專利名稱：活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的無(wú)余隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的技術(shù)，尤其是涉及了實(shí)現(xiàn)它的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)的加工工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前問(wèn)世的壓縮機(jī)品種中的絕大多數(shù)都是常規(guī)的由曲軸驅(qū)動(dòng)的活塞式壓縮機(jī)，它具有制造簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，對(duì)材質(zhì)要求不高等其它品種壓縮機(jī)無(wú)法與之相比的綜合特點(diǎn)，這是它問(wèn)世以來(lái)經(jīng)久不衰的主要原因。上述壓縮機(jī)由于受到難以逾越的“余隙”瓶頸問(wèn)題的制約，它的理論排氣效率無(wú)法達(dá)到100%，這就使得它的理論工作壓縮比是相當(dāng)有限的。一通常設(shè)計(jì)的-級(jí)壓縮比應(yīng)該小于“10”才會(huì)產(chǎn)生具有實(shí)際意義的排氣效率。一因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“容積”效率是個(gè)必須考慮的瓶頸問(wèn)題。正式由于現(xiàn)有機(jī)型的這個(gè)制約工作壓縮比的難以逾越的“余隙”瓶頸問(wèn)題，人們又開發(fā)了其他多種不同工作原理的壓縮機(jī)，期望能夠減小上述的“余隙”，提高壓縮機(jī)的排氣效率或工作壓縮比，然而，只有回旋式壓縮機(jī)能夠做到“無(wú)余隙”，然而，它的制造難度相當(dāng)高，目前無(wú)法指望它制成其“性價(jià)比”能夠被人們接受的哪怕壓縮比稍高一些的機(jī)型，例如 單機(jī)壓縮達(dá)到“25 1”?！匦綁嚎s機(jī)通常僅僅適用于與現(xiàn)有技術(shù)機(jī)型中常用的低工作壓縮比的工況，例如工作壓縮比月為“4 1”左右。“發(fā)明專利”技術(shù)(ZL200410030658. 3)從結(jié)構(gòu)原理的角度提出了活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)形式，成功地對(duì)上述有“余隙”的瓶頸問(wèn)題進(jìn)行了挑戰(zhàn)，由于它的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)形式的理論排氣效率能夠達(dá)到100%的工作效率，這就為它最終能夠方便地制造出等于或遠(yuǎn)高于上述“25 1”的工作壓縮比機(jī)型創(chuàng)造了條件。接下來(lái)的問(wèn)題是如何對(duì)上述這種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)形式的機(jī)型對(duì)其關(guān)鍵部位進(jìn)行最佳的確保其能夠?qū)崿F(xiàn)上述“無(wú)余隙”的金加工工藝設(shè)計(jì)以及最佳結(jié)構(gòu)形式的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之目的就是為了解決上述金加工的加工工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題。本發(fā)明的關(guān)鍵在于對(duì)于上述“發(fā)明專利”技術(shù)(ZL200410030658. 3)在“無(wú)余隙”活塞往復(fù)運(yùn)行的機(jī)型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)提出對(duì)其關(guān)鍵部位的最佳加工工藝以及采用的最佳結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明的特點(diǎn)由于提出對(duì)上述機(jī)型關(guān)鍵部位的最佳加工工藝以及采用的最佳結(jié)構(gòu)形式，這就為確保實(shí)現(xiàn)上述“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)的機(jī)型創(chuàng)造了條件。


圖1示意了本發(fā)明在臥式曲軸驅(qū)動(dòng)型大功率活塞式壓縮機(jī)中的實(shí)施例。
