双转子平动式旋转压缩装置.pdf

本发明涉及在气体压缩、流体输送和抽真空领域，尤其涉及一种双转子的平动式旋转压缩装置。双转子平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体、两个平动活塞和两个偏心转子，缸体包括两个圆形的通孔，两个通孔的结合部相导通，两个平动活塞分别设置在偏心转子上，平动活塞的外侧面保持与通孔的内侧面相切；在平动活塞上还分别设有滑板槽，两个滑板槽分别朝向结合部，在它们之间设有滑板，滑板的两端分别滑动设置在滑板槽之内，滑板将两个工作腔分隔成膨胀腔和压缩腔，在膨胀腔和压缩腔上分别设有吸入口和排出口。本发明的效果是：泄漏降低，容积效率显著提高，并能得到更高的输出压力，零件少，且加工简单，使其具备了批量化生产的基础。

1.  双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：该装置包括缸体(1)和两个平动活塞(2)，缸体(1)包括两个圆形的通孔(10)，两个通孔(10)的结合部相导通，形成一个“8”字形的工作室；在两个通孔(10)内分别设有同步转动的偏心转子(3)，偏心转子(3)的旋转中心与通孔(10)同心，两个平动活塞(2)分别设置在偏心转子(3)上，平动活塞(2)与偏心转子(3)之间活动联接，平动活塞(2)的外侧面保持与通孔(10)的内侧面相切，分别形成有一个月牙型的工作腔(11、12)；在两个平动活塞(2)上分别设有径向设置的滑板槽(6)，两个滑板槽(6)分别朝向通孔(10)的结合部，在两个滑板槽(6)之间设有滑板(5)，滑板(5)的两端分别滑动设置在两个滑板槽(6)之内，滑板(5)穿过结合部将两个工作腔分隔成膨胀腔(13)和压缩腔(14)，在膨胀腔(13)和压缩腔(14)上分别设有吸入口(8)和排出口(9)。

2.  根据权利要求1所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：平动活塞(2)与偏心转子(3)之间通过滑动轴承或滚动轴承(4)联接。

3.  根据权利要求1所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：平动活塞(2)包括内壁体(16)和外壁体(15)，内壁体(16)和外壁体(15)通过若干放射状设置的连接板(7)连接，连接板(7)之间形成有散热通道(17)。

4.  根据权利要求3所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：平动活塞(2)设有两块具平行面的连接板(7)，所述的滑板槽(6)形成在两块连接板(7)之间。

5.  根据权利要求1所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：缸体(1)的外圈设有若干散热翅片。

6.  根据权利要求1～5任意一项权利要求所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：所述的双转子平动式旋转压缩装置为压缩机。

7.  根据权利要求1～5任意一项权利要求所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：所述的双转子平动式旋转压缩装置为流体泵。

