滚筒压缩机和泵及马达的制作方法

本实用新型属于机械工程技术领域，涉及发动机及泵，涉及一种变容式机器，如摆动活塞式压缩机和泵及马达，涉及液力机械或液力发动机、风力发动机、液体变容式机械、液体或弹性流体泵、流体压力执行机构、一般液压技术及气动技术，具体涉及输送气体或液体的压缩机及泵，尤其是空气压缩机、天然气压缩机、制冷压缩机、热泵压缩机、真空泵、输油泵，也可用做气动马达或液压马达。

背景技术：

目前，比较常用的压缩机是活塞式压缩机、滚动转子式压缩机、螺杆式压缩机和涡旋式压缩机。活塞式压缩机存在的主要缺点是：惯性力大，转速低，故而机器较笨重，大排量时尤甚，整机振动大。结构复杂，易损件多，维修工作量大。排气不连续，气流压力脉动，易产生气柱振动，噪音大，只能安放在室外隔离噪音。滚动转子式压缩机存在的主要缺点是压缩结束后滑片与转子间有较多残余气体，容积效率低。摇摆转子压缩机的月牙瓣占据空间大，滑片与转子的固定连接的工艺性较差。螺杆式压缩机存在的主要缺点是：复杂的螺旋曲面加工困难，设备投入大，成本高，生产效率低下，螺旋曲面轮廓度精度低，密封线接触面积小，密封性能差，需要润滑油冷却和密封，排气系统需要油气净化器，辅助系统复杂。涡旋式压缩机需要复杂的定位系统，其复杂的涡旋曲面加工困难，所需设备投入大，成本高，生产效率低下。前期研发的同心环滚筒式压缩机(zl200610134630.3)的内环套、外环套和滚筒围成的内外双层工作腔被挡柱分隔成4个工作腔后，内层2个工作腔又被滚筒中间的支撑板分隔成左右两列工作腔，实际上被分割成3个膨胀腔和3个压缩腔，共6个工作室，使得结构非常复杂,内层的4个工作腔的配气结构很难排布；滚筒内部盲孔结构较难加工，滚筒的壁厚必须是等壁厚的，在高压工作时还存在薄弱点,使得加工效率低、制造成本较高,搁置了多年未能推广。

技术实现要素：

本实用新型旨在克服上述技术中存在的不足之处，提供一种新型结构的滚筒压缩机。经过十几年的研发，在百思不得其解的情况下，终于茅塞顿开，打破了固有思维的禁锢，将工艺性差的内工作腔去掉，解决了困扰多年的滚筒加工工艺性差的难题，使得结构变得异常简单，制造容易，成本大幅度降低，具备了市场竞争优势。

技术方案

本实用新型解决的技术方案是这样实现的：

一种滚筒压缩机和泵及马达，包括机壳1、端盖2、转轴3、滚筒6、摆柱4，机壳1两端设置端盖2，端盖2通过轴承8与转轴3相接，机壳1或端盖2上设有进气孔23和排气孔24，其特征在于：机壳1内表面为圆柱面，圆柱面的内表面设置圆柱面凹槽5，机壳的内圆柱面与滚筒6的外圆柱面相内切，转轴3与机壳1内圆柱面同心设置，转轴3的偏心轴颈7与滚筒6的外圆柱面同心的轴套9滑动连接，滚筒6的一端设置贯通的敞口10，敞口10内滑动嵌入摆柱4，摆柱4两侧的平行平面与敞口10的两侧平行平面滑动配合，摆柱4的一侧表面为圆柱面11，摆柱4的圆柱面11与机壳1的圆柱面凹槽5相吻合。

所述滚筒6的外部为圆筒13，滚筒6的内部设置与圆筒13的外圆柱面同轴的轴套9，圆筒13与轴套9之间设置支撑盘14，支撑盘14和圆筒13的一侧设置贯通的敞口10，敞口10的两侧平面平行。

