半圆弧压缩机气缸组件及其压缩机的制作方法

1.本发明涉及压缩机技术领域，具体地说是半圆弧压缩机气缸组件及其压缩机。


背景技术：

2.在各种压缩机中，涡旋压缩机以其更高的效率和更紧凑的体积以及更小的震动成为人们关注的热点。但是，涡旋压缩机动盘和静盘的涡卷部件呈涡旋线状，且一般有多圈涡旋组成，制造加工困难，导致制造成本居高不下。因此，在保留涡旋压缩机诸多优点的情况下，如何提出更优的结构，使其更容易制造，提高生产效率，从而降低制造成本，成为本技术领域的技术人员研究的重点。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种半圆弧压缩机气缸组件及其压缩机，它的效率和震动与涡旋压缩机大体相当，但气缸动盘和静盘结构大为简化，静盘和动盘压缩气缸部件全部由半圆形和圆形结构组成，极易加工，相比于涡旋压缩机，可大幅降低制造成本，同时可以实现大负荷机型的制造。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：半圆弧压缩机气缸组件包括静盘10和动盘11。动盘11由反切圆形板a和反切圆形板a轴向上的背板111构成。
5.静盘有以下三种结构形式，分别为全开放式静盘、半开放式静盘和全封闭式静盘：
6.全开放式静盘，如图48所示，静盘10可仅由半圆弧板b单独构成，半圆弧板b可直接固定于空气压缩机的壳体1c2内，壳体的底板1c27即为盖板101，底板1c27的中心即为盖板中心o1；图中半圆弧板b共有两个，分别是第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103。此为全开放式静盘。与全开放式静盘配合的动盘为如图53和图55所示的全闭封式动盘，图中第一反切圆形板112和第二反切圆形板113固定于两块背板111之间。此状态下，半圆弧板b和反切圆形板a能与两个背板共同配合能构成密封的气腔(ab)。
7.半开放式静盘，如图35所示，静盘10也可以由半圆弧板b和盖板101连接构成，图中半圆弧板b共有两个，分别是第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103，第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103轴向上的同一侧共同连接一个盖板101。与半开放式静盘配合的为如图41所示的半开放式动盘，图中第一反切圆形板112和第二反切圆形板113轴向上的同一侧共同连接一块背板111。此状态下，半圆弧板b和反切圆形板a能与盖板和背板共同配合能构成密封的气腔(ab)。
8.全封闭式静盘，如图59至图62所示，图中静盘有两个盖板101，第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103固定于两个盖板101中间。与全封闭式静盘配合的为如图63和图64所示的全开放式动盘，背板111位于第一反切圆形板112和第二反切圆形板113之间，仅起到将两者连接固定的作用。此状态下，半圆弧板b和反切圆形板a能与两个盖板共同配合能构成密封的气腔(ab)。
9.本发明所述盖板101是固定半圆弧板b的连接件，通常是板状，也可以是其他形状，
当反切圆形板a相对半圆弧板b运动作功时，半圆弧板b能提供支撑力即可；如图48所示，盖板101仅是第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103的外半圆弧壁b4外的部分，用于将第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103与气缸壳体固定的连接件，此方案中，第一静盘半圆弧102和第二静盘半圆弧103是相互独立的部件。本发明所述背板111是固定反切圆形板a的连接件，通常是板状，也可以是其他形状，通过驱动背板以带动反切圆形板a按上述运动方式相对半圆弧板b作功；如图60和图63所示，背板111为两个反切圆形板a之间的连接部分。
10.半圆弧板b和反切圆形板a能与盖板或背板共同配合能构成密封的气腔(ab)。反切圆形板a由第一半圆板的一端与第二半圆板的一端连接构成，第一半圆板与第二半圆板的开口方向相反，第一半圆板的直径与第二半圆板的直径共线，第一半圆板的直径大于等于第二半圆板的直径，具体地说是，第一半圆板开口处的内壁，即第一外半圆形a5的直径，与第二半圆板开口处的内壁，即第二内半圆形壁a2的直径共线。背板的中心为背板中心o2，盖板的中心为盖板中心o1。背板中心o2所在轴线为背板轴线，盖板中心o1所在轴线为盖板轴线，盖板轴线与背板轴线平行。如图9a至图14所示，盖板轴线在图中缩为盖板中心o1，背板轴线在图中缩为背板中心o2。背板111相对盖板101运动，其运动方式为：背板轴线绕盖板轴线公转，公转半径为背板轴线与盖板轴线之间的距离，也称为偏心距。背板111带动反切圆形板a相对半圆弧板b移动过程中，第一半圆板与第二半圆板的开口方向不变，反切圆形板a相对半圆弧板b移动能改变气腔(ab)的容积大小；盖板或半圆弧板b上设置排气孔。由于背板轴线绕盖板轴线公转，因此，为描述简便将背板111相对盖板101的运动方式称为背板111相对盖板101公转。
11.所述第一半圆板有三个侧面，其分别为第一内半圆形壁a1、第四端半圆形壁a4和第一外半圆形a5；所述第二半圆板有三个侧面，其分别为第二内半圆形壁a2、第三端半圆形壁a3和第二外半圆形a6。第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2连接并相切，第一外半圆形a5与第二外半圆形a6连接并相切；第一外半圆形a5和第二外半圆形a6构成的曲面与第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2构成的曲面平行；第三端半圆形壁a3的两端点分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6两端点连接，第四端半圆形壁a4的两端分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5的两端连接。
12.所述半圆弧板b的侧壁有内半圆弧壁b1、外半圆弧壁b4、第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3，内半圆弧壁b1和外半圆弧壁b4平行，内半圆弧壁b1的一端和外半圆弧壁b4的一端分别与第二端半圆弧壁b2连接，内半圆弧壁b1的另一端和外半圆弧壁b4的另一端分别与第一端半圆弧壁b3连接，第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3的直径为半圆弧板b的厚度。
13.所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的直径之和等于所述内半圆弧壁b1与第二端半圆弧壁b2的直径之和。
14.所述第二内半圆形壁a2的直径减去所述半圆弧板b的厚度等于动盘11相对静盘10公转时的公转直径。半圆弧板b的厚度等于b2或b3的直径。该尺寸关系能确保动盘的反切圆形板a相对于静盘的半圆弧板b按设定的偏心距平动时，第一半圆形壁a1与半圆弧板b相切，同时第二半圆形壁a2与第二端半圆弧壁b2相切，半圆弧板b与反切圆形板a内壁之间能够形成相对封闭的气腔(ab)，且两切点之间的距离随着动盘的公转运动而由大到小或由小到大
的周期性运动，致使气缸空间容积也做周期性变化。
15.所述盖板上设有两个半圆弧板b，两个半圆弧板b关于盖板中心o1中心对称；所述背板上设有两个反切圆形板a，两个反切圆形板a关于背板中心o2中心对称；两个第一内半圆形壁a1中点之间的距离为半圆形中点连线h1，两个内半圆弧壁b1中点之间的距离为半圆弧中点连线h2，半圆形中点连线h1和半圆弧中点连线h2平行，半圆弧板b的两端点连线为宽度l1，半圆形中点连线h1和半圆弧中点连线h2与半圆弧板b的两端点连线l1垂直；同侧的一个反切圆形板a和一个半圆弧板b构成一个气缸圆弧结构。
16.所述半圆弧中点连线h2等于：半圆形中点连线h1加上第二内半圆形壁a2的直径再减去第二端半圆弧壁b2的直径。即：h2＝h1 φ
