一种压缩机、压缩气体发动机两用的球形缸

摘要

本发明涉及一种压缩机、压缩气体发动机两用的球形缸，包括外缸、内缸、中轴、斜孔轴承座、中盘、中叶和舌阀系统，其特征是还设置有热交换系统、锥形缸体，锥形缸体安装在外缸内，舌阀系统安装在外缸顶盖、锥形缸体上，中盘呈碟形并与内缸结合为一体，内缸与锥形缸体滑动配合，中叶安装在外缸体、锥形缸体内，中叶与内缸滑动配合，中盘上安装中盘活塞环，中盘与锥形缸体气密滚动配合，外缸顶盖与锥形缸体之间的空腔构成热交换腔，外缸体、内缸、锥形缸体之间的空腔构成缸腔，热交换系统将球形缸内部与外部进行热交换。本发明结构简洁效率高，力矩相对恒定；余隙比小；集气体发动机与高压气体压缩机功能于一身；用于清洁、环保压缩、气动的场合。

权利要求

1.一种压缩机、压缩气体发动机两用的球形缸，包括外缸、内缸、中轴、斜孔轴承座、中盘、中叶和舌阀系统，外缸由外缸体和外缸顶盖组成，斜孔轴承座安装在中轴上，中轴安装在外缸顶盖上，外缸体上设有进排气口，舌阀系统与缸腔连通，中叶与中盘通过中叶滑块组件压紧，其特征是：还设置有热交换系统、锥形缸体，锥形缸体安装在外缸内，舌阀系统安装在外缸顶盖、锥形缸体上，中盘呈碟形并与内缸结合为一体，中盘、内缸均安装在斜孔轴承座的角轴承上，内缸与锥形缸体滑动配合，中叶安装在外缸体、锥形缸体内，中叶球弧面与内缸外球面相切滑动配合，中盘上具有中盘活塞槽，中盘活塞环安装在中盘活塞槽上，中盘两侧的内凹锥面与锥形缸体的外凸锥面相切气密滚动配合，外缸顶盖与锥形缸体之间的空腔构成热交换腔，外缸体、内缸、锥形缸体之间的空腔构成缸腔，所述热交换系统将球形缸内部热交换腔、内缸中心与球形缸外部进行热交换。

2.根据权利要求1所述的球形缸，其特征是：所述舌阀系统包括舌阀主体、永磁半球、舌阀活塞环、舌阀主体弹簧、舌阀控制杆、舌阀控制杆外套、舌阀控制杆弹簧、舌阀控制罐、控制线圈、压缩气体输送管，舌阀主体为中空圆柱体，舌阀主体前端具有斜平面、舌阀空腔，斜平面与中叶匹配，舌阀空腔与永磁半球配合，永磁半球吸附在中叶上，舌阀活塞环由舌阀大活塞环、舌阀小活塞环组成，舌阀大活塞环、舌阀小活塞环套装组成舌阀活塞环，舌阀大活塞环、舌阀小活塞环开口相对，舌阀活塞环安装在舌阀主体上，舌阀主体弹簧压紧舌阀主体，舌阀主体上安装有舌阀轴承，舌阀控制杆为圆柱体并设有控制杆气体通道，舌阀控制杆后部为软磁金属，舌阀控制杆前部设有斜面，斜面与舌阀轴承滚动连接，舌阀控制杆安装在舌阀控制杆外套内，舌阀控制杆弹簧使得舌阀控制杆后退，控制线圈安装在控制线圈架上，控制线圈套在舌阀控制杆后部，控制线圈架均安装在舌阀控制罐内，压缩气体输送管安装在舌阀控制罐上，舌阀控制罐上设置有控制线圈的引线接头螺杆。

3.根据权利要求1所述的球形缸，其特征是：所述中叶滑块组件由中叶滑块、弓形锲块、弓形锲块压簧组成，两块中叶滑块构成锥形并安装在中盘的锥形中叶滑块孔内，两块中叶滑块分别位于中叶的两侧，两中叶滑块面对中叶的一侧各有一个内凹的V形槽，四块弓形锲块以两块为一组分别置于V形槽内，弓形锲块垂直面与中叶侧面贴接，弓形锲块锲面与中叶滑块V形槽斜面贴接，两弓形锲块中心的梯形空间置入弓形锲块压簧撑开弓形锲块，锥形滑块锥端圆孔内置弹性装置。

4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的球形缸，其特征是：所述热交换系统设置有离心泵和热交换管，离心泵安装在中轴上，热交换管安装在外缸外面，离心泵、热交换管、热交换腔相互连通。

