阅读说明：本技术 一种凸轮式往复压缩机构 (Cam type reciprocating compressor mechanism ) 是由 耿茂飞 王乐 邢志胜 毛京兵 张成彦 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于压缩机技术领域,具体涉及一种凸轮式往复压缩机构,包括由气缸、活塞、活塞杆组成的活塞组件,所述活塞杆连接在气缸内的活塞上并沿气缸的长度方向做往复运动,该机构还包括转动盘,所述转动盘的板面内设有轮廓为凸轮状的环形轨道槽,活塞杆的外端部连接至轨道槽中,当转动盘在动力源的驱动下转动时,活塞杆的外端部与轨道槽之间构成相对滑动或滚动,活塞杆推动活塞在气缸内做往复运动,避免了旋转惯性力的产生,使压缩机工作时更加平稳。(The invention belongs to the technical field of compressors, and particularly relates to a cam type reciprocating compression mechanism which comprises a piston assembly consisting of a cylinder, a piston and a piston rod, wherein the piston rod is connected to the piston in the cylinder and reciprocates along the length direction of the cylinder.)

一种凸轮式往复压缩机构

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种凸轮式往复压缩机构。

背景技术

活塞式压缩机广泛应用于石油化工、天然气、交通运输、医疗、纺织和食品工业，在国民经济的发展和社会生活水平的提高具有重要的地位。传统活塞式压缩机通过曲柄连杆机构，将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，曲柄销、曲柄等机构在旋转过程中，不平衡旋转质量会引起旋转惯性力，且转速越高，旋转惯性力越大，振动越大，而通过平衡块平衡偏心质量，又会增加系统能耗，降低效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凸轮式往复压缩机构，避免了旋转惯性力的产生，使压缩机工作时更加平稳。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种凸轮式往复压缩机构，包括由气缸、活塞、活塞杆组成的活塞组件，所述活塞杆连接在气缸内的活塞上并沿气缸的长度方向做往复运动，该机构还包括转动盘，所述转动盘的板面内设有轮廓为凸轮状的环形轨道槽，活塞杆的外端部连接至轨道槽中，当转动盘在动力源的驱动下转动时，活塞杆的外端部与轨道槽之间构成相对滑动或滚动，活塞杆推动活塞在气缸内做往复运动。

优选的，构成轨道槽轨迹的凸轮个数为多个，且各个凸轮关于转动盘的中心点呈中心对称，所述轨道槽中临近的两凸轮之间曲线圆滑过渡。

优选的，所述活塞组件沿轨道槽的周向成对设置多组，且各对活塞组件之间等距分布。

优选的，所述转动盘的边缘轮廓为与轨道槽的轨迹一致，其中心点位置连接驱动轴。

优选的，所述轨道槽的外线按照如下公式确定：

其中，ρ为轨道槽外线上任意一点与凸轮圆心的距离，为该点的极角，D为凸轮外圆直径，d为凸轮内圆直径，N为凸轮个数，x为轨道槽外线上任意一点的X坐标，y为轨道槽外线上任意一点的Y坐标。

优选的，所述轨道槽的内线、外线两者之间的距离与活塞杆外端部连接在轨道槽内的尺寸相适配。

优选的，所述活塞杆的外端部通过滑动块连接至轨道槽中，滑动块与轨道槽之间构成相对滑动或滚动。

优选的，所述活塞杆上套设有导向环，所述导向环上的通孔与活塞杆的直径相同，所述导向环与气缸之间保持相对静止状态。

优选的，所述轨道槽的槽口为收口状，且槽口指向活塞组件。

本发明的有益效果在于：

1)、活塞杆的外端部运动到轨道槽的远点时，活塞杆带动活塞处于最大收缩状态；当活塞杆的外端部运动到轨道槽的近点时，活塞杆带动活塞处于最大伸出状态，活塞杆带动活塞在气缸内做往复运动，实现对缸内气体的压缩，将本机构连接至压缩机中，取代传统活塞压缩机的曲柄连杆结构，消除了曲柄和曲柄销的旋转惯性力，减小了压缩机的振动，压缩机工作时更加平稳，使压缩机可以在更高的转速下运行，提高效率；

2)、轨道槽的凸轮个数为多个，则轨道槽随转动盘旋转一周，气缸就可以完整的进行多个往复往复运动，增大了压缩机的气量，使压缩机更加高效。轨道槽的凸轮个数根据压缩级数和气量灵活调整，使压缩机具有很强的适用性；

3)、成对对称设置的两活塞组件可有效的抵消活塞杆在做往复运动过程中对轨道槽的槽壁产生的作用力，使本装置在工作时更加稳定；

4)、转动盘的边缘轮廓为与轨道槽的轨迹一致，使本机构结构更加紧凑，转动盘在转动时产生的转动面最小化；

5)、活塞杆外端部在轨道槽内滑动时，与轨道槽的内线、外线之间紧密贴靠，无晃动，结构稳定；

6)、导向环的设置进一步保证活塞杆在做往复运动时，活塞杆的杆芯与气缸的轴心一致，无偏心现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为沿转动盘的板面截面示意图；