a2
‑
φ
b2
。该尺寸关系是确保动盘圆弧与静盘圆弧按照设定偏心距平移时理论上相切而不摩擦的重要保证。
17.半圆形中点连线h1大于等于第一内半圆形壁a1、第二内半圆形壁a2与第三端半圆形壁a3的直径之和。即：h1≥φ
a1
φ
a2
φ
a3
。该尺寸关系既能保证动盘圆弧两个反切圆形板a之间较小的间距，同时又能考虑两个反切圆形板a之间结构上避免干涉；同时也考虑了动盘反切圆形板a与静盘半圆弧板b端部保持最小合理距离，以保证进气通道畅通。
18.所述静盘10有圆形的盖板101，在盖板101的同侧面上设有两个半圆弧板b，其中一个称为第一静盘半圆弧102，另一个半圆弧板b称为第二静盘半圆弧103，第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103在盖板101的同心圆上均布且轴向的一端与盖板101同一侧面固定连接，第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103的轴向高度相同；盖板101中部设有轴孔104；所述的动盘11有圆形的背板111，以背板111一侧面的圆心为中心,周向均布两个反切圆形板a，所述两个反切圆形板a分别称为第一反切圆形板112和第二反切圆形板113，第一反切圆形板112和第二反切圆形板113关于背板中心o2中心对称，第一反切圆形板112和第二反切圆形板113的轴向一端与背板111的同一侧面固定连接；背板111的圆心处设置有轴向深度的主轴孔114；以主轴孔114圆心为圆心的圆上均布开设了减重孔115；背板111的另一侧面的轴向端面上设有键槽116。
19.所述动盘11的第一反切圆形板112和第二反切圆形板113的轴向高度，与静盘10的第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103轴向高度相等，动盘11和静盘10轴向径向均为动态间隙配合，轴向和径向圆弧切点配合间隙小于0.1mm。
20.装配所述半圆弧压缩机气缸组件的空气压缩机包括壳体1c2，壳体1c2可呈圆筒状，壳体1c2由上盖1c22、圆筒1c21和底板1c27构成。圆筒1c21的下端连接壳体的底板1c27；圆筒1c21的筒壁上设有贯穿筒壁的进气口1c24；圆筒1c21的上端部法兰连接壳体的上盖1c22；壳体1c2的空腔内安装气缸1c1，气缸1c1由气缸静盘1c10和气缸动盘1c11配合构成，气缸静盘1c10轴向下部动态配合安装气缸动盘1c11。气缸静盘1c10与壳体1c2固定连接，具体地说，轴向上，上盖1c22可紧贴其下端面安装气缸静盘1c10，气缸静盘1c10相对上盖1c22静止。
21.气缸静盘1c10设有静盘盖板1c101，静盘盖板1c101的中心设有轴孔1c104，静盘盖板1c101的一侧设有第一静盘半圆弧1c102和第二静盘半圆弧1c103。第一静盘半圆弧1c102和第二静盘半圆弧1c103关于静盘盖板1c101的中心点对称分布，该中心即为上述的盖板中心o1。气缸静盘1c10上设有排气通道，排气通道由排气孔和排气管构成，排气管设置于静盘盖板1c101上或设置于圆筒1c21侧壁上，排气管与壳体1c2外相通，第一静盘半圆弧1c102的
内腔和第二静盘半圆弧1c103的内腔各与一条排气通道相通。
22.气缸动盘1c11由动盘背板1c111、第一气缸动盘圆弧1c112、第二气缸动盘圆弧1c113和轴承室1c114连接构成。第一气缸动盘圆弧1c112和第二气缸动盘圆弧1c113的形状与图1所示的反切圆形板a相同，均由一个第一半圆板和第二半圆板连接构成。轴承室1c114位于动盘背板1c111的中心部，动盘背板1c111中心部设有轴孔1c115，轴承室1c114与轴孔1c115对应同心；第一气缸动盘圆弧1c112和第二气缸动盘圆弧1c113分别位于轴承室1c114两侧，并且，第一气缸动盘圆弧1c112和第二气缸动盘圆弧1c113关于轴承室1c114的圆心中心对称。气缸动盘1c11与底板1c27之间设有防止动盘自转装置。动盘背板1c111朝向底板1c27的端面设有键槽1c117，底板1c27上设有滑槽1c271，滑槽1c271位于键槽1c117的下方，并且两者空间垂直；动盘背板1c111下部安装有十字滑环1c8；十字滑环1c8由滑环主体1c81、上滑键1c82和下滑键1c83构成，滑环主体1c81上设置上滑键1c82和下滑键1c83，上滑键1c82和下滑键1c83间隔90度，十字滑环1c8上滑键1c82与键槽1c117滑动配合；十字滑环1c8下滑键1c83与滑槽1c271滑动配合；十字滑环1c8、滑槽1c271和键槽1c117配合构成防止动盘自转装置。所述防止动盘自传装置可以是十字滑环防自传装置，也可以是多根轴向与主轴平行且偏心距与主轴相等的小曲轴构成的其它同功能装置。第一气缸动盘圆弧1c112与第一静盘半圆弧1c102配合构成一个气缸圆弧结构，第二气缸动盘圆弧1c113与第二静盘半圆弧1c103构成另一个气缸圆弧结构。
23.壳体1c2设有电机1c9，参照附图65
‑
68，电机1c9的输出轴上安装偏心驱动机构。偏心驱动机构与轴承室1c114配合。电机1c9的具体安装方式为，上盖1c22上设有电机支架1c26，电机支架1c26上安装电机1c9。所述偏心驱动机构有两种方式：
24.其一，如图68所示，偏心驱动机构由主轴1c3和主轴偏心圆1c32构成，主轴1c3下部设有主轴偏心圆1c32。如图67所示，主轴偏心圆1c32与气缸动盘的轴承室1c114配合。主轴1c3下部设有主轴偏心圆1c32，因此可称为偏心主轴。主轴偏心圆1c32与轴承室1c114之间可安装主轴承1c6，以减少两者之间的磨擦。在实际加工时，主轴1c3还包括上轴径1c31、下轴径1c33和减轻重量孔1c34。
25.其二，如图84所示，偏心驱动机构由曲轴2c3和曲轴稍2c34构成，曲轴2c3下部设有曲轴稍2c34。曲轴稍2c34的轴心与曲轴2c3轴径2c31轴心之间的距离为偏心距。如图83所示，曲轴稍2c34与轴承室配合。为减少磨擦力，曲轴稍2c34与轴承室之间安装中心轴承2c6。
26.所述主轴1c3上安装平衡块1c4。
27.所述键槽1c117两长边侧面有与动盘背板1c111连接固定的长条状凸台1c118，用以形成滑动键槽1c117。所述键槽1c117也可以直接在背板相应的侧面开设，用刨床或铣床直接加工而成，而不一定非要设置长条状凸台1c118。
28.所述静盘盖板1c101的与上盖1c22对应的一侧设有第一排气管1c105和第二排气管1c106，静盘盖板1c101上轴向开设第一排气孔1c107和第二排气孔1c108，第一排气孔1c107和第一排气管1c105连成一条排气通道，第二排气孔1c108和第二排气管1c106连成另一条排气通道；第一排气孔1c107联通第一排气管1c105和第二静盘半圆弧1c103的内腔，第二排气孔1c108联通第二排气管1c106和第一静盘半圆弧1c102的内腔；上盖1c22设有两个圆孔1c23，两个圆孔1c23分别与第一排气管1c105和第二排气管1c106对应配合。
29.所述第二静盘半圆弧1c103上径向设有第一排气孔1c107，第一静盘半圆弧1c102
上径向设有第二排气孔1c108，圆筒1c21侧壁上径向设置第一排气管1c105和第二排气管1c106，第一排气孔1c107和第一排气管1c105连成一条排气通道，第二排气孔1c108和第二排气管1c106连成另一条排气通道；第一排气孔1c107联通第一排气管1c105和第二静盘半圆弧1c103的内腔，第二排气孔1c108联通第二排气管1c106和第一静盘半圆弧1c102的内腔。
30.所述壳体1c2有两个轴向上层叠的圆筒1c21，上方的圆筒1c21顶部与上盖1c22连接，下方的圆筒1c21底部与底板1c27连接；每个圆筒1c21的筒壁上设有贯穿筒壁的进气口1c24，每个圆筒1c21的筒壁上均径向设有第一排气管1c105和第二排气管1c106；壳体1c2内轴向安装两套气缸1c1，主轴1c3上设有两个主轴偏心圆1c32，两个主轴偏心圆1c32轴向依次排列，径向上关于主轴轴心180度对称，两个主轴偏心圆1c32各与一个气缸1c1的轴承室1c114配合；每个气缸1c1底部各安装一套防止动盘自转装置，上方防止动盘自转装置的滑槽1c271设置于下方气缸1c1的静盘盖板1c101上，下方防止动盘自转装置的滑槽1c271设置于底板1c27上。
