專利名稱：一種十字交叉環(huán)形壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于壓縮機技術領域，特別是涉及一種十字交叉環(huán)形壓縮機。
背景技術：
壓縮機是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種耗功率的流體機械，廣泛應用于需要氣體壓縮和驅(qū)動的場合，如蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)。也可應用于其它流體泵送或流體振蕩的場合，如回熱式制冷系統(tǒng)以及其它流體壓縮驅(qū)動系統(tǒng)。壓縮工質(zhì)不限于是氣體，也可以是液體。往復式壓縮機歷史悠久，至今仍在廣泛應用。圖I為一種常用往復壓縮機剖面圖， 它主要由電機定子001、轉(zhuǎn)子002、壓縮機缸體003、活塞004、曲軸005、連桿006等組成。首先是將電機定子001形成旋轉(zhuǎn)的磁場，與轉(zhuǎn)子002相互作用，拖動轉(zhuǎn)子002作旋轉(zhuǎn)運動。曲柄005和連桿006將電機旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成活塞004的往復運動，由活塞004的位移改變?nèi)萸惑w積進行壓縮。這種壓縮機必須有一套將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊本€往復運動的轉(zhuǎn)換機構(gòu)。通過對這類壓縮機的動力學分析(以曲柄連桿機構(gòu)為例)可見作用在曲柄連桿機構(gòu)上的力主要有三種一慣性力、氣體力(負載)、摩擦力。慣性力又分為活塞往復運動所產(chǎn)生的慣性力、曲柄不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力、連桿運動所產(chǎn)的慣性力；壓縮機的摩擦功率包括往復摩擦功率、旋轉(zhuǎn)摩擦功率。其中曲柄不平衡旋轉(zhuǎn)質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力、連桿運動所產(chǎn)生的慣性力以及旋轉(zhuǎn)摩擦功率項都是因為使用旋轉(zhuǎn)式電動機而直接帶來能量損失的項目，而往復摩擦功率的損失則很大程度上是由曲柄造成的活塞所受到的徑向力引起的?？傊@種機器總體體積龐大、傳動效率低、噪聲大、磨損厲害、壽命短，因此活塞式制冷壓縮機具有很大大的改善潛力。圖2為一種環(huán)形壓縮機剖面圖。這種環(huán)形壓縮機由環(huán)形腔011，螺旋形的線圈012，兩個滑塊0131、0132進排氣孔0141、0142，構(gòu)成。在一個滑塊運動過程中，另外一個滑塊固定在腔體011內(nèi)排氣孔0141、0142中間。兩個滑塊通過彈性碰撞交換動量，使運動的滑塊靜止，靜止的滑塊運動。在兩個滑塊接近的過程中實現(xiàn)對氣體的壓縮，在分離的過程實現(xiàn)吸氣。其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低。但通過彈性碰撞交換滑塊運動狀況，難以保證定位可靠性。頻繁碰撞會導致噪聲，材料疲勞，并消耗動能降低能效。該結(jié)構(gòu)未考慮氣體力對靜止滑塊的作用，實際上高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓差會導致靜止滑塊受到單向的推力難以保持靜止。另外該結(jié)構(gòu)未給出可操作的驅(qū)動方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提出了一種十字交叉環(huán)形壓縮機，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運行可靠，具有優(yōu)良的變頻特性、高效率和低振動的特點。一種十字交叉環(huán)形壓縮機，包括第一和第二兩個相正交的環(huán)形腔體和兩滑塊；在兩環(huán)形腔體正交的同一側(cè)，每一環(huán)形腔體的腔壁上以該相交側(cè)為中心左右對稱開有進氣口和出氣口 ；兩滑塊分別位于一環(huán)形腔體內(nèi)，在外力驅(qū)動下沿環(huán)形腔體內(nèi)壁滑動；