图3为三凸轮轨道槽的槽型图；

图4为两凸轮轨道槽的槽型图；

图5为四凸轮轨道槽的槽型图。

具体实施方式

为了便于理解，以下结合附图对本发明进行详细说明。

一种凸轮式往复压缩机构，包括由气缸10、活塞11、活塞杆12组成的活塞组件，所述活塞杆12连接在气缸10内的活塞11上并沿气缸10的长度方向做往复运动，该机构还包括转动盘20，所述转动盘20的板面内设有轮廓为凸轮状的环形轨道槽21，活塞杆12的外端部连接至轨道槽21中，当转动盘20在动力源的驱动下转动时，活塞杆12的外端部与轨道槽21之间构成相对滑动或滚动，活塞杆12推动活塞11在气缸10内做往复运动。活塞杆12的外端部连接至轨道槽21中，当转动盘20在动力源的驱动下转动时，活塞杆12的外端部与环形轨道槽21的凸轮状轮廓之间构成相对滑动或滚动，其中气缸10、活塞11、活塞杆12、转动盘20的中心处于同一直线上，当活塞杆12的外端部运动到轨道槽21的远点时，活塞杆12带动活塞11处于最大收缩状态；当活塞杆12的外端部运动到轨道槽21的近点时，活塞杆12带动活塞11处于最大伸出状态，即轨道槽21推动活塞杆12沿指向和远离中心点方向运动，活塞杆12带动活塞11在气缸10内做往复运动，实现对缸内气体的压缩，将本机构连接至压缩机中，取代传统活塞压缩机的曲柄连杆结构，消除了曲柄和曲柄销的旋转惯性力，减小了压缩机的振动，压缩机工作时更加平稳，使压缩机可以在更高的转速下运行，提高效率。

构成轨道槽21轨迹的凸轮个数为多个，且各个凸轮关于转动盘20的中心点呈中心对称，所述轨道槽21中临近的两凸轮之间曲线圆滑过渡。轨道槽21的轨迹中设置多个凸轮，转动盘20在转动时，活塞杆12的外端部与轨道槽21之间构成相对滑动或滚动，多个凸轮依次驱动活塞杆12，各凸轮之间的拐点即为轨道槽21的近点，此时活塞杆12在该处为最大伸出状态，各凸轮的远点处活塞杆12处于最大收缩状态。轨道槽21的凸轮个数为N，则轨道槽21随转动盘20旋转一周，气缸就可以完整的进行N个往复往复运动，增大了压缩机的气量，使压缩机更加高效。轨道槽21的凸轮个数根据压缩级数和气量灵活调整，使压缩机具有很强的适用性。

所述活塞组件沿轨道槽21的周向成对设置多组，且各对活塞组件之间等距分布。在轨道槽21随转动盘20转动时，成对对称设置的两活塞组件可有效的抵消活塞杆12在做往复运动过程中对轨道槽21的槽壁产生的作用力，使本装置在工作时更加稳定，另外轨道槽21的凸轮个数和活塞组件个数都可以根据压缩级数和气量灵活调整，使压缩机具有很强的适用性。

转动盘20的边缘轮廓为与轨道槽21的轨迹一致，其中心点位置连接驱动轴30。为了使本机构结构更加紧凑，转动盘20在转动时产生的转动面最小化，转动盘20的边缘轮廓为与轨道槽21的轨迹一致，即转动盘20的边缘轮廓为凸轮状，使压缩机的设计更加小型化，中心点位置连接驱动轴30提供动力。

如图3所示，轨道槽21的外线211按照如下公式确定：

其中，ρ为轨道槽21外线上任意一点与凸轮圆心的距离，为该点的极角，D为凸轮外圆直径，d为凸轮内圆直径，N为凸轮个数，x为轨道槽21外线上任意一点的X坐标，y为轨道槽21外线上任意一点的Y坐标，X坐标、Y坐标的交点位于轨道槽21的中心点位置。

轨道槽21的内线212、外线211两者之间的距离与活塞杆12外端部连接在轨道槽21内的尺寸相适配，即活塞杆12外端部在轨道槽21内滑动时，与轨道槽21的内线212、外线211之间紧密贴靠，无晃动，结构稳定。

活塞杆12的外端部通过滑动块121连接至轨道槽21中，滑动块121与轨道槽21之间构成相对滑动或滚动。

活塞杆12上套设有导向环40，所述导向环40上的通孔与活塞杆12的直径相同，所述导向环40与气缸10之间保持相对静止状态。导向环40的设置进一步保证活塞杆12在做往复运动时，活塞杆12的杆芯与气缸10的轴心一致，无偏心现象。

所述轨道槽21的槽口为收口状，且槽口指向活塞组件。