31.所述主轴偏心圆1c32的数量可以是两个、三个、四个或多个，主轴偏心圆1c32数量与轴承室1c114的数量相同。可选的，所有主轴偏心圆1c32轴向依次排列，并且，在主轴1c3的周向上均匀分布，例如，当主轴偏心圆1c32为两个时，其空间角度为180度，当主轴偏心圆1c32为三个时，其空间角度为120度，以此类推。
32.如图95至图100所示，每个所述气缸静盘1c10由两部组成，一部分上设有第一静盘半圆弧1c102，另一部分上设有第二静盘半圆弧1c103。将气缸静盘1c10分成两部分分别加工制作，其加工难度和成本更低，同时对于多层气缸的实施例，静盘中分结构更容易安装和检修。
33.更进一步的说明如下：
34.首先，所述气缸组件的结构主要由一个半圆弧板和另一个双外反切半圆弧及圆弧高度两端的盖板组成。双外反切半圆弧可简称反切圆形板。反切圆形板为两个外切且在同一直径上的相对较小的半圆弧组成，且半圆开口方向呈180
°
。由于半圆弧板和反切圆形板相对运动，其中静止的为静盘圆弧，运动的为动盘圆弧。动盘圆弧可在驱动机构拖动下，以设定偏心距为半径，绕盖板的中心公转，从而相对静盘圆弧运动，因此静盘圆弧端点连接直径与动盘圆弧端点连接直径在运动中永远平行。
35.所述气缸组件的主要工作原理为：背板通过绕盖板的中心公转，从而带动反切圆形板相对半圆弧板移动。又由于反切圆形板相对半圆弧板移动过程中，反切圆形板上的各个点相对半圆弧板的运动情况完全相同，因此，反切圆形板与半圆弧板之间的相对运动为平动。在公转过程中，动盘圆弧、静盘圆弧可以与其高度两端的盖板和背板一起组成一个相对封闭空间，可称为气腔，且气腔的容积随着公转地进行可以逐渐由大到小的变化，理论上，整个气腔的容积可以从最初额定设计值一直被压缩到接近于极值的零。期间半圆弧和反切圆形板围成的气缸压缩腔，也就是气腔ab径向封闭点处为极小的间隙配合，而没有接触摩擦。同时，两者的间隙极小，小于0.1mm，故泄漏量也很小，也就是具有较高的容积效率。可选的，在要求密封较高的高压机型中，圆弧轴向上可以设置密封件，径向和轴向上可以采用浮动结构，密封效果足可以达到设计要求。
36.在气缸组件运行中，如图3至图7所示，反切圆形板a的第一内半圆形壁a1可以在
180
°
平动范围内与半圆弧板b的内半圆弧壁b1相切，形成一个切点；第二内半圆形壁a2可以在180
°
范围内与半圆弧板b的一个端半圆相切，形成另一个切点，且如图15和图16所示，切点会在运动状态下发生相对运动：当平动方向朝向第二内半圆形壁a2时，上述两切点逐渐靠近，半圆弧板b和反切圆形板a及高度方向两端的盖板背板组成的空间容积减小，一直到接近于极值的零。反之所述两切点距离逐渐扩大，所述容积从最小值变化到最大值。由于该气缸用于压缩，因此规定，在压缩气体过程中，所述气缸组件的动盘平动方向始终朝向第二内半圆形壁a2。当半圆弧板b和反切圆形板a组成的气腔的容积被压缩的同时，半圆弧板b敞开的一端空间容积同步变大，同步吸气。因此，本发明的气缸排气口设于半圆弧板b内靠近容积压缩终点的位置，可以径向设置穿过半圆弧板b，也可以轴向设置穿过圆弧高度方向上的盖板。
37.由于所述的气缸方案在运行时动盘平动过程只能在180
°
范围内做功，而另外180
°
回转半径只用于动盘回转不做功，因而为了提高功率密度本发明可采用双气缸布置方案。
38.所述的双气缸布置方案，如图8至图14所示，就是在如图1至图7所示的单气缸组件的基础上，在垂直于半圆弧板b两端点连线的直径上或直径的延长线上取一点为公转的圆心，将所述半圆弧板b和反切圆形板a旋转180度构成周向均布的两个气缸结构。两个气缸结构的反切圆形板a可制作成一体，两个半圆弧板b分别与壳体或支架连接固定成一体或者直接制作成一体再与壳体或支架连接。这样当其中一个气缸做功时，另一个气缸回转；另一个气缸做功时前面做功的气缸开始回转过程，整个压缩机在360度旋转范围内周而复始地连续工作。
39.结合图29至图46进一步阐述，以气缸方案为例，详细介绍压缩机气缸实施例构成。
40.气缸组件的实施例一，本实施例直接采用气缸方案的双气缸方案。它由静盘和动盘组成。静盘盖板呈圆形，以静盘盖板圆心为圆心的圆上均布两个内圆尺寸完全相等的半圆弧板。所述半圆弧板的外圆与加强金属结构连为一体，成为一个整体，故而在实施例中外圆弧线隐藏于静盘圆弧外圆延伸的机体中。所述半圆弧板端部呈半圆形。所述半圆弧板端部的直径等于圆弧径向厚度。如图9a所示，静盘的两个半圆弧板内圆最大中心距h2，等于动盘反切圆形板外圆最大中心距h1加上动盘运转时的公转直径。公转直径是二倍偏心距。静盘两圆弧板轴向高度等于动盘反切圆形板轴向高度，以确保静盘和动盘能够配合构成密封的气腔。所述静盘半圆弧板高度的一端与盖板连接，另一端敞开，整个静盘气缸容积部分为半开式。
41.所述动盘背板呈圆形，以动盘背板圆心为圆心的圆上均布两个反切圆形板。偏心距即动盘背板圆心与静盘盖板圆心之间的公转距离。如图43所示，所述两个反切圆形板与静盘的半圆弧板非啮合弧面分别与金属加强连接结构连为一体，成为一个整体，故而反切圆形板非啮合面弧线隐藏于动盘圆弧机体中。所述反切圆形板端部呈半圆形。所述反切圆形板端部直径等于圆弧径向厚度。两个反切圆形板朝向静盘半圆弧板内圆的圆弧最大中心距h1，大于等于所述构成反切圆形板a的第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2及第三端半圆形壁a3的直径之和，即所述中心距h1≥φ
a1
φ
a2
φ
a3
，显而易见，第一内半圆形壁a1、第二内半圆形壁a2及第三端半圆形壁a3直径之和等于第一端半圆形壁a4、第二外半圆形壁a5及第三外半圆形壁a6直径之和，即φ
a1
φ
a2
φ
a3
＝φ
a4
φ
a5
φ
a6
。所述反切圆形板a高度的一端与动盘背板连接，另一端为敞开，使动盘气缸容积部分成为半开形式。
42.将动盘和静盘的轴向敞开部分扣合在一起，轴向径向间隙配合，由于动盘反切圆形板和静盘半圆弧板高度相同，两端被动静盘盖板封闭，径向上形成的弧形容积又被平动中变化的两个切点封闭，故而形成相对封闭的气腔ab，气腔ab空间容积可循环变化，从而在运行中实现吸气、压缩、排气过程。排气口设于靠近静盘圆弧压缩的终点部位，若径向设于所述半圆弧板侧壁上，则是为径向排气，若设于所述静盘盖板上，为轴向排气。所述静盘的外圆周与压缩机支架或壳体连接固定，连接方式有多种，根据实情而定。所述动盘中心开设轴孔，用以配合连接平动机构，比如轴系等，平动机构能驱动动盘相对静盘公转。与动盘连接配合的平动机构中有防自转装置。所述防自转装置以十字滑环作为防自转装置的技术方案，故而在动盘背板相对于反切圆形板的另一圆形端面设有供十字滑环滑动的键槽。本方案防自转装置不限于十字滑环方案，还可以采用其他现有的功能相同的机构，例如多根平行小曲轴结构，动盘背板一侧面上可以配合连接一根或多根轴向与主轴平行的小曲轴，所述小曲轴的另一端配合安装在底板或静盘上，所述小曲轴曲轴稍与小曲轴轴心偏心距等于所述主轴偏心距，同样可以与相关轴承部件等组成动盘防止自传机构，还有其它几种，均为常规设置，不再详述。但十字滑环方案最为简单、加工成本最低。静盘盖板中心可以设置贯穿的主轴通孔也可以不设置，设置与否主要取决于平动机构的主轴是穿过静盘还是不需要穿过静盘，本技术领域的技术人员可以根据实情灵活确定。动盘中心轴孔可以是半开式也可以是贯穿式，也取决于轴系中主轴的安装方式、位置和整机的结构特点，轴孔的大小也是根据主轴机构的尺寸来定，属于常规设置，在此不再赘述。
43.图47至图56所示，所述气缸组件的动盘还可以是轴向两端全封闭式，即轴向两端各有一片同样尺寸的背板，此时对应的静盘只有半圆弧板极其支撑固定连接部分，轴向两端不设静盘盖板。该方案的气缸动盘反切圆形板由于轴向两端都有背板固定，强度高，但会导致动盘运动质量加大，同时导致静盘半圆弧板由于没有轴向端部盖板固定稳定性变差。
