一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本專利公開了一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)盤(6)的凹形空腔的下端設(shè)置有錐面內(nèi)齒環(huán)(12)，在主軸支架(3)的上端設(shè)置有與錐面內(nèi)齒環(huán)(12)相嚙合的錐面外齒環(huán)(14)，在主軸(7)轉(zhuǎn)動過程中，錐面外齒環(huán)(14)與錐面內(nèi)齒環(huán)(12)始終處于相嚙合的位置，錐面內(nèi)齒環(huán)(12)的節(jié)圓直徑是錐面外齒環(huán)(14)節(jié)圓直徑的2倍，錐面內(nèi)齒環(huán)(12)的齒數(shù)是錐面外齒環(huán)(14)齒數(shù)的2倍；在機(jī)構(gòu)運(yùn)動死點(diǎn)位置時，在轉(zhuǎn)盤(6)上形成以錐面內(nèi)齒環(huán)(12)和錐面外齒環(huán)(14)的齒嚙合點(diǎn)為支撐的使活塞(4)繞自身軸線轉(zhuǎn)動的力矩，活塞(4)及轉(zhuǎn)盤(6)繼續(xù)繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)無死點(diǎn)運(yùn)行。
【專利說明】
一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型專利涉及一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]球形壓縮機(jī)與現(xiàn)有的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及原理完全不同，是通過主軸的旋轉(zhuǎn)帶動設(shè)置在球形內(nèi)腔中的活塞和轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生相對運(yùn)動，在空間形成一對或者多對容積不斷變化的工作室來產(chǎn)生壓縮和膨脹的，其優(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，球形壓縮機(jī)是近年來壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)上的一項重大發(fā)明，目前球形壓縮機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究取得了很多進(jìn)展，在國內(nèi)外也取得了諸多專利，以球形壓縮機(jī)為基礎(chǔ)的各種動力機(jī)械正在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化之中。
[0003]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)盤上的合力與活塞和轉(zhuǎn)盤的軸線垂直相交，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)，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)卡滯，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。對于結(jié)構(gòu)尺寸小、潤滑不良、高壓比的工況下，球形壓縮機(jī)由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動死點(diǎn)導(dǎo)致的卡滯現(xiàn)象更加明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就是設(shè)計一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)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即機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置時，能夠產(chǎn)生使轉(zhuǎn)盤繼續(xù)繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的動力，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并越過死點(diǎn