所述滚筒6的敞口10两侧平行平面附近向滚筒6内部设置凸起或延伸筋20。

所述滚筒6的圆筒13两端或敞口10的侧壁设置密封槽15，密封槽15内设置设置密封环16和密封条17。

所述摆柱4为其中一侧面为圆柱面11的棱柱，棱柱上与圆柱面11相邻的两个平面平行，摆柱4的两端设置定位轴12，定位轴12与摆柱4的圆柱面11同心设置。

所述端盖2设置轴孔28，轴孔28与定位轴12同心设置。

所述端盖2的侧面设置耐磨板16，耐磨板16上设置轴孔28，轴孔28与定位轴12之间设置轴承8。

所述机壳1内表面设置缸套18，缸套18内表面为圆柱面，缸套18内圆柱面与转轴3同轴设置，缸套18的内圆柱面设置圆柱面凹槽5。

所述的转轴3上设置平衡块19，平衡块19的轴颈一侧带有偏心配重块。

所述的偏心轴颈7与平衡块19为一体式结构的平衡曲轴27，平衡曲轴27的中央位置设置轴孔28，偏心轴颈7与轴孔28偏心设置在平衡曲轴27的两端，平衡曲轴27的一侧设置平衡块19。

所述的进气孔23或排气孔24内设置单向阀。

有益效果

本实用新型的有益效果是：

1、结构简单，制造容易。与遥摆转子压缩机和滚动转子压缩机相比，省去了摆杆或滑块等密封结构，简化了结构。与十年前的原有技术相比滚筒不再需要加工圆筒的内表面而只需加工外圆柱面，把滚筒内部难加工的结构去掉，使制造更容易，加工工艺好。把偏心轴颈从转轴上的分离出去后与平衡块做成一个整体，使偏心轴颈的制造加工更容易，制造成本进一步降低。

2、体积小，重量轻。平衡块可实现机壳内部设置，无需占据外部空间。无需滑块或摇杆等外伸的密封结构部件，所有关键部件都设置在机壳内部，体积更小，重量更轻。

3、性价比高。滚筒和关键部件的加工工艺性好，整机性能卓越，可用更低的成本达到更佳的性能。

4、振动轻和噪音低。滚筒和转子组件都容易实现很高的动平衡精度。整机振动轻微，噪音低，符合环保要求。

5、容积效率高，节能环保。主要零件制做容易，密封精度容易保证，气密性高，不易泄露，压缩后更大限度地减少残留气体量，容积效率高，更节能。

6、关键结构件的寿命长。端盖侧面设置耐磨板，机壳内壁设置缸套起到耐磨作用，延长使用寿命。滚筒与耐磨片的相对滑动速度很低，磨损很慢，使用寿命长。

附图说明：

现结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的滚筒压缩机的结构示意图。

图2是图1的a-a的局部剖视图。

图3是本实用新型的滚筒的立体结构示意图。

图4是本实用新型的摆柱的立体结构示意图。

图5是本实用新型的滚筒压缩机的强化结构的结构示意图。

图6是图5的b-b局部剖视图。

图7是本实用新型的带密封槽的滚筒的立体结构示意图。

图8是本实用新型的带密封槽的摆柱的立体结构示意图。

图9是本实用新型的滚筒压缩机与电机组合的纵向剖视结构示意图。

图10是本实用新型的滚筒压缩机的横向剖视结构示意图。

图11是本实用新型的平衡曲轴的立体结构示意图。

图中1-机壳，2-端盖，3-转轴，4-摆柱，5-圆柱面凹槽，6-滚筒，7-偏心轴颈，8-轴承，9-滚筒的轴套，10-滚筒的敞口，11-摆柱的圆柱面，12-定位轴，13-滚筒外部的圆筒，14-滚筒的支撑盘，15-密封槽，16-密封环，17-密封条，18-缸套，19-平衡块，20-延伸筋，21-螺栓，22-定位销，23-进气孔，24-排气孔，25-耐磨板，26-缸套，27-平衡曲轴，28-轴孔，29-电机轴，30-平衡曲轴的螺纹孔，31-顶丝，32-锁紧螺母，33-轴封，34-过渡端盖，35-鼠笼转子，36-电机定子，37-电机外端盖，38-风扇。

