采用非金屬活塞環(huán)的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的技術(shù)，尤其涉及了采用無端隙非金屬活塞環(huán)的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前問世的壓縮機(jī)品種中的大多數(shù)都是常規(guī)的由曲軸驅(qū)動的活塞式壓縮機(jī)，它具有:制造簡單，使用壽命長，對材質(zhì)要求不高等其它品種壓縮機(jī)無法與之相比的綜合特點(diǎn)，這是它問世以來經(jīng)久不衰的主要原因。
[0003]活塞往復(fù)式壓縮機(jī)與其他壓縮機(jī)一樣，由于在結(jié)構(gòu)上受到無法解決的“余隙”問題的困擾，因此它的排氣效率或/和壓縮比始終難以提高。一例如:當(dāng)壓縮比接近于“10”時(shí)，其排氣量將會減小到失去其工作意義的程度。
[0004]現(xiàn)有活塞往復(fù)式壓縮機(jī)中的“余隙”包括:活塞外頂部與氣缸內(nèi)頂部之間以及由于吸氣與排氣二者機(jī)構(gòu)必須存在的“余隙”，以及由于活塞環(huán)的存在而造成的余隙。
[0005]專利CN1680717A揭示了一種無活塞環(huán)的“無余隙”活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。
[0006]此外，JP8-9985B2公丌了一種無油活塞往復(fù)式壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)采用了包括諸如聚四氟乙烯(PTFE)或聚四氟乙烯樹脂的聚合物制成的活塞環(huán)，然而，在其結(jié)構(gòu)上，該活塞環(huán)的端隙存在任然是不可避免的，即C型活塞環(huán)的端部間隙任然是不可避免的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明之目的:
[0008]本發(fā)明之目的:就是為在理論排氣量達(dá)到100%的程度，而實(shí)際排氣量在任何工況條件下都非常接近于100%的金屬活塞環(huán)“全無余隙”壓縮機(jī)機(jī)型的一種在結(jié)構(gòu)與材料上的改進(jìn)。——達(dá)到其理論排氣量與實(shí)際排氣量都能夠達(dá)到100%的程度。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，擬采用以下的技術(shù):
[0010]本發(fā)明在活塞往復(fù)運(yùn)行的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其結(jié)構(gòu)與材料上再滿足以下a、b與c的三個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)置條件:
[0011]a.活塞的頂部外側(cè)配用控制吸氣孔開啟與關(guān)閉的錐形吸氣閥塊；
[0012]b.至少在與活塞的外側(cè)與頂部齊平位置上設(shè)置了其斷面為L型且無端隙的活塞環(huán)，并且，該活塞環(huán)是采用作為非金屬且可形變的耐油耐溫軟性高分子聚合物材料制成的。
[0013]c.活塞在向前壓縮排氣行程中，最后能夠頂開排氣閥片沖出汽缸，活塞在后退行程中，當(dāng)活塞欲完全退回到汽缸內(nèi)，即將與被氣缸阻擋在外的排氣閥片分離的時(shí)刻，將會造成活塞、排氣閥片、錐形吸氣閥塊、活塞環(huán)與汽缸五者之間形成沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。
[0014]一一排氣閥片是通過彈簧一類的彈性裝置定位在汽缸的頂部。
[0015]本發(fā)明的特點(diǎn):
[0016]由于本發(fā)明采用了其斷面為內(nèi)梯型且無端隙的作為非金屬且可形變的耐油耐溫軟性高分子聚合物材料制成的活塞環(huán)結(jié)構(gòu)，這就為讓活塞環(huán)可以方便地安裝定位(套進(jìn))在活塞上的專用環(huán)形槽上創(chuàng)造了條件；這就進(jìn)而為世界上歷史最悠久且“性價(jià)比”最高的活塞往復(fù)式機(jī)型又能夠以最完美的高效結(jié)構(gòu)形式問世又創(chuàng)造了條件。