)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是，一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)，其特征是:在轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)盤球面的下端形成一凹形空腔，轉(zhuǎn)盤軸沉于凹形空腔中，主軸的上端置于所述凹形空腔中，主軸的偏心斜孔與轉(zhuǎn)盤軸相配，轉(zhuǎn)盤軸插入主軸上端的偏心軸孔中，通過主軸的旋轉(zhuǎn)給轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)提供動力；在轉(zhuǎn)盤凹形空腔的下端設(shè)置有錐面內(nèi)齒環(huán)，在主軸支架的上端設(shè)置有與錐面內(nèi)齒環(huán)相嚙合的錐面外齒環(huán)，錐面外齒環(huán)的節(jié)圓平面垂直于主軸軸線，在主軸轉(zhuǎn)動過程中，錐面外齒環(huán)與錐面內(nèi)齒環(huán)始終處于相嚙合的位置，錐面內(nèi)齒環(huán)的節(jié)圓直徑是錐面外齒環(huán)節(jié)圓直徑的2倍，錐面內(nèi)齒環(huán)的齒數(shù)是錐面外齒環(huán)齒數(shù)的2倍；
[0006]錐面外齒環(huán)與錐面內(nèi)齒環(huán)的齒形結(jié)構(gòu)為相配的錐面斜齒輪。
[0007]本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0008](I)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；
[0009](2)齒輪傳動使防卡死機(jī)構(gòu)運(yùn)行更加可靠。
【附圖說明】
[0010]圖1:本實用新型實施例壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2:球形壓縮機(jī)殼體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3:圖2中A-A剖面圖；
[0013]圖4:轉(zhuǎn)盤主視圖；
[0014]圖5:轉(zhuǎn)盤右視圖；
[0015]圖6:轉(zhuǎn)盤俯視圖；
[0016]圖7:主軸支架結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖8:活塞主視圖；
[0018]圖9:活塞右視圖；
[0019]圖中:1-缸蓋;2-缸體;3-主軸支架;4-活塞;5-中心銷;6_轉(zhuǎn)盤;7_主軸;8_進(jìn)氣孔；9-排氣孔；10-進(jìn)氣通道；11-排氣通道；12-錐面內(nèi)齒環(huán)；13-轉(zhuǎn)盤軸；14-錐面外齒環(huán)；15-活塞軸;16-活塞銷孔;17-轉(zhuǎn)盤銷孔;18-活塞軸孔；
[0020]1000-V1 工作室；1001-V2 工作室。
【具體實施方式】
[0021 ]如圖1、圖2所不，球形壓縮機(jī)包括缸蓋1、缸體2、王軸支架3、活塞4、中心銷5、轉(zhuǎn)盤6等，缸蓋1、缸體2、主軸支架3依次通過連接螺釘相連形成球形壓縮機(jī)的機(jī)殼;缸蓋I和缸體2具有半球形內(nèi)表面，通過連接螺釘連接形成球形壓縮機(jī)的球形內(nèi)腔。
[0022]在如圖8、圖9所示，活塞4具有球形頂面、球形頂面中央有一活塞軸15、兩個成一定角度的側(cè)面和在活塞4兩側(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，在活塞銷座半圓柱的軸線方向上有貫通的活塞銷孔16。
[0023]如圖4到圖6所示，轉(zhuǎn)盤2的上部和下端面之間的外周面為轉(zhuǎn)盤球面，在轉(zhuǎn)盤球面的下端形成一凹形空腔，轉(zhuǎn)盤軸13沉于凹形空腔中，在轉(zhuǎn)盤6的凹形空腔的下端設(shè)置有錐面內(nèi)齒環(huán)12;在轉(zhuǎn)盤6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，轉(zhuǎn)盤銷座的中部為凸起的半圓柱，在半圓柱的軸線方向上有貫通的轉(zhuǎn)盤銷孔17;轉(zhuǎn)盤銷座兩端的半圓柱凹槽與活塞銷座兩端的形成半圓柱相配，轉(zhuǎn)盤銷座中部凸起的半圓柱與活塞銷座中部凹槽相配，活塞銷孔16與轉(zhuǎn)盤銷孔17相配。
