過流現(xiàn)象，損害設備；(4)引起吸入和排出壓力脈動，管路振動，損害整個系統(tǒng)，威脅壓縮機的安全運行；(5)使壓縮機不能適用于流量要求穩(wěn)定的場合，從而縮小該機型的市場；(五)曲柄連桿結構在將原動力的旋轉運動轉換成活塞的直線運動，對氣體加壓，增加其壓力能的過程中，必然產(chǎn)生出以下幾種無用功的能量消耗損失；(1)產(chǎn)生活塞的側向推力，增加摩擦損失；(2)為平衡往復慣性力和離心力，離心力矩而增加額外平衡質量的能量消耗；(3)產(chǎn)生與切線方向旋轉力垂直的法向力，增加曲柄迴轉中心的磨擦力。以上三種無用功的力其總和大于有用功的切線方向旋轉力，所以該結構將原動力的旋轉運動轉化成活塞的直線運動，對工質做功加壓，增加其壓力能的功能轉換效率不足50％，功能轉換效率低，運轉費用偏高。(六)曲軸加工工藝復雜，技術條件要求高，加工難度大，氣缸數(shù)越多，曲柄越多，曲軸越長，曲柄相對錯開角度變化越多，越難加工，加工成本偏高，曲軸加工工藝已成為多缸大功率壓縮機發(fā)展的“瓶頸”。

隔膜壓縮機(泵)以其結構簡單、沒有內磨擦無用功消耗，本身無振動、無噪音，不與介質接觸可以使介質保持純凈，密封性好，介質無外漏可能等特點，故特別適合輸送易燃、易爆、有毒、有危險流體、貴重稀有氣體。因此隔膜壓縮機(泵)在壓縮機(泵)領域占有一定的特殊地位。有些功能是不可替代的。但是它也有不完美的“胎里帶”毛?。?1)壓出的流體流速偏低，流量不穩(wěn)定；(2)與其配套的驅動裝置：a是機械，就是曲軸連桿機構，它的缺點前邊已列出，不再重復；b液壓(氣動)傳動機構復雜、笨重、占地大、成本高，運轉費用高。

三、

技術實現(xiàn)要素：
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針對上述現(xiàn)行曲柄連桿活塞式、隔膜式壓縮機的弊病、缺陷不足，我發(fā)明一種新型壓縮機——雙橢圓軌道槽往復傳動活塞式、隔膜式壓縮機，用以更新?lián)Q代，此目的是通過以下方式來實現(xiàn)的，軸承座、主軸、主軸錐齒輪、軸流式風扇葉輪、下橢圓軌道槽盤體、機頭托盤、上橢圓軌道槽盤體、雙t形滾動連桿、頂支架盤、圓桶形機架組成；主軸下端插入軸承座中，向上依次穿過主軸錐齒輪的圓心，軸流式風扇葉輪的圓心、下橢圓軌道槽盤體的圓心，機頭托盤的圓心；上橢圓軌道槽盤體的圓心、頂支架盤的圓心，實現(xiàn)七心同軸，主軸從下向上依次與軸承座用組合軸承定位固定聯(lián)接；與主軸錐齒輪用花鍵固定聯(lián)接；與軸流式風扇葉輪用花鍵固定聯(lián)接；與下橢圓軌道槽用花鍵固定聯(lián)接；與機頭托盤用調心滾子軸承定位固定聯(lián)接；與上橢圓軌道槽盤體用花鍵固定聯(lián)接；與頂支架盤用調心滾子軸承定位固定聯(lián)接。

雙t形滾動連桿由三根桿件構成、一根立桿兩根水平橫桿垂直聯(lián)接在立桿上，三桿處在一個水平面上，立桿穿過機頭托盤的長孔上下兩端各安一個滑動軸承分別插入上下對稱相向的橢圓軌道槽中，同一邊的多個軸承共用一個橢圓軌道槽、雙t形滾動連桿之水平橫桿分別穿過定位導向滑套與機頭活塞桿固定聯(lián)接，兩桿中心線保持在一條直線上，并能通過機頭托盤的圓心，這樣就構成由迴轉中心向外輻射狀的傳動機構。

將壓縮機機頭成雙數(shù)中心對稱安裝在機頭托盤上，機頭中心線必須能穿過托盤的中心，一個托盤端面上可以安裝2個，或4個或6個，或多個機頭，在托盤上安裝活塞式機頭就構成多缸活塞式壓縮機，安裝隔膜式機頭，就構成隔膜式壓縮機、活塞式壓縮機機頭選用全無油、無水、靜音壓縮機機頭；在托盤的上下端面都安裝壓縮機機頭，就構成雙列壓縮機，只在上端面安裝機頭，就構成單列壓縮機。