44.如图57至图64所示，所述气缸组件的静盘还可以是轴向两端全封闭，即所述轴向两端各有一片同样尺寸的盖板连接固定，盖板中间部位留有主轴穿过和活动的贯穿通孔，此时对应的动盘反切圆形板为全开式，即所述动盘反切圆形板轴向两端没有背板，只有反切圆形板及其中间连接固定结构和轴孔。此种气缸方案的优点是动盘质量轻更容易加工，缺点是由于失去盖板的固定支撑作用，动盘反切圆形板强度降低，同时导致动盘平动机构的防自转装置设置较为复杂。
45.所述气缸还可以是动盘、静盘全敞开式，即静盘只有圆弧板和径向连接支撑部位而没有轴向两端盖板，动盘也只有反切圆形板和中间连接固定部位和轴孔，没有轴向背板。整个气缸的盖板和背板单独制作贴合安装于动盘和静盘轴向的两端，与动盘圆弧、静盘圆弧组成气缸封闭空间容积。此种方案的优点是反切圆形板和半圆弧板都更容易加工，缺点是动静圆弧强度失去盖板背板固定都会有所降低，稳定性较差，尤其是平动机构的防自转装置设置不太方便。
46.所述气缸的反切圆形板、半圆弧板和轴向两端盖板背板还有其它组合方式，均可以根据本发明的气缸方案及整机设计需要自由组合，都属于本发明权力特征的覆盖范围，在此不再一一列举。
47.空气压缩机实施例一：
48.压缩机，它有壳体，所述壳体呈圆筒状，所述圆筒的下端连接有底板，所述圆筒的
上部敞开端通过法兰及螺栓与上盖连接；紧贴所述上盖的内壁安装本发明所述气缸的静盘盖板，所述盖板被压缩机上盖与壳体固定，且与壳体圆筒内圆为同心圆，所述静盘盖板朝向底部的一端连接固定有所述气缸静盘的整体半圆弧板，所述半圆弧板与所述动盘反切圆形板啮合间隙配合，所述反切圆形板轴向下端与所述动盘背板连接固定为一体；所述动盘背板朝向底板的一端面和底板朝向内侧的端面设有供防自转装置滑动的键槽和滑槽，所述动盘背板的键槽与底板的滑槽空间垂直，防自转机构的十字滑环安装于所述动盘背板和所述壳体底板之间并与所述键槽和滑槽配合；所述底板安装有下轴承，主轴穿过上盖中心设置的上轴承及动盘的主轴承与所述下轴承支撑配合；所述压缩机主轴伸出的一端通过联轴器与电机连接。所述电机通过所述上盖的电机支架与上盖连接固定；所述主轴为偏心圆主轴所述偏心圆与所述主轴的轴心距离为偏心距,偏心距与动盘公转的半径相等。所述主轴偏心圆与动盘中部安装的主轴承支撑配合。所述圆筒形的壳体的一侧设置有进气口；出气口为两个，设置在静盘轴向上靠近气缸压缩终点部位往上穿过静盘盖板，并对应上盖的排气管，用于与单向排气阀及外接管件连接。
49.空气压缩机实施例二：
50.如图81至图90所示，采用双气缸组件的空气压缩机，它有圆筒形的壳体2c2，所述壳体2c2下端连接有底板，底板设置有供平动机构防自转的十字滑环配合的滑槽。底板底部设有支架2c25。所述动盘背板下底面设有供十字滑环支撑配合的键槽2c117，滑槽与键槽2c117空间垂直；十字滑环安装于所述底板与动盘背板之间。所述动盘背板上部设有两个关于动盘中心点对称的反切圆形板，径向上两个反切圆形板之间为连体结构，两个反切圆形板为一个整体。其中部开设轴承室，轴承室内安装中心轴承2c6。为减轻重量如图85所示设有减重孔2c116和2c119。所述反切圆形板与静盘的半圆弧板对应啮合。所述半圆弧板上端与盖板连接。所述盖板周向与壳体内壁固定连接。所述盖板上顶面与上盖2c22压紧贴合固定。所述上盖2c22通过法兰螺栓与壳体的圆筒2c21上端部固定连接。所述上盖中心部位设有上轴承2c5，被上轴承2c5支撑穿过的曲轴2c3穿过静盘盖板的贯穿通孔，通过下端部设置的曲轴稍2c34与安装于动盘径向中部位置的中心轴承2c6配合并被轴承支撑，拖动动盘相对静盘公转，同时反切圆形板相对半圆弧板平动。所述曲轴2c3伸出上盖部分通过联轴器与电机2c9连接。所述电机2c9通过设置于上盖的电机支架与上盖及壳体固定连接。所述壳体径向侧面设有进气口2c24。所述静盘轴向上靠近气缸压缩终点的部位设有出气口，两个出气口分别与所述两个气缸对应。两个出气口分别通过上盖对应开设的通孔2c23通向壳体外部，能够方便地与单向排气阀和其它管件连接。与空气压缩机实施例一同理，所述曲轴的平衡结构、防自转结构及动静盘减重结构是本技术领域的常规方案，不再详述。
51.空气压缩机实施例三：
52.如图91至图107所示，本实施例的压缩机实质上是所述空气压缩机实施例一的双层结构。所述双层结构主要是在轴向上增加与压缩机实施例一双气缸组件完全相同的第二套双气缸组件。所述两套双气缸组件共用同一根偏心圆主轴。所述偏心圆主轴的两个偏心圆轴向上分别与两层动盘对应配合安装，径向上成对称的180度角，这样在本实施例压缩机运转时主轴及动盘径向平衡问题基本解决，不需要额外加平衡块做径向质量平衡设置。由于本实施例的双层结构特征，主轴要贯通两层动静盘，因此，如图95至图100所示，静盘优选为中分形式，便于拆装。所述中分式静盘，就是一个整体式静盘沿所述两半圆弧板最大距离
中垂线平分为二，两个半静盘对称且中间完全贴合对接，同时，下层的静盘盖板上表面设有供防自转装置十字滑环配合的滑槽。本实施例轴向设有两个十字滑环，上方的十字滑环位于上层的动盘背板和下层的静盘盖板之间，下方的十字滑环位于下方的动盘背板和底板之间。每层圆筒都设有一个进气口3c24和两个排气管3c29，且进排气口3c29布置方案与空气压缩机实施例一相同；不同的是，如图91和图92所示，所述四个排气口均径向布置。如图96所示，所述的排气口径向布置为静盘圆弧板靠近气缸压缩终点部位开设排气孔3c107。所述排气孔3c107贯通半圆弧板的侧壁及弧壁延伸连接贴合壳体内壁的部位直到与排气管3c29相通。本方案的双层壳体通过法兰螺栓固定连接。
53.同理，根据所述轴向多层压缩机方案，可以设计成三层及以上多层级的压缩机方案。如果是三层压缩机，中间层气缸的气缸圆弧结构轴向尺寸等于轴向两侧上下两层气缸圆弧结构轴向尺寸的二倍，且中间层动盘质量是轴向两侧上下层动盘的二倍；轴向上，两侧上下层主轴偏心圆质心关于中间层动盘质心对称；径向上，中间层主轴偏心圆与轴向两侧的同轴偏心圆以主轴轴心180
°
圆周对称。所述三层缸的压缩机运动质量平衡径向轴向都可以实现自然平衡，无需再做太多处理。
54.本发明的积极效果在于：本发明的气缸运转方式及驱动方式类似于涡旋压缩机，均为公转驱动方式。同时动盘圆弧与静盘圆弧通过相切运动变化，达到气缸封闭空间容积变化，以实现压缩流体的目的。理论上动盘和静盘之间轴向径向上都被定位支撑，运转中不发生接触摩擦，因此效率高，同时气缸容积的压缩余隙极小，故而容积效率也高，因此它继承了涡旋压缩机的诸多优点。但是，本发明所述压缩机与涡旋压缩机相比其优越性体现为：本发明的一个气缸的公转配合面只有两个或两对弧形体，且弧形体配合面轴向截面均为标准半圆或标准半圆的组合，且动盘背板和静盘盖板可以是标准整圆，也可以是标准整圆的部分，制作工艺简单，非常易于机械加工，进而可导致本发明气缸的压缩机相比于涡旋压缩机，制造工艺简化，极大地降低了制造成本。同时由于工艺结构简单，本发明的气缸若增加轴向尺寸或径向尺寸，或调整增大动盘偏心距，或综合以上方案，都可以很容易地增大设备负荷，使制造高效高稳定性的大负荷平动压缩机成为可能。
附图说明
55.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1到图14是本发明压缩机气缸组件的结构原理示意图，为便于说明和理解，并突出核心配合部件反切圆形板a和半圆弧板b的形状及配合关系，图中省略了背板111和盖板101。其中图1到图7为所述单气缸组件结构及运行原理示意图:
57.图1为单气缸组件的主视结构示意图，图2是图1的三维示意图。图3到图7是单气缸组件的动盘11与静盘10圆弧模拟运行的示意图，其中，图3是反切圆形板a箭头所指的切点处于零度时的状态示意图，此时，处于压缩启始状态，气腔(ab)的容积最大；图4到图7分别是所述切点处于90
°
、180
°
、270
°
和360
°
时的状态示意图；图1a是图1的放大示意图，用以详细介绍单气缸组件的结构。
58.图8到图14是双气缸组件方案的结构原理示意图，其中图8是双气缸组件方案的三维示意图。图9是图8的主视结构示意图；图10到图14是所述双气缸组件方案的模拟运行原理图；图9a是是图9的放大示意图，用以详细说明所述双气缸组件方案的结构特征。
