[发明专利]活塞往复式压缩机的全无余隙构造设计方案

说明书

技术领域

本发明涉及活塞往复式压缩机的技术，尤其是“全无余隙”机型的技术。

背景技术

目前问世的压缩机品种中的大多数都是常规的由曲轴驱动的活塞式压缩机，它具有：制造简单，使用寿命长，对材质要求不高等其它品种压缩机无法与之相比的综合特点，这是它问世以来经久不衰的主要原因。

活塞往复式压缩机与其他压缩机一样，由于在结构上受到无法解决的“余隙”问题的困扰，因此它的排气效率或/和压缩比始终难以提高。——例如：当压缩比接近于“10”时，其排气量将会减小到失去其工作意义的程度。

现有活塞往复式压缩机中的“余隙”包括：活塞外顶部与气缸内顶部之间以及由于吸气与排气二者机构必须存在的“余隙”，以及由于活塞环的存在而造成的余隙。

发明内容

本发明之目的：

本发明之目的：提出了活塞往复式压缩机“全无余隙”的结构。

为了实现上述发明目的，拟采用以下的技术：

在活塞往复运行的机型结构基础上，满足以下a、b、d的机构设置与加工要求e：

a.活塞的顶部外侧配用控制吸气孔开启与关闭的锥形吸气阀块；

b.至少在与活塞的外侧与顶部齐平位置上设置了其断面为半V型的活塞环，该半V型的张口是向着圆心的，该半V型断面的张口与活塞顶部所形成的坡度接触面为滑动配合，并且，该半V型活塞环是通过与上述半V型断面相吻合设置在活塞上的环槽来实施定位的，而且，该半V型活塞环的上斜面与活塞顶部坡度之间的滑动配合间隙应该小于该半V型活塞环下平面与上述环槽底部平面的配合间隙；

c.活塞在向前压缩排气行程中，最后能够顶开排气阀片冲出汽缸，

活塞在后退行程中，当活塞欲完全退回到汽缸内，即将与被气缸阻挡在外的排气阀片分离的时刻，将会造成活塞、排气阀片、锥形吸气阀块、活塞环与汽缸五者之间形成没有几何空间的“全无余隙”接触状态。

d.排气阀片是通过弹簧一类的弹性装置定位在汽缸的顶部。

e.将其断面为半V型活塞环设置在活塞的外侧与顶部齐平的位置上，将锥形吸气阀块也设置在在活塞上，最后，将该活塞的上顶部、该活塞环的上部，以及该锥形吸气阀块的上顶部(锥体的底部)三者一起进行平面研磨。——确保该三者位于同一个平面。

——高压缩比工况温升控制可以采用内燃发动机那样的水冷方式来解决。

本发明与现有技术比较的特点：

由于提出了上述活塞往复式压缩机“全无余隙”的结构的设计方案，这就为：活塞往复式压缩机在其结构原理上能够实现“全无余隙”工作状态的结构形式与运行方式均创造了条件，使得其：理论排气量达到100％的程度，而实际排气量在任何工况条件下都非常接近于100％，并进而能够大幅度地提高其工作压缩比又创造了条件。

附图说明

图1示意了本发明在卧式曲轴驱动型大功率活塞往复式压缩机中的实施例。

图2示意了图1机型的活塞前进(排气)运行时活塞、阀和汽缸的相对位置。

图3示意了图1机型的活塞后退(吸气)运行时活塞、阀和汽缸的相对位置。

H：高压区；W：低压区；K₁：其断面为V型的活塞环；K₂：其断面为半V型的活塞环；K：活塞环(包括：上下断面对称的V型活塞环K₁或不对称的如图示的半V型活塞环K₂)；N：普通的常规活塞环；P：活塞顶部的吸气孔；D：交流电机；1：缸盖；2：弹簧；3：排气阀片；4：锥形吸气阀块；5：活塞；6：汽缸；7：曲轴；8：连杆；9：机体；10：定位螺丝。

具体实施方式

图1示意了一种曲轴驱动型活塞往复式压缩机“全无余隙”的结构概况。

图2示意了活塞5在向前的压缩排气行程时携带着活塞环K一起，顶着排气阀片3在汽缸6的洞口外部一起行进的状况。显然：

A.在活塞5与排气阀片3接触之前，该二者之间就已经在汽缸6中形成了将会缓解活塞5与排气阀片3相互冲撞力度的高压气垫；

B.此时意味着：活塞5已经将被压缩成的高压气体全部挤入高压区H；

C.应该在结构设计上确保：活塞环K不能全部脱离(冲出)汽缸的洞口，否则，活塞环K就不可能被活塞5重新携带着返回汽缸6了。此外，活塞5冲出汽缸6洞口的行程部分，可控制在其有效行程长度的十分之一左右或更小。

图3示意了活塞5在后退的吸气行程时通过其顶部的锥形吸气阀块4吸进低压气体的状态。显然：