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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(duì)位置。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(duì)位置。圖4示意了一種能夠?qū)崿F(xiàn)“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)而實(shí)用的整體型吸氣閥塊的實(shí)施例。圖5是圖4的仰視圖。圖6示意了一種能夠?qū)崿F(xiàn)“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)而實(shí)用的分體型吸氣閥塊的實(shí)施例。H:高壓區(qū)；W:低壓區(qū)；P:活塞頂部的吸氣孔；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；V 倒錐形閥蓋；H 閥柱體；W 限位裝置；H-a —對(duì)對(duì)稱的彈性支撐臂；W-a —對(duì)對(duì)稱的限位底腳；L 自然狀態(tài)下對(duì)稱的一對(duì)限位底腳之間的間距；R 諧振輔助彈簧；H-b 長(zhǎng)閥柱體； W-b 限位用途的常規(guī)軸用環(huán)形卡簧；Q 環(huán)形卡槽。
具體實(shí)施例方式圖1、圖2與圖3重點(diǎn)示意了上述“發(fā)明專利”技術(shù)(ZL200410030658. 3)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”機(jī)型設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)概況。圖1重點(diǎn)示意了一種曲軸驅(qū)動(dòng)型壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)概況。由圖2所示，其中正在做壓縮排氣功的活塞5，在將已經(jīng)被壓縮成的高壓氣體全部擠入高壓區(qū)H后，它自己繼續(xù)頂著排氣閥片3沖出汽缸6，并進(jìn)入高壓區(qū)H。此時(shí)，其中的活塞5、錐形吸氣閥塊4與排氣閥片3之間的幾何空間(“余隙”)，無(wú)論從理論上，還是實(shí)際上講，都能夠讓它做到為“零”?；钊?沖出汽缸6的行程，通常可以控制在其有效吸氣行程長(zhǎng)度的十分之一左右或更小。由圖3所示，當(dāng)活塞5完全退進(jìn)汽缸6時(shí)，由彈簧2定位的排氣閥片3自然會(huì)讓它同時(shí)在高氣壓的驅(qū)動(dòng)下，將汽缸6頂部封閉住。這是，其中的活塞5自然轉(zhuǎn)換成做順流吸氣功的工作狀態(tài)，由于壓力差的作用，低壓區(qū)W中的氣體，正通過(guò)活塞頂部的吸氣孔P頂開原來(lái)封住它們的錐形吸氣閥塊4，進(jìn)入汽缸6中的吸氣沖程段，隨著活塞5做吸氣功的過(guò)程，最終將吸氣沖程段中的空間添滿。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，可以采用以下的技術(shù)在活塞5往復(fù)運(yùn)行的機(jī)型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)上滿足以下的二個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)置條件一 .活塞5的頂部外側(cè)配用控制吸氣孔P開啟與關(guān)閉的錐形吸氣閥塊4 ；二 .活塞5排氣運(yùn)行過(guò)程中能夠頂著排氣閥片3沖出汽缸6，并以此造成活塞5、 排氣閥片3與錐形吸氣閥塊4三者之間形成沒有幾何空間的“無(wú)余隙”接觸狀態(tài)。并且，構(gòu)成上述機(jī)型關(guān)鍵部位的機(jī)加工方法如下取由上述活塞往復(fù)式壓縮機(jī)工作壓縮比造成的高溫狀態(tài)所形成的溫度環(huán)境，—— 壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)形式的主要目的是大幅度地提高其工作壓縮比(高壓縮比必然會(huì)造成排氣溫升的提高——盡管通過(guò)類似內(nèi)燃機(jī)水冷的方式是可以完全按照人為意志制約住排氣的溫升)——讓處于密合狀態(tài)下的吸氣閥塊4和活塞5，同時(shí)進(jìn)行最后一道工序的頂部研磨，以確保吸氣閥塊4的頂部與活塞5的頂部在上述高溫環(huán)境下正好處于同一個(gè)平面?！龅呐艢忾y片3是通過(guò)彈簧2的彈壓定位在汽缸6的頂部位置彈簧2對(duì)排氣閥片3的定位作用主要是限制它過(guò)大地偏離汽缸6的中軸線，它的取材應(yīng)該能夠耐受上述高壓縮比所造成的并已經(jīng)限制住的溫升?！龅奈鼩忾y塊4取材的熱脹冷縮系數(shù)所造成的形體變化，應(yīng)該與活塞5頂部取材的熱脹冷縮系數(shù)所造成的形體變化達(dá)到相互吻合的要求吸氣閥塊4與活塞5 (主要是指活塞5頂部的取材)的取材可以相同，更可以不相同，然而，無(wú)論是相同或是不相同，都應(yīng)該使得吸氣閥塊4與活塞5在正常的高壓縮比情況下所造成的并已經(jīng)限制住的高溫度環(huán)境下能夠進(jìn)行正常的確保上述“無(wú)余隙”地工作，這起碼需要通過(guò)合理的共同研磨，即在上述高溫度環(huán)境下的共同研磨工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槲鼩忾y塊4在“熱漲”時(shí)它的錐形閥身外表面尺寸會(huì)脹大；而活塞5上與吸氣閥塊 4必須密合的錐形孔在“熱漲”時(shí)它的內(nèi)表面尺寸會(huì)縮小。