59.图15至图18是反切圆形板a相对半圆弧板b公转一周，两者配合位置变化的详细轨迹图，图15和图16中反切圆形板a与半圆弧板b相切，由于反切圆形板a和半圆弧板b均有一定高度，因此两者的实际相切位置是一条线段。然而，该线段在图中只显示为一个点，故为了描述简便而将上述线段称为切点，进一步地说：
60.图15是反切圆形板a相对半圆弧板b由切点0度移至切点为90度的运动轨迹图，箭头所指切点由内半圆弧壁b1的最左端起沿内半圆弧壁b1逐渐移至其的中心，此过程中，第一内半圆形壁a1与内半圆弧壁b1始终相切，第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2始终相切；
61.图16是反切圆形板a相对半圆弧板b由切点90度移至切点为180度的运动轨迹图，箭头所指切点由内半圆弧壁b1的中心移至其最右端，此时，第一内半圆形壁a1、内半圆弧壁b1、第二端半圆弧壁b2和第二内半圆形壁a2共同相切于同一点，此过程中，第一内半圆形壁a1与内半圆弧壁b1，以及第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2始终相切；
62.图17是反切圆形板a相对半圆弧板b由切点180度移至切点为270度的运动轨迹图，反切圆形板a与半圆弧板b由相切逐渐分离；
63.图18是反切圆形板a相对半圆弧板b由切点270度移至切点为360度的运动轨迹图，反切圆形板a与半圆弧板b由分离逐渐回归相切，以便开始下一个循环。
64.图19是所述壳体1c2的立体结构示意图，为看清滑槽1c271的结构图中省略了上盖1c22；图20是图19的俯视图；图21是图20的w
‑
w剖视结构示意图；
65.图22是所述气缸动盘1c11和十字滑环1c8配合的立体结构示意图；图23是图22的俯视结构示意图；图24是图23的y
‑
y剖视结构示意图；
66.图25是所述壳体1c2内安装气缸动盘1c11和十字滑环1c8的俯视结构示意图，图中省略了上盖1c22；图26是图25的v
‑
v剖视结构示意图；图27是图26的x
‑
x剖视结构示意图；图28是所述十字滑环1c8的立体结构示意图。
67.图29到图46是所述双气缸组件方案的一种实施方式的结构示意图:
68.图29是所述双气缸组件方案实施方式的三维示意图，图30是29的仰视图，图31是图29的主视图，图32是图31的a
‑
a向剖视图，图33是图31的b
‑
b向剖视图，图34是图30的仰角三维视图；图35是该实施方式的静盘10的三维示意图，图36是所述静盘10的主视图，图37是图36的仰视图，图38是图37d
‑
d向剖视图，图39是图37c
‑
c向剖视图，图40是图37的左视图；图41是该实施方式的动盘11三维示意图，图42是动盘11的主视图，图43是图42的俯视图，图44是图43的e
‑
e向剖视图，图45是图43的f
‑
f向剖视图，图46是图42上俯角三维视图；
69.图47全封闭式的动盘与全开放式的静盘的配合结构示意图；图48是图47的z
‑
z剖视结构示意图；图49是图47的仰视结构示意图；图50是图47的俯视结构示意图；图51是图47的立体结构示意图；图52是全封闭式的动盘的主视图；图53是图52的d
‑
d剖视结构示意图；图54是图52的俯视图；图55是图52的立体图；图56是图52的仰视图；图57是图52的左视图；图58是图52的右视图；图59是全开放式的动盘与全封闭式的静盘的配合结构示意图；图60是图59的e
‑
e剖视图；图61是图59的俯视图；图62是图59的立体图；图63是全开放式的动盘
的俯视图；图64是图63的三维图；
70.图65到图80是空气压缩机的第一实施方式的结构示意图，该实施方式采用双气缸组件，其中包含组成部件结构示意图：图65是所述空气压缩机的三维示意图，图66是空气压缩机的主视图，图67是图66的l
‑
l向剖视图；图68是所述空气压缩机的主轴的立体结构示意图；图69是所述空气压缩机的静盘10三维结构示意图，图70是图69的上仰角三维视图，图71是图70的主视图，图72是图71m
‑
m向剖视图，图73是图71的仰视图，图74是图73的n
‑
n向剖视图；图75是所述空气压缩机的气缸动盘11三维示意图，图76是图75上仰角三维示意图，图77是动盘11的主视图，图78是图77的仰视图，图79是图77的o
‑
o向剖视图，图80是图78的p
‑
p向剖视图；
71.图81到图90是采用本发明所述空气压缩机的第二实施方式的结构示意图及部件示意图，该实施方式主轴采用曲轴主轴：图81是该实施方式的三维示意图，图82是该实施方式的侧视图，图83是图82的q
‑
q向剖视图；图84是该实施方式曲轴结构三维示意图；图85是该实施方式的动盘的三维结构示意图，图86是图85的上仰角三维视图，图87是动盘的主视图，图88是图87的r
‑
r向剖视图，图89是图87的仰视图，图90是图87的俯视图；
72.图91到图107是所述空气压缩机的第三实施方式结构示意图及主要部件结构示意图，该实施方式有两套气缸组件，并且两套均为采用双气缸组件：图91是第三实施方式的三维示意图，图92是图91上仰角三维示意图，图93是第三实施方式的侧视图，图94是图93的s
‑
s向剖视图；图95是所述第三实施方式的中静盘被中分为两部分后其中一部分的三维示意图，两部分结构形状相同，拼接成静盘，两部分关于盖板圆心中心对称；图96是图95的上仰角三维示意图，图97是静盘的主视图，图98是图97的t
‑
t向剖视图，图99是图97的仰视图，图100是图97的俯视图；图101是所述第三实施方式的动盘的三维示意图，图102是图101的仰视图，图103是图101的俯视图，图104是动盘的主视图，图105是图104的u
‑
u向剖视图；图106是所述第三实施方式偏心圆主轴三维结构示意图，图107是图106的主视图。
具体实施方式
73.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
74.一、单气缸组件方案
75.具体方案如图1所示，半圆弧压缩机气缸组件包括静盘10和动盘11。静盘10由半圆弧板b和半圆弧板b轴向的盖板构成，半圆弧板b与盖板垂直。动盘11由反切圆形板a和反切圆形板a轴向上的背板构成，反切圆形板a与背板垂直。盖板和背板通常为圆盘，为突出半圆弧板b和反切圆形板a的结构形状，图1至图7中省略了盖板和背板。半圆弧板b与反切圆形板a在盖板和背板之间配合，盖板、背板、半圆弧板b和反切圆形板a共同配合能构成相对密封的气腔(ab)。
76.如图1所示，反切圆形板a由第一半圆板的一端与第二半圆板的一端连接构成，第一半圆板与第二半圆板的开口方向相反，即两者开口方向呈180度。第一半圆板的直径与第二半圆板的直径共线，第一半圆板的直径大于第二半圆板的直径。反切圆形板a的端面类似
于s形。背板的中心为背板中心o2，盖板的中心为盖板中心o1。背板中心o2所在轴线为背板轴线，盖板中心o1所在轴线为盖板轴线，盖板轴线与背板轴线平行。背板111相对盖板101运动，其运动方式为：背板轴线绕盖板轴线公转，公转半径为背板轴线与盖板轴线之间的距离。背板111带动反切圆形板a相对半圆弧板b移动过程中，第一半圆板与第二半圆板的开口方向始终不变，即反切圆形板a相对半圆弧板b平动或平移。反切圆形板a相对半圆弧板b平动能改变气腔(ab)的容积大小，以完成吸气、压缩和排气动作，并如此循环。