[0024]如圖2所示，缸蓋I上設(shè)有的活塞軸孔18，活塞軸15的軸徑大小與活塞軸孔16相配，活塞軸15插入缸蓋I上活塞軸孔16中形成密封轉(zhuǎn)動配合，活塞4可繞活塞軸15的軸線在球形內(nèi)腔中自由轉(zhuǎn)動，活塞4的球形頂面與缸蓋I的半球形內(nèi)腔具有相同的球心并與缸蓋I的內(nèi)球面形成密封動配合。
[0025]中心銷5插入活塞4的活塞銷孔16和轉(zhuǎn)盤6的轉(zhuǎn)盤銷孔17中形成柱面鉸鏈，活塞4與轉(zhuǎn)盤6通過柱面鉸鏈形成密封動連接，并把轉(zhuǎn)盤6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1001和V2工作室1002。
[0026]缸體2和缸蓋I構(gòu)成的球形內(nèi)腔與活塞球形頂面、轉(zhuǎn)盤球面具有相同的球心，活塞球形頂面、轉(zhuǎn)盤球面緊貼球形內(nèi)腔形成密封動配合;上述活塞軸15和轉(zhuǎn)盤軸13及主軸7的軸線都通過缸體2和缸蓋I構(gòu)成的球形內(nèi)腔的球心，并且活塞軸15和轉(zhuǎn)盤軸13的軸線與主軸7的軸線形成相同的夾角α;
[0027]如圖1所示，主軸7的上端設(shè)置有與轉(zhuǎn)盤軸13相配的偏心軸孔，偏心軸孔的軸線通過缸體2和缸蓋I所形成的球形內(nèi)腔的球心，而且偏心軸孔的軸線與主軸7的軸線夾角與活塞軸15的軸線與主軸7的軸線的夾角相同；主軸7的上端位于轉(zhuǎn)盤6下部的凹形空腔內(nèi)，轉(zhuǎn)盤軸13插入主軸7的偏心軸孔中，轉(zhuǎn)盤軸13的軸線與偏心軸孔的軸線重合;主軸7的下端從主軸支架3的中心孔伸出后與動力機(jī)構(gòu)相連，為壓縮機(jī)變?nèi)萏峁﹦恿?，主軸支架3為主軸7的旋轉(zhuǎn)提供支撐。在主軸支架3的上端設(shè)置有與轉(zhuǎn)盤6下部的錐面內(nèi)齒環(huán)12相嚙合的錐面外齒環(huán)14，錐面內(nèi)齒環(huán)12的節(jié)圓平面與轉(zhuǎn)盤軸13的軸線成一定角度，錐面外齒環(huán)14的節(jié)圓平面垂直于主軸7的軸線。
[0028]根據(jù)球形壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)，主軸7每旋轉(zhuǎn)720度，活塞4和轉(zhuǎn)盤6分別繞各自軸線旋轉(zhuǎn)360度，活塞4的運(yùn)動是唯一的繞活塞軸15的軸線的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤6的運(yùn)動是由兩種運(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內(nèi)腔的球心，并在以球形內(nèi)腔的球心為頂點(diǎn)、錐角為2α、軸線與主軸7的軸線重合的虛擬錐體表面周向移動(即轉(zhuǎn)盤6的軸線掃過上述錐體的錐面)，轉(zhuǎn)盤沿所述錐面移動的周期與主軸7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4和轉(zhuǎn)盤6有一周期性的相對擺動，擺動的周期為主軸7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1001和V2工作室1002。
[0029]主軸7轉(zhuǎn)動時驅(qū)動轉(zhuǎn)盤6和活塞4運(yùn)動，錐面外齒環(huán)14設(shè)置在轉(zhuǎn)盤支架3上作為靜止件，錐面內(nèi)齒環(huán)12設(shè)置在轉(zhuǎn)盤6上隨同轉(zhuǎn)盤6轉(zhuǎn)動，錐面內(nèi)齒環(huán)12繞錐面外齒環(huán)14轉(zhuǎn)動并始終保持嚙合;錐面內(nèi)齒環(huán)12和錐面外齒環(huán)14的設(shè)置要求是要保證主軸7帶動活塞4和轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動過程中，錐面外齒環(huán)14和錐面內(nèi)齒環(huán)12要始終保持嚙合，由于主軸7每轉(zhuǎn)動2周轉(zhuǎn)盤6轉(zhuǎn)動I周，所以設(shè)置在轉(zhuǎn)盤6上的錐面內(nèi)齒環(huán)12的節(jié)圓直徑是設(shè)置在主軸支架3上的錐面外齒環(huán)14節(jié)圓直徑的2倍，錐面外齒環(huán)14與錐面內(nèi)齒環(huán)12的齒形結(jié)構(gòu)為相配的錐面斜齒輪，錐面內(nèi)齒環(huán)12的齒數(shù)是錐面外齒環(huán)14的齒數(shù)的2倍。