——如果在常溫下共同研磨吸氣閥塊4與活塞5 二者的頂部，那么，在上述高溫環(huán)境下就很可能難以做到吸氣閥塊4與活塞 5 二者的密閉吻合，除非壓縮機(jī)工作在壓縮比不很高的情況下。通常情況下，壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)機(jī)型是為了大幅度地提高其工作壓縮比，即為了通過(guò)工程上的單級(jí)壓縮來(lái)取代現(xiàn)有技術(shù)中的多級(jí)壓縮過(guò)程，采用本發(fā)明的上述加工方法是可取的。如果，壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)機(jī)型僅僅是為了利用提高其排氣效率(“無(wú)余隙”機(jī)型的理論排氣效率為100%)，無(wú)需采用過(guò)高工作壓縮比的設(shè)計(jì)方案，那么，就可以無(wú)需考慮在上述高溫環(huán)境條件前提下進(jìn)行共同研磨的問(wèn)題了，然而，上述的共同研磨還是應(yīng)該考慮的?；钊鶑?fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的一種實(shí)用的整體型吸氣閥塊吸氣閥塊4在結(jié)構(gòu)上至少包括設(shè)置在活塞5頂部的倒錐形閥蓋V，以及連接該倒錐形閥蓋V錐形側(cè)的閥柱體H與連接該閥柱體H且位于活塞5內(nèi)頂部側(cè)的限位裝置W構(gòu)成； 倒錐形閥蓋V與設(shè)置在活塞5頂部的倒錐形閥孔處于密閉配合的狀態(tài)，閥柱體H與設(shè)置在活塞5內(nèi)頂部的直閥孔處于滑動(dòng)配合狀態(tài)；其特征在于，以下的結(jié)構(gòu)及其安裝方法吸氣閥塊4在結(jié)構(gòu)上的具體改造上述閥柱體H或閥柱體H的下部是由一對(duì)對(duì)稱的彈性支撐臂H-a來(lái)取代的，并且，在該一對(duì)對(duì)稱的彈性支撐臂H-a上又分別設(shè)置了取代限位裝置W的一對(duì)對(duì)稱的限位底腳W-a，而且，該一對(duì)對(duì)稱的限位底腳W-a之間設(shè)置有間距L， 當(dāng)該一對(duì)限位底腳W-a被壓迫合攏之后就能夠穿過(guò)活塞5上的直閥孔并伸出活塞W的內(nèi)頂部，再者，至少包括構(gòu)成吸氣閥塊4的上述倒錐形閥蓋V、彈性支撐臂H-a、限位底腳W-a三者是采用了一次性整體成型工藝制成的整體型部件；安裝方法只要將設(shè)置有倒錐形閥蓋V的上述構(gòu)成吸氣閥塊4限位底腳W-a的一端從活塞5頂部壓入直閥孔，直到一對(duì)限位底腳W-a伸出活塞5下頂部并依靠一對(duì)彈性支撐臂H-a的彈性使得該一對(duì)限位底腳W-a張開復(fù)位至間距L。上述整體型吸氣閥塊也可以由分體型吸氣閥塊的來(lái)替換，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的分體型吸氣閥塊的結(jié)構(gòu)形式以及安裝方法的其特征在于吸氣閥塊4中的限位裝置W能夠利用限位用途的常規(guī)軸用環(huán)形卡簧W_b來(lái)取代， 只要將該環(huán)形卡簧w-b安裝定位在長(zhǎng)閥柱體H-b尾端伸出在活塞5下頂部尾端位置上的環(huán)形卡槽Q中即可。分體型吸氣閥塊的結(jié)構(gòu)稍許比上述整體型吸氣閥塊復(fù)雜一些，但是，它對(duì)于材料的要求較低，因此，也是一個(gè)可以考慮取用的方案。
說(shuō)明一點(diǎn)過(guò)高的工作壓縮比，肯定會(huì)造成過(guò)高的溫升，但是，最終總是可以通過(guò)采用如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的強(qiáng)制水冷方式將該由于高壓燃?xì)狻氨ā痹斐傻臏厣拗谱〉?，然而，鑒于本發(fā)明機(jī)型的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)的要求，本發(fā)明的吸氣閥結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的加工過(guò)程是有必要按照本發(fā)明所指的特殊要求實(shí)施的。
權(quán)利要求