第一環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊在靠近其所在腔體內(nèi)的進氣口的滑動過程中，第二環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊經(jīng)過所在腔體的進氣口和出氣口之間的兩環(huán)相交處，此時第二環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊作為閥門，第一環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊作為活塞，第一環(huán)形腔體內(nèi)在活塞與閥門之間具有排氣口的腔體部分構(gòu)成壓縮腔。進一步地，所述滑塊與環(huán)形腔體內(nèi)壁緊貼。進一步地，所述滑塊的長度為環(huán)形腔長度的一半。進一步地，所述環(huán)形腔體外側(cè)排列有永磁體序列，所述滑塊上纏有線圈；或所述環(huán)形腔體外側(cè)設置線圈，所述滑塊上安裝有永磁體序列。 進一步地，所述環(huán)形腔體內(nèi)安裝滑動軸承。
本發(fā)明的技術效果體現(xiàn)在I、驅(qū)動部件與活塞構(gòu)成一體，無需運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了能量傳遞損耗。2、可以通過控制運動部件(滑塊)的速度控制壓縮機的工作頻率，具有較寬的操作帶寬，具有優(yōu)良的變頻特性。若采用直線電機驅(qū)動，則電機經(jīng)歷相對穩(wěn)定的電磁過程，電磁驅(qū)動力恒定，電磁性能得到改善，有利于提高機電轉(zhuǎn)換效率。3、通過相同的運動部件運動相位的調(diào)節(jié)實現(xiàn)壓縮腔和吸氣腔的動態(tài)分割，取消附加部件緊湊高效。4、通過對進排氣口的不同的連接容易實現(xiàn)多級壓縮。


圖I為一種現(xiàn)有往復式蒸汽壓縮機截面示意圖；圖2為一種現(xiàn)有環(huán)形壓縮機剖面圖；圖3為本發(fā)明十字交叉環(huán)形壓縮機其中一個環(huán)形腔結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明十字交叉環(huán)形壓縮機整體結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。參看圖3，十字交叉環(huán)形壓縮機的一個環(huán)，具有空腔11?？涨?1截面為正方形?？涨簧暇哂虚_口 101和102為空腔11與空腔21的接口。在開口 101左右的空腔11壁面上有排氣口 131和進氣口 132?；瑝K12位于腔體11中，并可沿著空腔11內(nèi)壁全周滑動。如圖4所示，十字交叉環(huán)形壓縮機由兩個圖3所示環(huán)形腔體正交組合而成。環(huán)形腔體11需要有足有的機械度(例如不銹鋼)，優(yōu)選非導磁、非導電材料(例如玻璃鋼)，使之承受壓力差時不發(fā)生塑性變形。腔體11內(nèi)表面需要有足夠的表面精度，以減小摩擦阻力，必要時需要加裝滑動軸承?；瑝K12、22的長度接近或等于環(huán)形腔長度11、21的一半，便于滑塊運動控制。在腔體11外側(cè)排列永磁體序列，滑塊12上具有線圈，并可以通過一定方式使線圈通電，則滑塊12上會被施加電磁驅(qū)動力，使滑塊在腔體內(nèi)滑動?；蛘咴谇惑w11外側(cè)設置線圈，而將永磁體序列安裝在滑塊12上，也可構(gòu)成另外一種電磁驅(qū)動結(jié)構(gòu)。通過如下控制方式控制兩個滑塊的運動位置
在滑塊12靠近進氣口 132的運動過程中，滑塊22經(jīng)過排氣口 231和吸氣口 232之間的兩環(huán)相交處，此時滑塊22封閉環(huán)形腔體11起閥門的作用，滑塊12相當于活塞，活塞與閥門之間具有排氣口 131的腔體部分作為壓縮腔，其內(nèi)部氣體被壓縮經(jīng)過排氣口 131排出，同時活塞與閥門之間具有進氣口 132的腔體部分通過進氣口 132吸入氣體。兩滑塊繼續(xù)移動，滑塊22離開進氣口 232，滑塊12經(jīng)過排氣口 131和進氣口 132之間的第一兩環(huán)相交處，此時滑塊12封閉環(huán)形腔體11起到閥門的作用，滑塊22相當于活塞，活塞與閥門之間具有排氣口 231的的氣體被壓縮經(jīng)過排氣口 231排出，同時活塞與閥門之間具有進氣口 232的腔體部分通過進氣口 232吸入氣體。兩滑塊繼續(xù)移動，重復執(zhí)行前述的壓縮、排 氣和吸氣過程?；瑝K12、22沿腔體11、21壁面滑動方向在兩個可選方向均可。