具体实施方式：

实施例一：

如图1、2所示，滚筒压缩机主要包括机壳1、端盖2、转轴3、滚筒6、摆柱4、平衡块19，端盖由定位销22与机壳1保持准确位置，由螺栓21固定连接，底部可以根据需要设置支座作为支撑，机壳1或端盖2上设有进气孔23和排气孔24。机壳1内表面为圆柱面，圆柱面的内表面设置圆柱面凹槽5，转轴3与机壳1内圆柱面同心设置，两端由轴承8滑动支撑在端盖2中部的轴承孔内，转轴3的中部设置偏心轴颈7，偏心轴颈7与滚筒6外圆柱面同心的轴套9滑动相接，保持机壳1的内圆柱面与滚筒6的外圆柱面相内切。如图3所示，滚筒6的外部为圆筒13，圆筒13的外表面为圆柱面，滚筒6的内部设置轴套9，轴套9内孔与圆筒13的外圆柱面同轴设置，圆筒13与轴套9之间设置支撑盘14，支撑盘14和圆筒13的一侧设置贯通的敞口10，敞口10的两侧平面平行,敞口10内滑动嵌入摆柱4。支撑盘14远离敞口10的一侧设置凹陷或通孔，以便做到整体动平衡。如图4所示，摆柱4为柱形，其中的一个侧面为圆柱面11，与圆柱面11相邻的两个平面相互平行，与圆柱面11相对的侧面为平面。与圆柱面11相对的侧面也可以是曲面或多棱柱面。摆柱4的两个平行平面的距离与滚筒6的敞口10的两个平行平面间距相等，摆柱4嵌入滚筒6的敞口10内可灵活滑动，摆柱4的两端设置定位轴12，定位轴12与摆柱4一侧的圆柱面11同心设置，端盖2的对应位置设置轴孔28，摆柱4的定位轴12安装入轴孔28内，摆柱4可以灵活绕定位轴12摆动并保持摆柱4的圆柱面11与机壳1内表面的圆柱面凹槽5吻合。

转轴3的偏心轴颈7与滚筒6内的轴套9之间滑动配合。转轴3上可设置平键并安装平衡块19，让滚筒6和转轴3组合成的旋转组件达到动平衡，降低振动和噪声。

机壳1的顶部在摆柱4的两侧设置进气孔23和排气孔24，分别与机壳1、摆柱4、滚筒6及端盖2之间围成的密闭工作腔连通。

滚筒6的圆筒13靠近敞口10两端附近可以向内延伸成为延伸筋20，局部增加厚度，增加密封长度，使密封更加可靠，也让结构强度增强。

转轴3转动，转轴3的偏心轴颈7带动滚筒6的轴套9、支撑盘14和圆筒13绕摆柱4摆动，滚筒6的外圆柱面与机壳1的内圆柱面和端盖2围成的月牙形空腔被摆柱4分隔成两个密闭的工作腔，随着转轴3的转动，左右两个工作腔的容积不断变化，构成容积式压缩机和泵及马达。如图1所示，转轴3顺时针转动，滚筒6与机壳1和端盖2围成的月牙形右工作腔变大，气体或液体从进气孔23进入右工作腔，滚筒6与机壳1和端盖2围成的月牙形左工作腔变小，气体或液体被压缩后从排气孔24排出左工作腔。进气孔23和排气孔24可以是直孔也可以是斜面孔。排气孔24内还可以设置单向阀，防止高压气体或液体倒流。

实施例二：

如图5和图6所示，滚筒压缩机主要包括机壳1、端盖2、转轴3、滚筒6、摆柱4、平衡块19，端盖2由定位销22与机壳1保持准确位置，由螺栓21固定连接，底部可以设置支座作为支撑，机壳1或端盖2上设有进气孔23和排气孔24。机壳1内表面设置缸套18，缸套18的内表面为圆柱面，圆柱面的内表面设置圆柱面凹槽5，为增强密封，缸套18的侧面设置密封槽15和密封环16，对侧面进行密封。机壳1的内圆柱面与滚筒6的外圆柱面相内切，转轴3与缸套18内圆柱面同心设置，转轴3的中部设置偏心轴颈7，偏心轴颈7与滚筒6外圆柱面同心的轴套9由轴承8滑动相接。