1.一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在活塞(5)往復(fù)運(yùn)行的機(jī)型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)上滿足以下的二個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)置條件一.活塞(5)的頂部外側(cè)配用控制吸氣孔(P)開啟與關(guān)閉的錐形吸氣閥塊⑷；二.活塞(5)排氣運(yùn)行過(guò)程中能夠頂著排氣閥片(3)沖出汽缸(6)，并以此造成活塞 (5)、排氣閥片(3)與錐形吸氣閥塊⑷三者之間形成沒有幾何空間的“無(wú)余隙”接觸狀態(tài)。并且，構(gòu)成上述機(jī)型關(guān)鍵部位的機(jī)加工方法如下取由上述活塞往復(fù)式壓縮機(jī)工作壓縮比造成的高溫狀態(tài)所形成的溫度環(huán)境，讓處于密合狀態(tài)下的吸氣閥塊(4)和活塞(5)，同時(shí)進(jìn)行最后一道工序的頂部研磨，以確保吸氣閥塊的頂部與活塞(5)的頂部在上述高溫環(huán)境下正好處于同一個(gè)平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種“無(wú)余隙”型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于所述的排氣閥片( 是通過(guò)彈簧O)的彈壓定位在汽缸(6)的頂部位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種“無(wú)余隙”型活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其特征在于所述的吸氣閥塊(4)取材的熱脹冷縮系數(shù)所造成的形體變化，應(yīng)該與活塞(5)頂部取材的熱脹冷縮系數(shù)所造成的形體變化達(dá)到相互吻合的要求。
4.一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的整體型吸氣閥塊，吸氣閥塊(4)在結(jié)構(gòu)上至少包括設(shè)置在活塞(5)頂部的倒錐形閥蓋(V)，以及連接該倒錐形閥蓋(V)錐形側(cè)的閥柱體(H)與連接該閥柱體(H)且位于活塞(5)內(nèi)頂部側(cè)的限位裝置(W)構(gòu)成；倒錐形閥蓋(P)與設(shè)置在活塞( 頂部的倒錐形閥孔處于密閉配合的狀態(tài)， 閥柱體(H)與設(shè)置在活塞(5)內(nèi)頂部的直閥孔處于滑動(dòng)配合狀態(tài)；其特征在于吸氣閥塊(4)在結(jié)構(gòu)上的具體改造上述閥柱體(H)或閥柱體(H)的下部是由一對(duì)對(duì)稱的彈性支撐臂(H-a)來(lái)取代的，并且，在該一對(duì)對(duì)稱的彈性支撐臂(H-a)上又分別設(shè)置了取代限位裝置(W)的一對(duì)對(duì)稱的限位底腳(W-a)，而且，該一對(duì)對(duì)稱的限位底腳(W-a)之間設(shè)置有間距(L)，當(dāng)該一對(duì)限位底腳(W-a)被壓迫合攏之后就能夠穿過(guò)活塞( 上的直閥孔并伸出活塞(W)的內(nèi)頂部，再者，至少包括構(gòu)成吸氣閥塊(4)的上述倒錐形閥蓋(V)、彈性支撐臂(H-a)、限位底腳(W-a)三者是采用了一次性整體成型工藝制成的整體型部件；安裝方法只要將設(shè)置有倒錐形閥蓋(V)的上述構(gòu)成吸氣閥塊限位底腳(W-a)的一端從活塞( 頂部壓入直閥孔，直到一對(duì)限位底腳(W-a)伸出活塞(5)下頂部并依靠一對(duì)彈性支撐臂(H-a)的彈性使得該一對(duì)限位底腳(W-a)張開復(fù)位至間距(L)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的分體型吸氣閥塊，其特征在于吸氣閥塊中的限位裝置(W)能夠利用限位用途的常規(guī)軸用環(huán)形卡簧(W-b)來(lái)取代，只要將該環(huán)形卡簧(W-b)安裝定位在長(zhǎng)閥柱體(H-b)尾端伸出在活塞(5)下頂部尾端位置上的環(huán)形卡槽(Q)中即可。
全文摘要
一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是在世界產(chǎn)銷量最大的傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，讓活塞(5)排氣運(yùn)行過(guò)程中能夠頂著排氣閥片(3)沖出汽缸(6)，并以此造成活塞(5)、排氣閥片(3)與錐形吸氣閥塊(4)三者之間形成沒有任何幾何空間的“無(wú)余隙”接觸狀態(tài)。并能夠以此特征，為大幅度提高該壓縮機(jī)機(jī)型的工作壓縮比或排氣效率創(chuàng)造了條件。為了讓活塞往復(fù)式“無(wú)余隙”結(jié)構(gòu)的機(jī)型以嶄新的結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)，成為各種機(jī)型中“性價(jià)比”最高的機(jī)型，這里，重點(diǎn)提出了對(duì)其關(guān)鍵部位的最佳加工工藝以及采用的最佳結(jié)構(gòu)形式又提出了僅供參考的設(shè)計(jì)方案，即吸氣閥塊(4)與活塞(5)的合體加工工藝以及吸氣閥塊(4)采用的結(jié)構(gòu)形式。
文檔編號(hào)F04B39/10GK102235343SQ20101015654
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者梁嘉麟 申請(qǐng)人:梁嘉麟