77.如图1a所示，所述第一半圆板有三个侧面，其分别为第一内半圆形壁a1、第四端半圆形壁a4和第一外半圆形a5。所述第二半圆板有三个侧面，其分别为第二内半圆形壁a2、第三端半圆形壁a3和第二外半圆形a6。第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2连接并相切，第一外半圆形a5与第二外半圆形a6连接并相切，所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的端面上的连接点也是二者所在两圆的外切点。由于反切圆形板a有一定的厚度，因此，所述第一内半圆形壁a1与第一外半圆形a5对应，第二内半圆形壁a2与第二外半圆形a6对应。第一外半圆形a5和第二外半圆形a6构成的曲面与第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2构成的曲面平行。第三端半圆形壁a3的两端分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6两端连接，第四端半圆形壁a4的两端分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5的两端连接。设置第三端半圆形壁a3和第四端半圆形壁a4可避免反切圆形板a端部出现尖峰结构导致强度减弱或影响使用寿命及密封性。具体地说，反切圆形板a内外平行等距弧线的两端，均以所述两平行弧线的距离为直径设置第三端半圆形壁a3和第四端半圆形壁a4。很显然，第三端半圆形壁a3的半圆端点分别与第二内半圆形壁a2和第二外半圆形a6对应的半圆端点连接，第四端半圆形壁a4的半圆端点分别与第一内半圆形壁a1和第一外半圆形a5对应的端点连接。
78.如图1a所示，所述半圆弧板b的侧壁有内半圆弧壁b1、外半圆弧壁b4、第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3。内半圆弧壁b1和外半圆弧壁b4等距形成，内半圆弧壁b1的一端和外半圆弧壁b4的一端分别与半圆弧线b2连接，内半圆弧壁b1的另一端和外半圆弧壁b4的另一端分别与第一端半圆弧壁b3连接，第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3的直径为半圆弧板b的厚度。所述半圆弧板b的厚度可以等于反切圆形板a的圆弧厚度,也可以不等于，具体情况依照强度设计和所述本发明气缸方案的技术特征而定。
79.如图1a所示，所述第一内半圆形壁a1和第二内半圆形壁a2的直径之和等于所述内半圆弧壁b1与半圆弧线b2的直径之和。也就是说，由图1a可知，反切圆形板a中第一内半圆形壁a1与第二内半圆形壁a2的直径之和称为反切圆形板a的配合面直径，所述半圆弧板b中内半圆弧壁b1与半圆弧线b2的直径之和称为半圆弧板b的弧配合面直径。
80.如图1所示，所述第二内半圆形壁a2的半径等于动盘11相对静盘10公转时的公转半径。该尺寸关系确定了动静盘公转过程中气缸内腔的半圆弧线b2端的配合和密封。
81.下面结合图3到图7详述所述气缸组件的运行原理。
82.由于如图3所示相对于第一半圆板第二半圆板位于其右侧，因此，所述动盘11公转的方向如图3至图7中的环形箭头所示，为顺时针方向。若第一半圆板端相对于第二半圆板位于右侧，即反切圆形板a的左侧半径小右侧半径，动盘11可逆时针方向公转。进一步地说，由于所述第一单气缸方案的平动方向始终朝向第二内半圆形壁a2一端，本示意图第二内半圆形壁a2在右侧，因此所述本方案模拟原理示意图平动方向为顺时针；显而易见，如果第二
内半圆形壁a2在左侧，平动方向自然为逆时针。具体运行过程如下：
83.以图3所示为起始位置，此时反切圆形板a中的第一内半圆形壁a1左端与半圆弧板b中的内半圆弧壁b1左端相切，相切部位如直线箭头所指位置，以下简称左切点，同时反切圆形板a中的第二内半圆形壁a2右端与半圆弧板b的第二端半圆弧壁b2右端相切，以下简称右切点，第一内半圆形壁a1、第二内半圆形壁a2、内半圆弧壁b1、第二端半圆弧壁b2与圆弧轴向上两端的盖板和背板形成一个封闭的空间容积，称为气腔，此时气腔(ab)的气压为初始气压，处于压缩气体的启始状态，动盘11公转角度设为0
°
；
84.背板中心o2在图3的位置开始绕盖板中心o1顺时针公转90度至如图4所示的过程中，反切圆形板a相对半圆弧板b运动轨迹如图15所示，第二内半圆形壁a2始终与内半圆弧壁b1相切，第二端半圆弧壁b2始终于第二内半圆形壁a2相切，气腔(ab)的空间减小，气体被压缩升压。即，左切点到达内半圆弧壁b1的中部，右切点也到达了第二内半圆形壁a2的中部，此时气缸内的容积变小压力升高；
85.背板中心o2在图4的位置绕盖板中心o1继续顺时针公转90度至如图5所示的过程中，反切圆形板a相对半圆弧板b运动轨迹如图16所示，第二内半圆形壁a2始终与内半圆弧壁b1相切，第二端半圆弧壁b2始终与第二内半圆形壁a2相切，气腔(ab)的空间进一步减小，气体被压缩至设定压力并排出气腔(ab)外。即，在图4的位置上，反切圆形板a继续公转90度，所述左切点与右切点在内半圆弧壁b1右端点处相遇重合，此时所述封闭空间容积最小，几乎为零，压缩气体压力达到高压极值，已从设于静盘盖板或半圆弧板b设置的排气孔排出；
86.背板中心o2在图5的位置绕盖板中心o1继续顺时针公转90度至如图6所示的过程中，反切圆形板a相对半圆弧板b运动轨迹如图17所示，第二内半圆形壁a2与内半圆弧壁b1分离，第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2分离，气腔(ab)处于回转过程。即，在图5的位置上，反切圆形板a继续顺时针公转，与半圆弧板b不再相切，进入回转空转过程，此时箭头所指切点状态为无切点。
87.背板中心o2在图6的位置绕盖板中心o1继续顺时针公转90度至如图7所示的过程中，反切圆形板a相对半圆弧板b运动轨迹如图18所示，第二内半圆形壁a2与内半圆弧壁b1由分离至重新相切，第二端半圆弧壁b2与第二内半圆形壁a2由分离至重新相切，气腔(ab)吸气及压缩，重新进入下一轮压缩环节。即图7，从图6的位置上继续公转90度，反切圆形板a的状态重新回到图1的状态，所述左右切点开始分别同时复位，气腔(ab)重新形成封闭空间容积，进入下一个压缩过程。
88.从图中可知，当所述气腔(ab)容积变化时，封闭空间外面的空间也随之变化，等同的理解为：所述动静圆弧封闭空间容积压缩排气的同时，相对敞开的空间同时吸气，也就是所述本发明的气缸组件吸气和压缩过程是同步的。
89.二、双气缸组件方案
90.其具体方案如图9a所示，所述盖板上设有两个半圆弧板b，两个半圆弧板b关于盖板中心o1中心对称。所述背板上设有两个反切圆形板a，两个反切圆形板a关于背板中心o2中心对称。同侧的一个反切圆形板a和半圆弧板b构成一个气缸圆弧结构。可以理解为：另一气缸圆弧结构与之在某一圆上周向旋转180度而成，形成两个尺寸结构完全相等的气缸圆弧结构，但是，如图10至图14所示，在同一时间点上，两个气缸圆弧结构的反切圆形板a和一
个半圆弧板b的配合关系始终不同，例如图10所示，图中上部的气缸圆弧结构处于压缩的启始时刻，此时，图中下部的气缸圆弧结构处于压缩结束和排气时刻。
91.图8到图14是本发明所述的双气缸方案的结构及工作原理图。其中图9a是图9的放大图，用以更清晰地表述双气缸方案结构特征。如图9a所示，两个第一内半圆形壁a1中点之间的距离为半圆形中点连线h1，两个内半圆弧壁b1中点之间的距离为半圆弧中点连线h2，半圆形中点连线h1和半圆弧中点连线h2平行。半圆弧板b的两端点连线为宽度l1，半圆形中点连线h1和半圆弧中点连线h2与半圆弧板b的两端点连线l1垂直。这一尺寸关系确定了所述动静盘半圆弧板的平动啮合关系。
92.如图9a所示，所述半圆弧中点连线h2等于半圆形中点连线h1与第二内半圆形壁a2的直径之和，即，所述半圆弧中点连线h2等于h1加上二倍偏心距的和。半圆形中点连线h1大于等于第一内半圆形壁a1、第二内半圆形壁a2与第三端半圆形壁a3的直径之和。即：h1≥φ
a1
φ
a2
φ
a3
。
93.从图10到图14可知，两个反切圆形板a和两个半圆弧板b组成两个气缸圆弧结构，气缸圆弧结构也称为气缸单元。两个反切圆形板a作为一个动盘11整体一起运动，例如，当图中上部的一个气缸单元由图10到图12压缩开始、压缩、压缩排气结束并同步结束吸气过程的同时，下部的气缸单元开始回转并完成回转过程；当下部气缸单元开始作压缩开始、压缩、压缩排气结束并同步结束吸气过程时，所述上部气缸单元进入并完成回转过程，周而复始。因此，所述双气缸方案的气缸在360
°
公转范围内均进行连续做功，连续地进行吸气压缩排气过程，从而大幅提高压缩机的工作能量密度，减小设备体积。
94.结合图29至图46进一步说明双气缸组件方案的具体加工结构如下：