如图7所示，滚筒6的外部为圆筒13，圆筒13的外表面为圆柱面，滚筒6的内部设置轴套9，轴套9内孔与圆筒13的外圆柱面同轴设置，圆筒13与轴套9之间设置支撑盘14，支撑盘14和圆筒13的一侧设置贯通的敞口10，敞口10的两侧平面平行,敞口10内滑动嵌入摆柱4。支撑盘14远离敞口10的一侧设置凹陷或通孔。滚筒6的圆筒13的两端设置密封槽15，密封槽15内设置密封环16，密封住滚筒6的两侧。滚筒6的敞口10的侧面也设置密封槽15，密封槽15内设置密封条17，密封住摆柱4的两侧。滚筒6的圆筒13靠近敞口10两端附近可以向内延伸，采用圆弧过渡，向两端逐渐增加厚度，让结构强度增强，提高耐压能力，也增加密封面宽度，使密封更加严密。

如图8所示，摆柱4为柱形，其中的一个侧面为圆柱面11，与圆柱面11相邻的两个平面相互平行，与圆柱面11相对的侧面为平面。与圆柱面11相对的侧面也可以是曲面或多棱柱面或其他形状。摆柱4的两个平行平面的距离与滚筒6的敞口10的两个平行平面的距离等距，摆柱4嵌入滚筒6的敞口10内可灵活滑动。摆柱4两端的小面为平面。摆柱4的两端平面设置轴孔28，轴孔28与摆柱4一侧的圆柱面11同心设置。端盖2的对应位置设置轴孔28，轴孔28内设置轴承8，摆柱4的轴孔28内可插入定位轴12，定位轴12与端盖2的轴孔28内的轴承8滑动连接，摆柱4可以灵活绕定位轴12摆动，并保持摆柱4的圆柱面11与机壳1内表面的圆柱面凹槽5吻合。摆柱4的圆柱面设置密封槽15，密封槽15内设置密封条17，密封住摆柱4的圆柱面11与机壳1内表面的圆柱面凹槽5。

转轴3中部的偏心轴颈7与滚筒6内的轴套9之间设置滚动轴承8滑动连接，转轴3上安装平衡块19，让滚筒6和转轴3组合成的旋转组件达到动平衡。

端盖2的侧面设置耐磨板25，提高耐磨性，耐磨板25与缸套18和滚筒6的端面形成密封。缸套18和耐磨板25可以采用耐磨的材料，延长使用寿命。

机壳1的顶部在摆柱4的两侧设置进气孔23和排气孔24，分别与机壳1、摆柱4、滚筒6和耐磨板25或端盖2之间围成的密闭工作腔连通。

转轴3转动，转轴3的偏心轴颈7带动滚筒6的轴套9、支撑盘14和圆筒13沿缸套18的圆柱内表面滚动，滚筒6的外圆柱面与缸套18的内圆柱面和端盖2表面的耐磨板25围成月牙形空腔，月牙形空腔被摆柱4分隔成两个密闭的工作腔，随着转轴3转动，左右两个工作腔的容积不断变化，构成容积式压缩机和泵及马达。如图5所示，转轴3逆时针转动，滚筒6与缸套18和端盖2表面的耐磨板25围成的月牙形左工作腔变大，气体从进气孔23进入左工作腔，滚筒6与缸套18和端盖2表面的耐磨板25围成的月牙形右工作腔变小，气体被压缩后从排气孔24排出右工作腔。排气孔24内还可以设置单向阀，防止高压气体倒流。

