星形活塞式压缩机-最好的活塞压缩机（上）<%=id%>

专利技术信息

专利名称

星形活塞式压缩机-最好的活塞压缩机（上）

专利号

可申请1-3项实用新型

所有权人

谢子展

完成时间

2006.10

关键词

压缩，气体，空气

所属单位

西安天旋

联系人

谢子展

地区

陕西

城市

陕西西安

详细地址

沣镐路兰空干休所在地124号

邮政编码

710077

联系电话

未知

传真号码

未知

公司网页

未知

电子邮箱

[email protected]

性质

　实用新型

成熟度

　有样品

合作方式

　技术入股

标的金额

　 150万

所属行业

　机械五金

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项目介绍

星形活塞式压缩机可行性分析
星形活塞式压缩机技术特点介绍
星形活塞式压缩机对传统活塞式压缩机的结构做了巧妙的变更，使往复式活塞机具备了迥转式压缩机几乎所有的优点。
星形活塞式压缩机的第一个特点：没有进排气阀。
传统活塞式压缩都必需有进、排气阀，进、排气阀对气体的流动形成阻力，造成进排气不充分，形成进排气效率损失。气阀在开关过程中封闭不严，有泄露损失，由于气缸中布置气阀，又造成排气不充分，形成余隙容积，以上几种损失相加，效率损失至少为10-20%，这是往复式活塞压缩机的一个致命弱点。在星形活塞式压缩机设计中，采用了迥转式压缩机的设计思想，取消了进、排气阀，使效率大幅提高。
星形活塞式压缩机的第二个特点：进排气连续。
星形活塞机是圆桶形结构。因为保持迥转平衡的需要，一般布置三个以上气缸，在大排量机子上同一圆周可以布置六个以上气缸，所以进排气理论上是间歇的，实际上是连续的。比如设计一台3m3/min单级1400r/min 的压缩机，在直径350mm的圆周上，可以布置7个70×70的气缸。电机转一周，活塞完成7次压缩过程，效率非常高。更重要的是，机器结构承受的载荷大为减轻。如果同样的气量用一个缸完成压缩，活塞要承受七倍的力，分成七个缸完成，其中只有一个缸是全负荷，二个缸半负荷，四个缸无负载，受力情况改善，结构可更轻巧。七十斤米一次搬走要一条壮汉，分七次搬走只要一个儿童，这都是一个道理。
星形活塞式压缩机的第三个特点：没有曲轴。
传统活塞式压缩机一般都有曲轴，在有多个活塞的情况下，曲轴二拐、三拐的情况很普遍，这种多拐的曲轴加工起来困难，并且在迥转运动时形成不平衡的力矩，要用平衡块结构来对消这种不平衡。在星形活塞式压缩机设计中，采用的是直轴，轴不受扭矩，改善了轴的受力状况，提高了轴的可靠性和寿命。
星形活塞式压缩机的第四个特点：迥转件自平衡，没有平衡块。
传统活塞机由于采用曲柄连杆结构，运动时质量重心在不断变化，造成机器震动。为消除震动，就必需设计相应的平衡块。平衡块的结构有二个缺点：一是增加了机器结构尺寸，平衡块是迥转件，占用曲轴箱内空间多，机箱增大，提高了成本；二是设计很难精准。由于不同牌号的铸铁或钢件，比重都不一样，每次由于加工厂家或其它原因，造成零件材料变更，都要对平衡块形状进行调整，这对批生产很不利。在星形活塞式压缩机中，活塞呈星形布局，数个活塞惯性矩相互抵消，工作时总的质量重心不变，所以无须平衡块，压缩机理论上是自平衡。
星形活塞式压缩机的第五个特点：结构简单、紧凑。
迥转式压缩机的优点很多，但缺点之一就是结构相对复杂一些。双螺杆压缩机有同步齿轮和双螺杆，单螺杆压缩机有星轮，滑片机的转子滑片机构，涡旋机的涡形结构和平动机构，等等，加工时都有相当的精度要求。搞机械的都知道，加工精度提高一级，加工成本大约提高一倍，这也是目前迥转式压缩机成本高于活塞机的原因。星形活塞式压缩机继承了传统活塞机结构简单的优点，由于少了气阀和平衡块，做到了比传统活塞机结构更简单。简单就是价格优势，星形活塞式压缩机价格完全可以同传统活塞机竞争。星形活塞式压缩机结构又具有迥转式压缩机的特点，结构很紧凑，它的外形是简单的圆柱体。举例说，3m3/min单级1400r/min 的压缩机，机头外形是个直径40cm,厚度过30cm的扁圆柱，重量不超过250kg。
星形活塞式压缩机的第六个特点：可以多级压缩，可以打高压，设计随意。
通常迥转式压缩机只能完成一级压缩，如果设计成二级或二级以上压缩，结构复杂程度增加很多。比如二级压缩的螺杆机，受进排气腔的限制，在同一根主轴上就很难布置。滑片机也是，不管是串联还是并联，都不好解决。涡旋机也是好机型，但要想二级压缩，就没办法了。星形压缩机是活塞机，是接触密封，本质上和传统活塞机没有区别，所以，打高压没有任何问题。星形压缩机的多级压缩，是将单级压缩与电机的直联方式改成皮带联接，并且增加圆柱外形的厚度，增加一级压缩，厚度只要增加原厚度的一半就可以了。增加的级数是任意的，活塞的行程、缸径、外壳壁厚、缸数都可以随意调整变化。根据需要变更设计的随意性，是其它机型不一定具备的。
星形活塞式压缩机的第七个特点：带内压缩。
任何一种压缩机，如果不具备内压缩，效率就不会好。比如罗茨机，就不具备内压缩，所以罗茨机只能作为鼓风机而不能作为压缩机使用。如果内压缩设计的不好，效率也差，比如有些滑片机，压缩腔和排气口连通时，不是过压缩就是欠压缩，造成功率浪费。星形活塞式压缩机的排气口可以根据需要在特定的压力下打开，甚至可以设计成可调的，这对节能大有譬益。
星形活塞式压缩机的缺点：
星形活塞机也不是尽善尽美，第一，它和其它活塞机一样，工作时活塞有摩擦，这样比功率肯定不如采用间隙密封技术的迥转式压缩。但比起传统的活塞机，这种新机型效率估计要高15-20%；第二，这种机型活塞工作也有侧向力，这会影响活塞环寿命。但这个问题可以在结构设计上用简单的方法克服，就是设计上将活塞设计成可相对滑动的二部分，相当于传统活塞机的支撑环与活塞的结构，让起密封作用的活塞头部分不承受侧向力，使活塞环寿命得到延长。另外，活塞在往复工作的同时还在做迥转运动，而迥转运动产生的惯性力方向正好和活塞侧向力方向相反，这使活塞的摩擦力进一步减小。如果适当提高活塞部分的加工精度，这种机型的活塞环完全可以取消，用滑块来代替活塞-活塞环结构。第三，星形活塞式压缩机的气动载荷不平衡。单螺杆压缩机的一大优点是气动载荷平衡，而星形活塞式压缩机如果要想做到气动载荷平衡，就要采用曲轴和对称的二组活塞，要有二组进排气口，取得了气动载荷的平衡却丧失了结构简单的优点，不一定合算。

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