95.由于在实践中，考虑功率密度及加工制造的方便性及成本因素，本发明的压缩机气缸优选双气缸方案，因此对单气缸方案及其压缩机不再做过多论述。下面以本发明的双气缸方案为设计依据，进一步介绍其气缸的实施例。
96.本发明的半圆弧压缩机气缸1的双气缸实施例，如图29到图34所示，它有静盘10和动盘11组成。如图35所示，所述静盘10有圆形的盖板101，在盖板101的同一侧面上设有两个半圆弧板b，其中一个称为第一静盘半圆弧102，另一个半圆弧板b称为第二静盘半圆弧103。第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103在盖板101的同心圆上均布且轴向的一端与盖板101同一侧面固定连接。如图38和图40所示，第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103的轴向高度相同。第一静盘半圆弧102的第一内半圆弧102b1和第二静盘半圆弧103的第二内半圆弧103b1相当于所述内半圆弧壁b1；第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103的端部半圆弧102b2、102b3及103b2和103b3相当于所述第二端半圆弧壁b2和第一端半圆弧壁b3。所述半圆弧板b4为气缸结构的非配合面弧线，已隐藏于所述第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103的加强和固定支撑机体中，仅存在设计阶段的理论价值。盖板101中部设有轴孔104，其为供主轴穿过的轴孔。轴孔104的直径大于主轴穿过的最大轴径，其有无取决于主轴是否需要从中穿过。如图43所示，所述的动盘11有圆形的背板111。以背板111一侧面的圆心为中心,周向均布两个反切圆形板a，两个反切圆形板a的结构和布置遵循所述第一双气缸方案。所述两个反切圆形板a分别称为第一反切圆形板112和第二反切圆形板113，第一反切圆形板112和第二反切圆形板113关于背板中心o2中心对称。第一反切圆形板112和第二反切圆形板113的轴向一端与背板111的同一侧面固定连接。第一反切圆形板112和第二反切
圆形板113之间为实心体，即连成一个如图43所示的整体，整体的轴向高度相同，换言之，第一反切圆形板112和第二反切圆形板113朝向背板111圆心的非与静盘10配合的面直接连接成一个整体，反切圆形板a的第一外半圆形a5和部分第二外半圆形a6均隐藏于上述两个反切圆形板a连接的整体中，仅为设计的理论依据。动盘11圆弧配合面半圆弧112a1和113a1相当于单气缸方案的第一内半圆形壁a1，另一配合面半圆弧112a2和113a2相当于单气缸方案的第二内半圆形壁a2。动盘11圆弧径向端部半圆弧112a3和113a3,相当于气缸方案的第三端半圆形壁a3；本方案所述动盘11圆弧不连接背板111的轴向的另一端端面齐平，谓之动盘11圆弧端部平面，在所述端部平面中心位置，也就是动盘11盖板圆心位置有轴向深度的主轴孔114。同时为了减轻动盘11重量，还在以主轴孔114圆心为圆心的圆上均布开设了减重孔115。如图45所示，盖板111没有第一反切圆形板112和第二反切圆形板113的轴向端面上设有键槽116，用以安装配合防止动盘自转装置的十字滑环。
97.所述动盘11的第一反切圆形板112和第二反切圆形板113的轴向高度，与静盘10的第一静盘半圆弧102与第二静盘半圆弧103轴向高度相等，动盘11和静盘10轴向径向均为动态间隙配合，轴向和径向圆弧切点配合间隙小于0.1mm。
98.三、单层双气缸空气压缩机
99.结合图65至图80描述具体结方案如下：
100.如图65所示，单层双气缸空气压缩机包括壳体1c2。壳体1c2呈圆筒状。壳体1c2由上盖1c22、圆筒1c21和底板1c27构成。圆筒1c21的下端连接壳体的底板1c27。如图67所示，底板1c27中心部设有转轴通孔和筒状的下轴承室，下轴承室内安装下轴承1c7，下轴承室底部有与底板1c27螺栓固定封闭的下轴承盖1c28。如图66所示，圆筒1c21的筒壁上设有贯穿筒壁的进气口1c24。圆筒1c21的上端部法兰连接壳体的上盖1c22。如图67所示，壳体1c2的空腔内安装气缸1c1，气缸1c1由气缸静盘1c10和气缸动盘1c11配合构成，气缸静盘1c10轴向下部动态配合安装气缸动盘1c11。轴向上，上盖1c22紧贴其下端面安装气缸静盘1c10，气缸静盘1c10相对上盖1c22静止。
101.如图69所示，气缸静盘1c10设有静盘盖板1c101，如图67所示，气缸静盘1c10的静盘盖板1c101被圆筒1c21上端部圆形内台阶和壳体盖板1c22下端面贴合压紧固定。如图73所示，静盘盖板1c101的中心设有轴孔1c104。静盘盖板1c101的一侧设有第一静盘半圆弧1c102和第二静盘半圆弧1c103，第一静盘半圆弧1c102和第二静盘半圆弧1c103关于静盘盖板1c101的中心点对称分布。
102.如图75所示，气缸动盘1c11由动盘背板1c111、第一气缸动盘圆弧1c112、第二气缸动盘圆弧1c113和轴承室1c114连接构成。轴承室1c114位于动盘背板1c111的中心部，即动盘1c11整体圆弧中心部有轴承室1c114，动盘背板1c111中心部设有轴孔1c115。如图79所示，轴承室1c114与轴孔1c115对应同心。如图75所示，第一气缸动盘圆弧1c112和第二气缸动盘圆弧1c113分别位于轴承室1c114两侧，并且，第一气缸动盘圆弧1c112和第二气缸动盘圆弧1c113关于轴承室1c114的圆心中心对称。如图67所示，所述上盖1c22中心部设有贯通的轴孔的上轴承室，上轴承室内安装上轴承1c5。
103.气缸静盘1c10上设有排气通道，排气通道由排气孔和排气管构成，排气管设置于静盘盖板1c101上或设置于圆筒1c21侧壁上，排气管与壳体1c2外相通，第一静盘半圆弧1c102的内腔和第二静盘半圆弧1c103的内腔各有一条排气通道相通以便排气。
104.具体排气通道的设计方案有两种：
105.其一，如图69所示，静盘盖板1c101的另一侧设有第一排气管1c105和第二排气管1c106。如图73所示，静盘盖板1c101上轴向开设第一排气孔1c107和第二排气孔1c108。如图74所示，第一排气孔1c107联通第一排气管1c105和第二静盘半圆弧1c103的内腔相通，第二排气孔1c108联通第二排气管1c106和第一静盘半圆弧1c102的内腔相通。如图65所示，上盖1c22设有两个圆孔1c23。两个圆孔1c23分别与第一排气孔1c107和第二排气孔1c108对应配合。
106.其二，所述第二静盘半圆弧1c103上径向设有第一排气孔1c107，第一静盘半圆弧1c102上径向设有第二排气孔1c108。圆筒1c21侧壁上径向设置第一排气管1c105和第二排气管1c106，第一排气孔1c107和第一排气管1c105连成一条排气通道，第二排气孔1c108和第二排气管1c106连成另一条排气通道。第一排气孔1c107联通第一排气管1c105和第二静盘半圆弧1c103的内腔相通，第二排气孔1c108联通第二排气管1c106和第一静盘半圆弧1c102的内腔相通。
107.如图76所示，动盘背板1c111朝向底板1c27的端面设有键槽1c117。如图19和图20所示，底板1c27上设有滑槽1c271。滑槽1c271位于键槽1c117的下方，并且两者空间垂直。如图67所示，动盘背板1c111下部安装有十字滑环1c8。如图28所示，十字滑环1c8由滑环主体1c81、上滑键1c82和下滑键1c83构成。滑环主体1c81上设置上滑键1c82和下滑键1c83，上滑键1c82和下滑键1c83间隔90度。为确保受力均衡，保证运行稳定，滑环主体1c81上可安装两个上滑键1c82和两个下滑键1c83，两个上滑键1c82间隔180度，两个下滑键1c83间隔180度，上滑键1c82和下滑键1c83间隔90度。如图22所示，十字滑环1c8上滑键1c82与键槽1c117滑动配合。如图26和图27所示，十字滑环1c8下滑键1c83与滑槽1c271滑动配合。十字滑环1c8、滑槽1c271和键槽1c117连接构成防止动盘自转装置。十字滑环1c8主体不限于圆形，也可以是椭圆形或类椭圆形。