实施例三：

以空气压缩机为例说明本实用新型的典型应用。如图9和图10所示，滚筒压缩机与电动机组合而成空气压缩机。左部分为滚筒压缩机，右部分为电动机。滚筒压缩机主要包括机壳1、端盖2、平衡曲轴27、滚筒6、摆柱4，端盖2和机壳1上设置散热片，端盖2由螺栓21与机壳1固定连接，机壳1上设有进气孔23和排气孔24。机壳1内表面设置圆柱面凹槽5，机壳1与端盖2之间设置密封槽15和密封环16，对结合面进行密封。机壳1的内圆柱面与滚筒6的外圆柱面相内切，电机轴29与机壳1内圆柱面同心设置，电机轴29套接平衡曲轴27，平衡曲轴27的一侧中部为轴孔28，轴孔28的一侧设置螺纹孔30，螺纹孔30内可以设置顶丝31进行紧固，并由锁紧螺母32锁定在电机轴29的一端。平衡曲轴27的另一侧与轴孔28偏心设置偏心轴颈7，平衡曲轴27的远离偏心轴颈7一侧设置平衡块19。偏心轴颈7与滚筒6外圆柱面同心的轴套9由滚针轴承8滑动相接。滚筒6的一侧设置贯通的敞口10，敞口10的两侧平面平行,敞口10内滑动嵌入摆柱4，摆柱4内部设置圆孔28，摆柱4的圆孔28与摆柱4的圆柱面11同轴设置，摆柱4的圆孔28内安装定位轴12，定位轴12装入端盖2的轴孔28内，摆柱4可以灵活绕定位轴12的轴心线摆动，并保持摆柱4的圆柱面11与机壳1内表面的圆柱面凹槽5吻合。摆柱4的圆柱面11内设置密封槽15并安装密封条17将摆柱4的圆柱面11与圆柱面凹槽5密封住。电动机中心为电机转轴29，电机转轴29外部套接在鼠笼转子35，鼠笼转子35外部同心设置电枢和定子36，电机转轴29和鼠笼转子35两端设置轴承8，由两端的端盖37和过渡端盖34支撑，电动机与滚筒压缩机之间由过渡端盖34固定连接。电机转轴29的末端还连接风扇38，通过外部的导风罩对电动机和滚筒压缩机进行风冷冷却。排气孔24内设置单向阀，防止高压气体倒流。进气孔23不设置单向阀也不会倒流。储气罐和管路等外围附属设备不再赘述。

如图11所示，平衡曲轴27的中央位置设置轴孔28，以便与电机转轴29固定连接。偏心轴颈7与圆孔28偏心设置在平衡曲轴27的两端，二者轴心线相互平行，平衡曲轴27的远离偏心轴颈7一侧还设置平衡块19。轴孔28的一侧设置螺纹孔30，螺纹孔30内可以设置顶丝进行紧固。

电动转轴29由鼠笼转子35和外部的电枢和定子36拖动转动，带动滚筒压缩机的平衡曲轴27转动，平衡曲轴27的偏心轴颈7带动滚筒6的轴套9、支撑盘14和圆筒13沿机壳1的圆柱内表面滚动，滚筒6的外圆柱面与机壳1的内圆柱面和端盖2表面围成月牙形空腔，月牙形空腔被摆柱4分隔成两个密闭的工作腔，逐渐变大的工作腔经进气孔23吸入空气，逐渐变小的工作腔顶开排气孔24处的单向阀后把压缩空气压入储气罐中。

工业适用性：当工作介质为空气时，本实用新型作为空气压缩机。输送介质为天然气时，本实用新型作为天然气压缩机。当工作介质由气体变成水或油等液体时本实用新型则成为水泵或输油泵，用于工业、化工行业。当高压气体或液体作为驱动工作介质时，本实用新型可以作为变容式气动马达或液压马达和发动机。当工作介质为制冷剂时本实用新型则成为制冷压缩机，如冰箱压缩机、冷柜压缩机、空调压缩机、汽车空调压缩机。本实用新型还可以用作真空泵和真空机组，用于科研、医疗、造纸、纺织、食品、交通等行业。

本实用新型的各个零部件也可以采用分体结构，如前述的摆柱4与定位轴12的整体改为穿过摆柱4中心的定位轴结构。

机壳1内表面的圆柱面凹槽5内可以设置密封槽15，密封槽15内设置密封条17。

机壳1或缸套18与端盖2在围成的工作腔的流入端设置进气孔23，进气孔23安装空气滤清器，在围成的工作腔的流出端设置排气孔24。

作为真空泵、气动马达或液压马达，则在进气孔23内设置单向阀，防止气体或液体倒流。

单向阀为板状或薄片式的排气阀片，贴靠在排气孔处。单向阀为板状时，在其底部还设置带斜面坡口的圆锥体或长条斜面体，压靠密封住进排气孔。单向阀上还可设置弹簧及芯轴。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。