因此相應的排氣口和吸氣口的功能在不同滑動方向時會調(diào)換?；瑝K12、22受到非接觸力的驅(qū)使，例如電磁力。對于圖4所示的十字交叉環(huán)形壓縮機，滑塊運動一周，經(jīng)歷一次壓縮吸氣過程。一種情況下，環(huán)形壓縮機用于驅(qū)動蒸汽循環(huán)制冷系統(tǒng)，吸氣口 132、232與外部吸氣腔相連，排氣口 131、231與外部排氣腔相連。對于圖4所示的十字交叉環(huán)形壓縮機，滑塊運動一周，經(jīng)歷一次壓縮吸氣過程。一種情況下，環(huán)形壓縮機用于斯特林制冷系統(tǒng)，吸氣口 132與排氣口 231或者吸氣口 232與排氣口 131與外界工作腔體相連，可在外界腔體內(nèi)形成接近正弦的波動壓力。本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種十字交叉環(huán)形壓縮機，其特征在于，包括第一和第二兩個相正交的環(huán)形腔體和兩滑塊；在兩環(huán)形腔體正交的同一側(cè)，每一環(huán)形腔體的腔壁上以該相交側(cè)為中心左右對稱開有進氣口和出氣口 ；兩滑塊分別位于一環(huán)形腔體內(nèi)，在外力驅(qū)動下沿環(huán)形腔體內(nèi)壁滑動； 第一環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊在靠近其所在腔體內(nèi)的進氣口的滑動過程中，第二環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊經(jīng)過所在腔體的進氣口和出氣口之間的兩環(huán)相交處，此時第二環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊作為閥門，第一環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊作為活塞，第一環(huán)形腔體內(nèi)在活塞與閥門之間具有排氣口的腔體部分構(gòu)成壓縮腔。
2.如權(quán)利要求I所述的十字交叉環(huán)形壓縮機，其特征在于，所述滑塊與環(huán)形腔體內(nèi)壁緊貼。
3.如權(quán)利要求I所述的十字交叉環(huán)形壓縮機，其特征在于，所述滑塊的長度為環(huán)形腔長度的一半。
4.如權(quán)利要求I所述的十字交叉環(huán)形壓縮機，其特征在于，所述環(huán)形腔體外側(cè)排列有永磁體序列，所述滑塊上纏有線圈。
5.如權(quán)利要求I所述的十字交叉環(huán)形壓縮機，其特征在于，所述環(huán)形腔體外側(cè)設置線圈，所述滑塊上安裝有永磁體序列。
6.如權(quán)利要求I至5任意一項所述的十字交叉環(huán)形壓縮機，其特征在于，所述環(huán)形腔體內(nèi)安裝滑動軸承。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種十字交叉環(huán)形壓縮機，包括兩個相正交的環(huán)形腔體和兩滑塊；在兩環(huán)形腔體正交的同一側(cè)，每一環(huán)形腔體的腔壁上以該相交側(cè)為中心左右對稱開有進氣口和出氣口；兩滑塊分別位于一環(huán)形腔體內(nèi)；第一環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊在靠近所在腔體內(nèi)的進氣口的滑動過程中，第二環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊經(jīng)過所在腔體的進氣口和出氣口之間的兩環(huán)相交處，此時第二環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊作為閥門，第一環(huán)形腔體內(nèi)的滑塊作為活塞，第一環(huán)形腔體內(nèi)在活塞與閥門之間具有排氣口的腔體部分構(gòu)成壓縮腔。本發(fā)明節(jié)能高效，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，具有優(yōu)良的變頻特性、高效率和低振動的特點。
文檔編號F04B39/00GK102953960SQ201210431778
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者李奎, 張曉青, 陳煥新 申請人:華中科技大學