108.如图67所示，上盖1c22上设有电机支架1c26。电机支架1c26上安装电机1c9。电机1c9的输出轴上对接安装主轴1c3。主轴1c3上设有主轴偏心圆1c32。主轴1c3上安装平衡块1c4，平衡块1c4和主轴偏心圆1c32的空间夹角为180度。即，主轴1c3为偏心圆主轴，参照图67从下往上看，主轴1c3下端由下轴承1c7定向支撑，往上穿过十字滑环1c8和轴孔1c115，主轴偏心圆1c32与轴承室1c114配合。为减少磨擦，主轴偏心圆1c32可与轴承室1c114内的主轴承1c6支撑配合。再往上主轴1c3穿出静盘盖板1c101和上盖1c22与设于上轴承室内的上轴承1c5支撑配合。在往上安装有平衡块1c4，用以平衡偏心质量；再往上的上端部通过联轴器连接原动机，本实施例的原动机为电机1c9，即，电机1c9通过设于上盖1c22的电机支架1c26与壳体1c2固定连接。所述静盘盖板1c101的中心轴孔1c104、上盖1c22中部的上轴承1c5、底板1c27中部的下轴承1c7均同心。
109.如图65所示，所述底板1c27下部连接底部支架1c25，以方便安装所述压缩机。
110.如图76所示，所述键槽1c117两长边侧面有与动盘背板1c111连接固定的长条状凸台1c118，用以形成滑动键槽1c117。可选的，所述键槽1c117也可以在背板相应位置上直接开设而成。
111.如图19所示，所述底板1c27上并排设有条形块1c272，两个条形块1c272之间构成一条滑槽1c271。可选的，所述滑槽1c271也可以在底板1c27相应位置上直接开设而成。
112.所述本压缩机实施例的第一静盘半圆弧1c102和第二静盘半圆弧1c103的非配合面或称外侧面可连接或延展为加强固定机体，在符合强度设计的要求下，其外形均进行了切削加工，部分呈直板状，不一定必须做成圆弧状。为进一步加强所述静盘1c10的周向固定，所述静盘盖板1c101设有键槽1c109，用以与圆筒1c21的键槽安装的定位键咬合固定。
113.如图75所示，所述本压缩机实施例的第一气缸动盘圆弧1c112和第二气缸动盘圆弧1c113连接成的整个圆弧机体上，设有两个对称的月牙形减重孔1c116，在保证强度要求和质量平衡的情况下，减重孔不一定非要圆形，可以是多种形状。
114.所述本压缩机运行时，电机1c9带动主轴1c3旋转，1c3通过偏心圆1c32带动主轴承1c6内圈旋转，主轴承1c6外圈与气缸1c1的动盘1c11固定连接，因此动盘1c11受到一来自主轴偏心圆1c32的周向滑转推动力，其滑转圆半径就是主轴轴心与偏心圆1c32圆心距离，即所述“偏心距”或公转半径；由于动盘背板1c111下部配合安装有十字滑环防自转机构，因此动盘1c11只围绕主轴1c3做公转运动而不能自转，这就保证了动盘圆弧与静盘圆弧配合面组成的气缸封闭、压缩、排气、同步吸气、回转，不停地连续运转。由于主轴上设置了质量平衡块1c4，因此整机平衡，运转平稳。第一气缸动盘圆弧1c112与第一静盘半圆弧1c102配合构成一个气缸圆弧结构，第二气缸动盘圆弧1c113与第二静盘半圆弧1c103构成另一个气缸圆弧结构，两个气缸圆弧结构的压缩、排气、同步吸气及回转过程的工作原理与图10至图14所示的工作原理相同。
115.如图81至图90所述，单层双气缸空气压缩机还有另一实施例，该实施例与图65至图80所示的实施例相比，其特点在于其采用的主轴为曲轴2c3，因此连接配合气缸2c1动盘中心轴承2c6的为曲轴稍2c34，曲轴稍2c34的轴心与曲轴2c3轴径2c31轴心的距离即为偏心距，动盘在曲轴的拖动下沿以偏心距为半径的圆进行公转，工作原理与上一实施例相同；本实施例的动盘配合曲轴稍的轴承室直径较小，故而整体圆弧机体减重孔增加，除了设置月牙形减重孔2c116外还呈辐射状设置多层圆孔减重孔2c119，在保证强度要求和质量平衡的条件下，减重孔不限于上述示例；本实施例所述动盘背板下端部的键槽2c117为内嵌式键槽，有别于第一压缩机实施例长条凸台构建键槽1c117的方式；本压缩机实施例由于没有底部轴承盖或其他排放孔，故而增加了贯通壳体的排污孔2c29，用以排放废润滑油等；其它均与所述第一压缩机实施例结构特征及原理一致，不再赘述。
116.四、双层双气缸空气压缩机
117.如图94所示，双层双气缸空气压缩机的壳体1c2有两个圆筒1c21。上方的圆筒1c21顶部与上盖1c22连接，下方的圆筒1c21底部与底板1c27。每个圆筒1c21的筒壁上各设有一个贯穿筒壁的进气口1c24，每个圆筒1c21的筒壁上均径向设有第一排气管1c105和第二排气管1c106。壳体1c2内轴向安装两套安装气缸1c1。主轴1c3上设有两个主轴偏心圆1c32，两个主轴偏心圆1c32轴向排列，并且两者在轴向上投影间隔180度。两个主轴偏心圆1c32各与一个气缸1c1的轴承室1c114配合。每个气缸1c1底部各安装一套防止动盘自转装置，上方防止动盘自转装置的滑槽1c271设置于下方气缸1c1的静盘盖板1c101上，下方防止动盘自转装置的滑槽1c271设置于底板1c27上。
118.为进一步降低生产难度，如图95至图100所示，每个所述气缸静盘1c10由两部组成，一部分上设有第一静盘半圆弧1c102，另一部分上设有第二静盘半圆弧1c103。
119.参照图91到图107，并与单层双气缸空气压缩机相对比，进一步说明双层双气缸空
气压缩机：
120.双层双气缸空气压缩机是轴向上把单层气缸变成了双层气缸，或者说在所述单层双气缸空气压缩机的壳体上端又增加了一层壳体和同样结构特征的气缸。两层壳体用法兰螺栓连接固定，下面一层气缸的静盘盖板的上表面增设供十字滑环滑动配合的向滑槽，用以配合上层气缸动盘的公转。参照图106或图107，偏心圆主轴设有与两个气缸动盘的主轴承配合的两个偏心圆，轴向上分别对应下层气缸和上层气缸，径向上以主轴轴心为圆心呈180
°
对称。由于所述双层偏心圆主轴径向质量对称，基本能达到自然平衡，故不再设体积较大的质量平衡块。由于双层结构的特征限制，排气口轴向排气会导致结构复杂，故排气口设为径向排气，如图96到图98所示，排气孔3c107穿过静盘半圆弧沿朝向壳体方向延伸的机体贴合对接壳体的排气口，显而易见的，四个排气孔3c107对应压缩机壳体筒壁的四个排气管3c29。当然上部气缸的排气孔还可以设在顶部。每层的壳体筒壁上设置一个进气口3c24，共有两个进气口3c24；为便于设备组装和拆卸，参照图95到图100，所述静盘可以在两半圆弧的对称中线将所述静盘平分成两半。
121.本发明所述气缸其圆弧和盖板的组合不限于上述方式，气缸实施例为半封闭式，也可以是圆弧轴向端部均连接盖板的全封闭式，也可以是圆弧轴向两端盖板为组装式而圆弧本身为全开放等等，只要使用本发明气缸方案的半圆弧板b和反切圆形板a的组合与轴向端部盖板组成的气缸方案，均属本发明的权利保护范围。
122.所述本发明的压缩机气缸结构可以多级串联使用，也就是，第一级气缸的出气连接第二级气缸的进气，第二级气缸的出气连接第三级气缸的进气，以此类推，一直到若干级，且所述串联气缸后一级气缸都比前一级气缸按比例容积减小。这种多级结构的优点是可以减小每一级气缸进排气之间的压差，逐级增压，降低动静盘间的缝隙泄露，提高容积效率。
123.由所述压缩机实施例可知，本发明的压缩机气缸结构在轴向上可以是单层，也可以是多层；所述压缩机可以是所述偏心圆主轴，也可以是带有所述曲轴稍的曲轴主轴；可以是将电机安装在壳体内的全封闭壳体的结构，也可以是将电机安装于壳体外的半封闭结构；可以是立式结构，也可以做成卧式结构等等。
124.显而易见的，本发明的压缩机即可以对常规气体进行压缩，也可以作为泵使用用以输送高压液体，同时也可以用于空调、冰箱等制冷空调设备。
125.本发明的压缩机，其技术特征是使用了本发明所述的半圆弧压缩机气缸方案及所述以本方案为特征的气缸。
126.本说明书中的“上”、“下”“左”“右”是参照现有示例附图的情况进行的位置解读，并非是对本发明绝对位置和尺寸的限制。
127.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变化，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。