【附圖說明】
[0017]圖1示意了本發(fā)明在臥式曲軸驅(qū)動型大功率活塞往復(fù)式壓縮機(jī)中的實(shí)施例。
[0018]圖2示意了圖1機(jī)型的活塞前進(jìn)(排氣)運(yùn)行時(shí)活塞、閥和汽缸的相對位置。
[0019]圖3示意了圖1機(jī)型的活塞后退(吸氣)運(yùn)行時(shí)活塞、閥和汽缸的相對位置。
[0020]
[0021]H:高壓區(qū)；W:低壓區(qū)；K:其斷面為內(nèi)梯型的活塞環(huán)；Ν:普通的矩形斷面常規(guī)活塞環(huán)；ρ:活塞頊部的吸氣孔；D:交流電機(jī)；1:缸蓋；2:彈簧；3:排氣閥片；4:錐形吸氣閥塊；5:活塞；6:汽缸；7:曲軸；8:連桿；9:機(jī)體；10:定位螺絲。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示意了一種曲軸驅(qū)動型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)“全無余隙”的結(jié)構(gòu)概況。
[0023]圖2示意了活塞5在向前的壓縮排氣行程時(shí)攜帶著活塞壞K 一起，項(xiàng)著排氣閥片3在汽缸6的洞口外部一起行進(jìn)的狀況。顯然:
[0024]A.在活塞5與排氣閥片3接觸之前，該二者之間就已經(jīng)在汽缸6中形成了將會緩解活塞5與排氣閥片3相互沖撞力度的高壓氣墊；
[0025]B.此時(shí)意味著:活塞5已經(jīng)將被壓縮成的高壓氣體全部擠入高壓區(qū)H ；
[0026]C.應(yīng)該在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上確保:活塞環(huán)K不能全部脫離(沖出)汽缸的洞口，否則，活塞環(huán)K就不可能被活塞5重新攜帶著返回汽缸6 了。此外，活塞5沖出汽缸6洞口的行程部分，可控制在其有效行程長度的十分之一左右或更小。
[0027]圖3示意了活塞5在后退的吸氣行程時(shí)通過其頂部的錐形吸氣閥塊4吸進(jìn)低壓氣體的狀態(tài)。顯然:
[0028]A.在結(jié)構(gòu)上采用順流式吸氣機(jī)構(gòu)最符合“全無余隙”的機(jī)型結(jié)構(gòu)要求。
[0029]B.當(dāng)活塞5處于后退行程的初始階段，即在活塞5完全退進(jìn)汽缸6的洞口之前，首先由較大直徑的排氣閥片3將較小口徑的汽缸6的洞口頂部封閉住，此刻必將形成:
[0030]活塞5 (包括位于其外緣的活塞環(huán)K)、錐形吸氣閥塊4、排氣閥片3與汽缸6之間“全無余隙”的狀態(tài)(就結(jié)構(gòu)理論而言)。一在此刻之后，就不會存在如現(xiàn)有技術(shù)中殘余高壓氣體的膨脹過程了，直接讓活塞5才進(jìn)入了具有實(shí)際吸氣意義的吸氣沖程階段，直到由吸進(jìn)的低壓氣體將氣缸6中活塞5至排氣閥片3之間的空間填滿為止。
[0031]綜上所述，從本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理上看，當(dāng)活塞5處于本發(fā)明的吸氣沖程但又尚未進(jìn)行吸氣時(shí)，即主要是在高氣壓的驅(qū)動下，讓排氣閥片3將汽缸6的洞口頂部封閉住的時(shí)刻:將會形成最關(guān)鍵的:活塞5、排氣閥片3、錐形吸氣閥塊4、活塞環(huán)K與汽缸6五者之間沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。
[0032]關(guān)于本發(fā)明高壓縮比機(jī)型的高壓溫升問題:
[0033]高壓縮比或特高壓縮比機(jī)型必然會面臨對于壓縮機(jī)來說的高溫升問題，這可以采用一般的風(fēng)冷方式來解決，也可以采用如汽車發(fā)動機(jī)(通過汽油高溫爆炸來驅(qū)動活塞的運(yùn)行)那樣的水冷方式來解決(屬于現(xiàn)有技術(shù)范疇)。一本發(fā)明可以設(shè)計(jì)出無限大的工作壓縮比機(jī)型，然而，絕大多數(shù)的使用情況所需要的壓縮比是有限的，甚至是很有限的，例如:將絕大多數(shù)需要的幾級壓縮的工程變?yōu)椴捎帽景l(fā)明的單機(jī)壓縮時(shí)，需要解決的高溫升問題就會簡單得多。
