[发明专利]一种球形滚珠压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形滚珠压缩机，具有回转式压缩机的工作特征，用于对各种气体进行压缩，提高气体压力。

背景技术

压缩机是一种用来压缩气体以提高气体压力或输送气体的机械，广泛应用于动力、制冷、冶金、石油化工等行业。按作用原理分类，压缩机主要可分为容积型和速度型。容积型压缩机分为往复式和回转式，速度型压缩机分为离心式和轴流式。往复式压缩机通过活塞在气缸内的往复运动,周期性地吸气、压缩和排气，完成气体的压缩过程。回转式压缩机是通过活塞的旋转动作使气体体积缩小以提高气体压力的，其工作效率通常高于往复式压缩机。回转式压缩机的种类很多，采用的具体压缩方法各不相同，各有自己的特点。

目前，回转式压缩机按结构特点可分为滚动转子式、滑片式、螺杆式、涡旋式等，各有其优缺点。滚动转子式压缩机一旦在其轴承、主轴、滚轮或是滑片处发生磨损，间隙增大，将会对其性能产生较明显的不良影响。滑片式压缩机由于滑片与转子及气缸间存在较大的机械摩擦损失，导致其效率相对较低，从而限制了它的使用范围。螺杆式压缩机不适合小的气体流量场合，气体周期性地高速通过吸、排气孔口以及通过缝隙的泄漏等因素会造成很大的噪声，因而需要采取消音减噪措施；另外，螺旋形转子的空间曲面的加工精度要求高，需用专用设备和刀具来加工；由于间隙密封和转子刚度等的限制，目前螺杆式压缩机还不能像往复式压缩机那样达到较高的终了压力。涡旋式制冷压缩机在较小的气体流量的工况下，效率相对比较低，制造成本比较高，需要高精度的加工设备及精确的调心装配技术。

综上所述，已有的回转式压缩机均存在各种缺陷或局限性。

发明内容

本发明公开了一种球形滚珠压缩机，目的是消除或减轻目前应用的回转式压缩机的缺陷或不足，结构简单、易损件少，且部件加工简单、无需精密的装配技术，同时压缩效率高。

本发明的技术方案如下：

一种球形滚珠压缩机，包括同心的球体和球壳，所述球体的外径略小于所述球壳的内径使所述球体可以在球壳内转动；所述球体的外表面设有一条凸起的球体凸环和两条内凹的球体弧槽，所述两条球体弧槽对称地设于所述球体的两端，分别与所述球体凸环呈90°夹角相交，在两个相交处所述球体凸环开有两处凸环缺口，所述球体弧槽的横截面为半圆形；所述球壳的内表面设有一条凹下的球壳凹环和一条凹下的球壳环槽，所述球壳环槽与所述球壳凹环以5～85°夹角相交，形成两个球壳环槽和球壳凹环之间相通的球壳槽交汇处，所述球壳凹环与所述球体凸环相嵌在一起，所述球壳环槽的横截面为与所述球体弧槽的横截面相同尺寸的半圆形；在所述球体上设有两根球体轴，所述球体轴与所述球体凸环垂直，球体绕所述球体轴旋转；在所述球壳上设有轴孔，所述轴孔的轴线与所述球壳凹环垂直，所述球体轴穿过所述轴孔与驱动机械连接；所述球体弧槽和球壳环槽之间有两个弧环槽交汇处，每个所述弧环槽交汇处均设有一个滚珠，所述滚珠的半径与所述球体弧槽的横截面半径一致；在每个所述球壳槽交汇处的两侧，均分别开设有吸气口和排气口，所述吸气口和排气口均与所述球壳环槽相通，所述排气口上设有排气阀。

本发明其压缩原理在于：随着球体在球壳内的转动，在球体弧槽和球壳环槽的约束下，滚珠在球体弧槽内作往复运动，在球壳环槽内作回转运动；大部分时间所述球壳槽交汇处被所述球体凸环占据，所述球壳环槽内在滚珠前进方向和球体凸环之间形成压缩空间(这时排气阀在弹簧力作用下关闭)，进行气体压缩；所述球壳环槽内在滚珠后方空间与所述吸气口连通，进行吸气过程；当滚珠移动到接近所述球壳槽交汇处时，被压缩的气体大于排气阀弹簧力顶开所述排气阀阀门，实现排气；排气后滚珠将进入球壳槽交汇处，这时所述球体凸环上的凸环缺口正好转入球壳槽交汇处，使得通道打开，滚珠通过。滚珠通过所述球壳槽交汇处后再次产生吸气、压缩、排气效果。球体旋转一周，两个滚珠各产生两次压缩、排气过程。

其中，所述球体凸环的横截面为矩形，所述球壳凹环的横截面为与所述球体凸环的横截面相同尺寸的矩形。

其中，所述球壳环槽与所述球壳凹环之间的夹角为5～85°；所述球壳环槽与所述球壳凹环之间的夹角越大，所述球体弧槽的弧长越长。

优选地，所述球壳环槽与所述球壳凹环之间的夹角为45°。

优选地，所述凸环缺口的宽度略大于所述球体弧槽的直径，以便于球体弧槽中的滚珠通过。

进一步地，为装配方便，所述球壳为两个关于凹环中心对称的部件对接构成。

由于滚珠在球体弧槽内的往复运动可能会造成弧槽内气体的有害压缩或膨胀，进一步地，在所述球体弧槽的底部开有一条细槽，让滚珠两侧气体导通。