四、有益效果

本發(fā)明的核心技術成果由兩部分組成：其一是將活塞式或隔膜式壓縮機的機頭以偶數(shù)中心對稱地安裝在機頭托盤上，每個機頭的進排氣管串聯(lián)成進排氣總管。其二就是用輕巧圓滑的橢圓軌道槽滾動連桿取代傳統(tǒng)的曲柄連桿傳動機構這一更新改造成功地打破了曲柄連桿傳動機構在動力機械領域里一百多年的統(tǒng)治地位，這是一項重大的科技創(chuàng)新，這一創(chuàng)新具有以下明顯的優(yōu)點和進步。第一，高效。本機型由于橢圓軌道槽的結構特性，主軸轉一圈便能產(chǎn)生兩次純正的直線往復運動，使機頭產(chǎn)生兩次吸排氣功能，做功兩次與主軸轉一圈只能做功一次的曲柄連桿式壓縮機相比，其工作效率整整提高了一倍，說它高效名符其實，無水分。第二，節(jié)能。本機型的橢圓軌道槽滾動連桿傳動，使活塞受到的是純直線方向上的推拉力作用。這樣就去掉了連桿左右搖擺、斜拉斜撐造成無用功的能量損失，所以它就能節(jié)能，理論推估，節(jié)能應在40％以上。第三，消振。本機型的對置對稱設計便于實現(xiàn)動平衡，從結構上輕松地消除了曲柄連桿傳動造成的高速往復慣性沖擊振動、扭轉振動這兩個使全世界科學家們頭痛了一百多年的大禍害，消除了振動就消除了疲勞損害，消除了振動，整機運轉平穩(wěn)就有效延長了機器的使用壽命，增加了機器運轉的安全可靠性。第四，消除管路中氣流脈動的產(chǎn)生，本機型工作效率高出一倍，又是多缸體結構進排氣管串聯(lián)在一起組成進排排氣總管，所以進排氣的連續(xù)性極強，因此就能輕松解決了脈動問題。第五，本機型零件簡單，適合大批量生產(chǎn)，這對降低加工成本十分有利。第六，本機型輕松解決了多缸體曲軸加工難、整機動平衡難這兩個難題，為多缸大功率活塞式壓縮機設計、生產(chǎn)加工，開辟了一條新路。本機型特別適合一機多級、一機同時輸送多種不同氣體場合；本機型特別適合多缸大功率中高、超高壓領域，因為它傳動特別輕松省力。如果說，老式的曲柄連桿壓縮機是“三八大蓋”步槍的話，那么，本發(fā)明就是機槍和多管連發(fā)的“卡秋莎”。

綜上所述，不難看出本發(fā)明是壓縮機發(fā)展史上的一個新思路、創(chuàng)新性強、構思巧妙、組合相得益彰、科學合理，成功解決了大功率和超大功率多缸活塞式隔膜式壓縮機設計制造的技術難題，開辟了活塞式隔膜式壓縮機向前發(fā)展的又一新時代，它必將引領世界活塞式隔膜式壓縮機的新潮流，因此它的經(jīng)濟效益和社會效益顯著巨大。

本機型零件簡單容易加工，任何壓縮機廠、發(fā)動機廠均可加工生產(chǎn)。

五、附圖說明

圖1是本發(fā)明機體結構示意圖

圖2是機頭在托盤上安裝布局及傳動關系示意圖

圖3是機頭托盤上雙t形滾動連桿(8)之立桿(13)穿過機頭托盤(6)上的穿孔布局示意圖

圖中：軸承座(1)，主軸(2)，主軸錐齒輪(3)，軸流式風扇葉輪(4)，下橢圓軌道槽盤體(5)，機頭托盤(6)，上橢圓軌道槽盤體(7)，雙t形滾動連桿(8)，頂支架盤(9)，圓桶形機架(10)，主軸組合軸承(11)，托盤調心滾子軸承(12)，立桿(13)，水平橫桿(14)連桿滑動軸承(15)，橢圓軌道槽(16)，定位導向套(17)，活塞桿(18)，機頭(19)

六、具體實施方式

本發(fā)明的雙橢圓軌道槽往復傳動活塞式、隔膜式壓縮機選用全無油、無水靜音活塞式壓縮機機頭(19)成雙數(shù)中心對稱安裝在托盤(6)上，托盤每個端面可以安裝2個，或4個，或6個，或8個或多個機頭，機頭中心線必須能通過托盤圓心，每個機頭的進排氣管相互串聯(lián)成進排氣總管；只在托盤上端面安裝機頭就構成單列壓縮機，在上、下兩個端面都安裝機頭，就構成雙列壓縮機；所述雙t形滾動連桿(8)之立桿(13)上下兩端各安一個滑動軸承(15)穿過托盤(6)的長孔，插入上下對稱的橢圓軌槽(16)中，雙t形滾動連桿立桿(13)之水平橫桿(14)分別穿過，定位導向套(17)與機頭活塞桿(18)固定聯(lián)接，兩桿中心線必須保持在同一條直線上，并能通過托盤(6)的圓心，這樣就構成由內向外輻射狀傳動機構。

參照附圖，設橢圓軌道槽(長軸-短軸)÷2＝活塞行程s，當主軸(2)帶動上、下對稱的橢圓軌道槽盤體(5)、(7)同步旋轉時，雙t形滾動連桿(8)受機頭活塞桿(18)和定位導向套(17)的限制，不能隨之一起轉動雙t形滾動連桿之立桿(13)上下兩端安裝的滑動軸承(15)受橢圓軌道槽(16)內壁推力，外壁拉力的輪流交替作用，只能在自己所受限制的相位上，作離心的往復直線運動，從而帶動活塞在氣缸內作往復直線運動，在閥門配合下，完成吸排氣工作；由于雙t形滾動連桿(8)之立桿(13)上下兩端的滑動軸承(15)同時受到上下對稱的橢圓軌道槽(16)的同步作用，所以它受力狀態(tài)好，力的傳遞平穩(wěn)順暢、整機也就運轉平穩(wěn)順暢。由于橢圓軌道槽的結構特性，主軸(2)轉一圈、雙t形滾動連桿(8)便產(chǎn)生兩次離心往復直線運動，往復運動的直線距離等于活塞行程s，從而帶動活塞完成兩次吸排氣工作，周而復始。

將托盤上的機頭換成隔膜式壓縮機的機頭，本機型就變成了雙橢圓軌道槽往復傳動隔膜式壓縮機了，其結構原理與上相同，這樣就圓滿解決了原隔膜式壓縮機排出流體流速低、流量、動壓不穩(wěn)和配套傳動機構笨重、運轉成本高的弊病。