[發明專利]一種十字交叉環形壓縮機

有效

• 申請號: 201210431778.9
• 申請日: 2012-11-01
• 公開（公告）號: CN102953960A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 李奎;張曉青;陳煥新
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F04B39/00
• 分類號: F04B39/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明屬于壓縮機技術領域，特別是涉及一種十字交叉環形壓縮機。

背景技術

壓縮機是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種耗功率的流體機械，廣泛應用于需要氣體壓縮和驅動的場合，如蒸汽壓縮式制冷系統。也可應用于其它流體泵送或流體振蕩的場合，如回熱式制冷系統以及其它流體壓縮驅動系統。壓縮工質不限于是氣體，也可以是液體。

往復式壓縮機歷史悠久，至今仍在廣泛應用。圖1為一種常用往復壓縮機剖面圖，它主要由電機定子001、轉子002、壓縮機缸體003、活塞004、曲軸005、連桿006等組成。首先是將電機定子001形成旋轉的磁場，與轉子002相互作用，拖動轉子002作旋轉運動。曲柄005和連桿006將電機旋轉運動轉換成活塞004的往復運動，由活塞004的位移改變容腔體積進行壓縮。這種壓縮機必須有一套將電動機的旋轉運動轉變為活塞直線往復運動的轉換機構。通過對這類壓縮機的動力學分析（以曲柄連桿機構為例）可見：作用在曲柄連桿機構上的力主要有三種--慣性力、氣體力（負載）、摩擦力。慣性力又分為活塞往復運動所產生的慣性力、曲柄不平衡旋轉質量所產生的離心慣性力、連桿運動所產的慣性力；壓縮機的摩擦功率包括往復摩擦功率、旋轉摩擦功率。其中曲柄不平衡旋轉質量所產生的離心慣性力、連桿運動所產生的慣性力以及旋轉摩擦功率項都是因為使用旋轉式電動機而直接帶來能量損失的項目，而往復摩擦功率的損失則很大程度上是由曲柄造成的活塞所受到的徑向力引起的。總之，這種機器總體體積龐大、傳動效率低、噪聲大、磨損厲害、壽命短，因此活塞式制冷壓縮機具有很大大的改善潛力。

圖2為一種環形壓縮機剖面圖。這種環形壓縮機由環形腔011，螺旋形的線圈012，兩個滑塊0131、0132進排氣孔0141、0142，構成。在一個滑塊運動過程中，另外一個滑塊固定在腔體011內排氣孔0141、0142中間。兩個滑塊通過彈性碰撞交換動量，使運動的滑塊靜止，靜止的滑塊運動。在兩個滑塊接近的過程中實現對氣體的壓縮，在分離的過程實現吸氣。其結構簡單，體積小，成本低。但通過彈性碰撞交換滑塊運動狀況，難以保證定位可靠性。頻繁碰撞會導致噪聲，材料疲勞，并消耗動能降低能效。該結構未考慮氣體力對靜止滑塊的作用，實際上高壓側和低壓側的壓差會導致靜止滑塊受到單向的推力難以保持靜止。另外該結構未給出可操作的驅動方法。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種十字交叉環形壓縮機，結構簡單緊湊，運行可靠，具有優良的變頻特性、高效率和低振動的特點。

一種十字交叉環形壓縮機，包括第一和第二兩個相正交的環形腔體和兩滑塊；在兩環形腔體正交的同一側，每一環形腔體的腔壁上以該相交側為中心左右對稱開有進氣口和出氣口；兩滑塊分別位于一環形腔體內，在外力驅動下沿環形腔體內壁滑動；

第一環形腔體內的滑塊在靠近其所在腔體內的進氣口的滑動過程中，第二環形腔體內的滑塊經過所在腔體的進氣口和出氣口之間的兩環相交處，此時第二環形腔體內的滑塊作為閥門，第一環形腔體內的滑塊作為活塞，第一環形腔體內在活塞與閥門之間具有排氣口的腔體部分構成壓縮腔。

進一步地，所述滑塊與環形腔體內壁緊貼。

進一步地，所述滑塊的長度為環形腔長度的一半。

進一步地，所述環形腔體外側排列有永磁體序列，所述滑塊上纏有線圈；或所述環形腔體外側設置線圈，所述滑塊上安裝有永磁體序列。

進一步地，所述環形腔體內安裝滑動軸承。

本發明的技術效果體現在：

1、驅動部件與活塞構成一體，無需運動轉換機構，簡化了結構，降低了能量傳遞損耗。

2、可以通過控制運動部件（滑塊）的速度控制壓縮機的工作頻率，具有較寬的操作帶寬，具有優良的變頻特性。若采用直線電機驅動，則電機經歷相對穩定的電磁過程，電磁驅動力恒定，電磁性能得到改善，有利于提高機電轉換效率。

3、通過相同的運動部件運動相位的調節實現壓縮腔和吸氣腔的動態分割，取消附加部件緊湊高效。

4、通過對進排氣口的不同的連接容易實現多級壓縮。

附圖說明

圖1為一種現有往復式蒸汽壓縮機截面示意圖；

圖2為一種現有環形壓縮機剖面圖；

圖3為本發明十字交叉環形壓縮機其中一個環形腔結構示意圖；

圖4為本發明十字交叉環形壓縮機整體結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實例對本發明作進一步的詳細說明。