8.  根据权利要求1～5任意一项权利要求所述的双转子平动式旋转压缩装置，其特征在于：所述的双转子平动式旋转压缩装置为真空泵。

双转子平动式旋转压缩装置
技术领域
本发明涉及在气体压缩、流体输送和抽真空领域，尤其涉及一种双转子的平动式旋转压缩装置。
背景技术
气体压缩机、流体泵和真空泵是重要的通用压缩机械。目前，滚动活塞压缩机械和转子压缩机械作为第二代压缩机械的代表，都具有一个月牙型的工作腔；通过滑板将月牙型的工作腔的隔离成膨胀腔和压缩腔；回转部件(转子或者平动活塞)使膨胀腔和压缩腔的容积变化，实现压缩机械的吸气(液)和排气(液)。但是这两种压缩机械都存在一个问题，即滑板伸入工作腔中通过与缸体或者转子(活塞)接触来隔离膨胀腔和压缩腔，这种接触为线接触，同时接触面有着很高的相对速度；这两个因素决定了该类型压缩机械小能承受很大的压差，磨擦磨损严重；严重时会导致滑板和缸体或者转子(活塞)表面分离，使得密封失效。
大金工业株式会社于上世纪90年代提出一种摇动压缩机械(专利申请号94191130.6)，将活塞和滑板作成一体，滑板穿过工作腔进入带导轨的缸体中，将工作腔隔成膨胀腔和压缩腔。导轨可沿缸体摇动，滑板可在导轨中做往复运动，从而使得活塞在转子驱动下做摇动压缩。该结构减少了磨损和泄漏，在制冷压缩行业取得了一些运用。但是其活塞与滑板是一体的，很难加工；缸体内侧需要预留滑板的往复运动空间，使得缸体体积庞大，容易变形；由于结构限制，工作时机器产生的压缩热和摩擦热无法快速排出，散热性能差。
发明内容
为了解决上述的压缩机械所遇到的技术问题，本发明的一个目的是提供一种双转子平动式旋转压缩装置，其具有结构简单、能实现高压差、工作效率高的特点。另外一个目的是提供上述的双转子平动式旋转压缩装置的应用。
为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：
双转子平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体和两个平动活塞，缸体包括两个圆形的通孔，两个通孔的结合部相导通，形成一个“8”字形的工作室；在两个通孔内分别设有同步转动的偏心转子，偏心转子的旋转中心与通孔同心，两个平动活塞分别设置在偏心转子上，平动活塞与偏心转子之间活动联接，平动活塞的外侧面保持与通孔的内侧面相切，分别形成有一个月牙型的工作腔；在两个平动活塞上分别设有径向设置的滑板槽，两个滑板槽分别朝向通孔的结合部，在两个滑板槽之间设有滑板，滑板的两端分别滑动设置在两个滑板槽之内，滑板穿过结合部将两个工作腔分隔成膨胀腔和压缩腔，在膨胀腔和压缩腔上分别设有吸入口和排出口。
上述的双转子平动式旋转压缩装置的工作原理如下：由于两个同步的偏心转子和滑板的约束，机器运转时，平动活塞沿气缸内壁平动，同时带动滑板在两个滑板槽内往复运动。在一个工作周期中，这种复合运动使得膨胀腔不断变大，实现吸气(液)；压缩腔腔不断变小，实现排气(液)。如此反复，完成了吸排(液)过程。
作为优选，上述的平动活塞与偏心转子之间通过滑动轴承或滚动轴承联接。通过滑动轴承或滚动轴承联接，平动活塞与偏心转子之间减少了摩擦损失，提高了机械效率。
作为优选，上述的平动活塞包括内壁体和外壁体，内壁体和外壁体通过若干放射状设置的连接板连接，连接板之间形成有散热通道。上述结构增加了冷却系统，提高了散热效果和压缩效率。
作为优选，上述的平动活塞设有两块具平行面的连接板，所述的滑板槽形成在两块连接板之间。上述的结构具有结构简单、稳定可靠的特点。
作为优选，上述的缸体的外圈设有若干散热翅片。
为了实现上述的第二个目的，本发明的压缩装置可以作为压缩机、流体泵以及真空泵使用。
本发明由于采用了以上的技术方案，具有以下的特点：
①使得滑板与活塞之间的接触从传统线接触变成现在的面接触，极大降低了泄漏；
②采用8字形缸体结构，通过双同步偏心转子和滑板约束两个平动活塞，使活塞的运动方式从高速转动变为低速平动，其与气缸的相对运动速度降低了一个数量级；
③增加了平动活塞内侧的散热通道，可快速冷却活塞；
④取消了用来预紧滑板的弹簧，减少了易损件。
本发明的效果是：该压缩机械与同类型滚动活塞压缩机械和摇动压缩机械相比，泄漏降低，容积效率显著提高，并能得到更高的输出压力；双转子结构使机器的振动可以内部平衡；摩擦损失降低使得机械效率提高；改善了冷却系统，提高了散热效果和压缩效率；减少了弹簧和导轨等易损件，提高机械的可靠性；零件少，且加工简单，使其具备了批量化生产的基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明平动活塞的结构示意图。
图3是本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的双转子平动式旋转压缩装置，该装置包括缸体1和两个平动活塞2，缸体1内部包括两个圆形的通孔10，两个通孔10的结合部相导通，形成一个“8”字形的工作室，缸体1的外圈设有若干散热翅片。在两个通孔10内分别设有同步转动的偏心转子3，偏心转子3的旋转中心与通孔10同心，两个平动活塞2分别设置在偏心转子3上，平动活塞2与偏心转子3之间通过滚动轴承4相联接。平动活塞2的外侧面则保持与通孔10的内侧面相切，分别形成有一个月牙型的工作腔11、12；在两个平动活塞2上分别设有径向设置的滑板槽6，两个滑板槽6分别朝向两个通孔10的结合部，在两个滑板槽6之间设有滑板5，滑板5的两端分别滑动设置在两个滑板槽6之内，滑板5穿过结合部将两个工作腔11、12分隔成膨胀腔13和压缩腔14，在膨胀腔13和压缩腔14上分别设有吸入口8和排出口9。
如图2所示，平动活塞2包括内壁体16和外壁体15，内壁体15和外壁体15通过若干放射状设置的连接板7连接，连接板7之间形成有散热通道17。平动活塞2设有两块具有平行面的连接板7，所述的滑板槽6形成在两块连接板7之间。
当偏心转子3驱动上面的平动活塞2沿顺时针v方向运动时，下面的平动活塞2则沿逆时针方向运动，时由于滑板5的约束，两个平动活塞2只能以缸体1通孔10的两个圆心为中心做逆向平动，运动过程中膨胀腔13的容积逐渐变大，将外界的气(液)体吸入，压缩腔14的容积逐渐变变小，将气(液)体排除，从而实现了吸气(液)和排气(液)。活塞上的散热通道能将压缩产生的热量快速带出。
本发明的工作原理如图3所示：取缸体1上通孔的圆心为O₁，里面平动活塞2的圆心为O₂，缸体1两个圆孔的相切点为A，下通孔的圆心为O₃，里面平动活塞2的圆心为O₄，当机器运行时，上通孔内的平动活塞22以O₂O₁为半径，绕O₁做顺时钟平动；下通孔内的平动活塞22以O₃O₄为半径，绕O₃做逆时钟平动。在这过程中，滑板5在滑板槽6中作有规律的往复运动。定义上面的平动活塞2的运动方向为顺时钟(下面的平动活塞2运动方向则为逆时钟，两者绝对速度一致)，以其圆心O₂与滑板5的中心线O₁A重合时为一个工作周期的起始点，旋转角a＝∠O₂O₁A。则在一个周期内a从0°变成360°；当a＝0°时，工作腔11、12处于上一周期的吸排气(液)结束状态；随着a的增加，新形成的膨胀腔13逐渐变大，开始将外界的气(液)体吸入；而上一周期的膨胀腔13开始封闭，转变成本工作周期的压缩腔14，将气(液)体排出；到a＝360°时，一个周期的吸气(液)过程和排气(液)过程完成。如此循环，实现了双转子平动旋转压缩机械的吸排气(液)过程。