[0030]如圖2、圖3所示，在缸蓋I的內(nèi)球面上設(shè)置有進(jìn)氣通道10和排氣通道11，進(jìn)氣通道10與缸蓋I上連通缸外的進(jìn)氣孔8連通，在進(jìn)氣孔8上設(shè)置有內(nèi)螺紋，通過螺紋與進(jìn)口管連接;排氣通道11通過缸蓋I上連通缸外的排氣孔9連通，在排氣孔9上設(shè)置有內(nèi)螺紋，通過螺紋與排口管連接;利用活塞4的旋轉(zhuǎn)以及活塞4的球形表面與缸蓋I的半球形內(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Vl工作室1001和V2工作室1002與進(jìn)氣通道10和排氣通道11的通斷實現(xiàn)進(jìn)氣和排氣控制。
[0031]本實用新型球形壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子防卡死機(jī)構(gòu)的工作過程是:當(dāng)動力輸入機(jī)構(gòu)帶動主軸7旋轉(zhuǎn)，主軸7通過偏心斜孔和轉(zhuǎn)盤軸13驅(qū)動活塞4和轉(zhuǎn)盤6繞各自軸線轉(zhuǎn)動的同時，轉(zhuǎn)盤6上的錐面內(nèi)齒環(huán)12與主軸支架3上的錐面外齒環(huán)14相嚙合，錐面內(nèi)齒環(huán)12繞錐面外齒環(huán)14的齒環(huán)節(jié)圓曲線運(yùn)動;在轉(zhuǎn)盤軸13的軸線和活塞軸15的軸線線重合時即在機(jī)構(gòu)運(yùn)動死點(diǎn)位置時，雖然主軸7作用在轉(zhuǎn)盤6上使活塞4繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的分力為零，但由于轉(zhuǎn)盤6上的錐面內(nèi)齒環(huán)12與主軸支架3上錐面外齒環(huán)14仍處于嚙合狀態(tài)，在轉(zhuǎn)盤6上形成以錐面內(nèi)齒環(huán)12和錐面外齒環(huán)14的齒嚙合點(diǎn)為支撐的使活塞4繞自身軸線轉(zhuǎn)動的力矩，所以活塞4及轉(zhuǎn)盤6仍然可以繼續(xù)繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)無死點(diǎn)運(yùn)行。
[0032]本實用新型所述球形壓縮機(jī)防卡死動力機(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)。
【主權(quán)項】
1.一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)，其特征是:在轉(zhuǎn)盤(6)的轉(zhuǎn)盤球面的下端形成一凹形空腔，轉(zhuǎn)盤軸(13)沉于凹形空腔中，主軸(7)的上端置于所述凹形空腔中，主軸(7)的偏心斜孔與轉(zhuǎn)盤軸(13)相配，轉(zhuǎn)盤軸(13)插入主軸(7)上端的偏心軸孔中，通過主軸(7)的旋轉(zhuǎn)給轉(zhuǎn)盤(6)的旋轉(zhuǎn)提供動力;在轉(zhuǎn)盤(6)的凹形空腔的下端設(shè)置有錐面內(nèi)齒環(huán)(12)，在主軸支架(3)的上端設(shè)置有與錐面內(nèi)齒環(huán)(12)相嚙合的錐面外齒環(huán)(14)，錐面外齒環(huán)(14)的節(jié)圓平面垂直于主軸(7)的軸線，在主軸(7)轉(zhuǎn)動過程中，錐面外齒環(huán)(14)與錐面內(nèi)齒環(huán)(12)始終處于相嚙合的位置，錐面內(nèi)齒環(huán)(12)的節(jié)圓直徑是錐面外齒環(huán)(14)節(jié)圓直徑的2倍，錐面內(nèi)齒環(huán)(12)的齒數(shù)是錐面外齒環(huán)(14)齒數(shù)的2倍。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形壓縮機(jī)齒輪過死點(diǎn)機(jī)構(gòu)，其特征是:錐面外齒環(huán)(14)與錐面內(nèi)齒環(huán)(12)的齒形結(jié)構(gòu)為相配的錐面斜齒輪。
【文檔編號】F04C21/00GK205559283SQ201620361957
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】王陸, 王陸一
【申請人】無錫博泰微流體技術(shù)有限公司