[0034]顯然:
[0035]“有余隙”活塞往復(fù)式壓縮機(jī)，其性價(jià)比已經(jīng)很高了，若實(shí)現(xiàn)了“全無余隙”結(jié)構(gòu)，其性價(jià)比就能更大幅度地攀升，就會讓新機(jī)型非但能夠成為傳統(tǒng)型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的換代產(chǎn)品，還很有可能成為其他工程領(lǐng)域中使用的各種類型壓縮機(jī)的換代產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用非金屬活塞環(huán)的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙結(jié)構(gòu)，在活塞(5)往復(fù)運(yùn)行的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其結(jié)構(gòu)與材料上再滿足以下a、b與c的三個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)置條件: a.活塞(5)的項(xiàng)部外側(cè)配用控制吸氣孔(P)丌啟與關(guān)閉的錐形吸氣閥塊⑷； b.至少在與活塞(5)的外側(cè)與頂部齊平位置上設(shè)置了其斷面為L型且無端隙的活塞環(huán)(K)，并且；該活塞環(huán)(K)是采用作為非金屬且可形變的耐油耐溫軟性高分子聚合物材料制成的。 c.活塞(5)在向前壓縮排氣行程中，最后能夠頂開排氣閥片(3)沖出汽缸￠)，活塞(5)在后退行程中，當(dāng)活塞(5)欲完全退回到汽缸￠)內(nèi)，即將與被氣缸￠)阻擋在外的排氣閥片⑶分離的時(shí)刻，將會形成活塞(5)、排氣閥片(3)、錐形吸氣閥塊(4)、活塞環(huán)⑷與汽缸(6)五者之間形成沒有幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于:所述的排氣閥片(3)是通過彈簧(2) —類的彈性裝置定位在汽缸￠)的頂部。
【專利摘要】一種采用非金屬活塞環(huán)的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的全無余隙結(jié)構(gòu)，是在消滅余隙方面對它進(jìn)行改進(jìn)而實(shí)實(shí)現(xiàn)的，從結(jié)構(gòu)原理的角度來看，在瞬間時(shí)刻可以消滅涉及：活塞(5)頂部空間的余隙、吸氣與排氣機(jī)構(gòu)中的余隙，以及通過活塞環(huán)(K)造成的余隙?！罱K讓活塞(5)、排氣閥片(3)、錐形吸氣閥塊(4)、活塞環(huán)(K)與汽缸(6)五者之間能夠形成沒有任何幾何空間的“全無余隙”接觸狀態(tài)。——讓世界上最傳統(tǒng)型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)以更加嶄新的面貌出現(xiàn)：為更大幅度提高該壓縮機(jī)機(jī)型的排氣效率(活塞的實(shí)際排氣量達(dá)到100％)或／和工作壓縮比，并成為活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的換代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件，甚至，鑒于其“性價(jià)比”的大幅度攀升，又為它有可能成為其他工程領(lǐng)域中使用的多種不同類別壓縮機(jī)的換代產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。
【IPC分類】F04B39/00
【公開號】CN104929898
【申請?zhí)枴緾N201410105451
【發(fā)明人】梁嘉麟
【申請人】梁嘉麟
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2014年3月18日