5.根据权利要求1～3任一权利要求所述的球形缸，其特征是：还设置有中叶后推力弹簧片，中叶后推力弹簧片安装在外缸体上，中叶后推力弹簧片压紧中叶。

6.根据权利要求1～3任一权利要求所述的球形缸，其特征是：还设置有中叶外缸锲块、中叶外缸锲块弹簧片、中叶锥形缸体锲块、中叶锥形缸体锲块弹簧片，中叶外缸锲块、中叶外缸锲块弹簧片均安装在外缸体中叶安装槽内，中叶外缸锲块弹簧片压紧中叶外缸锲块，中叶锥形缸体锲块、中叶锥形缸体锲块弹簧片均安装在锥形缸体中叶槽上，中叶锥形缸体锲块弹簧片压紧中叶锥形缸体锲块。

7.根据权利要求1～3任一权利要求所述的球形缸，其特征是：所述中盘活塞环由两块三角形中盘活塞环和一块锲形中盘活塞环组成，中盘上设置有中盘活塞环推力弹簧安装槽，中盘活塞环推力弹簧安装在中盘活塞环推力弹簧安装槽内并与中盘活塞环压接。

8.根据权利要求1～3任一权利要求所述的球形缸，其特征是：所述锥形缸体与内缸之间设置有内缸锲形环、锲形环压簧，内缸锲形环具有内缸锲形环开口和球弧形锲尖，内缸锲形环开口设在中叶的进排气口一侧，内缸锲形环被锲形环压簧压紧在内缸与锥形缸体之间，球弧形锲尖与内缸配合。

9.根据权利要求2所述的球形缸，其特征是：所述舌阀活塞环通过活塞撑、活塞锁紧螺帽、活塞弹簧片安装在舌阀主体上。

10.根据权利要求1～3任一权利要求所述的球形缸，其特征是：所述外缸体由对称的两部分组合而成，内缸由梯形对称的两半球组成。

说明书

一种压缩机、压缩气体发动机两用的球形缸

技术领域

[0001] 本发明涉及一种流体动力机械的球形缸，特别是一种即可用于高压压缩机，又可用于气体发动机的球形缸（简称球缸），主要用于将机械的动能通过本球形缸运作变成气体的压缩能；压缩气体所具的压缩能通过本球形缸逆转变为机械的动能。

背景技术

[0002] 压缩机可分为许多种，诸如涡轮压缩机、偏心括片式压缩机、渐开线压缩机、螺杆式压缩机、齿轮压缩机及最常见的来复式压缩机等；利用压缩能的气体发动机，常见有修马路时见到的风镐、风动马达，火力发电厂的汽轮机，包括高精尖技术领域的喷气发动机，送卫星上天的火箭技术等，都是释放气体的压力能来作功的。本发明是承接2011年1月31日申请的专利号为201110033702.6，名称为“一种用于恒力矩压缩机和气体发动机的球形缸”改进而来。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高效环保力矩相对稳定的压缩机、压缩气体发动机两用球形缸。

[0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该压缩机、压缩气体发动机两用的球形缸，包括外缸、内缸、中轴、斜孔轴承座、中盘、中叶和舌阀系统，外缸由外缸体和外缸顶盖组成，斜孔轴承座安装在中轴上，中轴安装在外缸顶盖上，外缸体上设有进排气口，舌阀系统与缸腔连通，中叶与中盘通过中叶滑块组件压紧，其特征是还设置有热交换系统、锥形缸体，锥形缸体安装在外缸内，舌阀系统安装在外缸顶盖、锥形缸体上，中盘呈碟形与内缸结合为一体，中盘、内缸均安装在斜孔轴承座的角轴承上，内缸动滑配于锥形缸体锥端内圆，中叶安装在外缸体、锥形缸体内，中叶球弧面与内缸外球面相切滑动配合，中盘上具有中盘活塞槽，中盘活塞环安装在中盘活塞槽上，中盘两侧的内凹锥面与锥形缸体的外凸锥面相切气密滚动配合，外缸顶盖与锥形缸体外平面之间的空腔构成热交换腔，外缸体、内缸、锥形缸体锥面之间的空腔构成缸腔，所述热交换系统将球形缸内部非缸腔部分与球形缸外部进行热交换。

[0005] 舌阀系统包括舌阀主体、永磁半球、舌阀活塞环、舌阀主体弹簧、舌阀控制杆、舌阀控制杆外套、舌阀控制杆弹簧、舌阀控制罐、控制线圈、压缩气体输送管，舌阀主体为中空圆柱体，舌阀主体前端具有斜平面和舌阀空腔，斜平面与中叶匹配，当舌阀主体前伸时斜平面可与中叶侧平面密贴，舌阀空腔与永磁半球配合，永磁半球吸附在中叶上，舌阀活塞环由舌阀大活塞环、舌阀小活塞环组成，舌阀大活塞环、舌阀小活塞环套装组成舌阀活塞环，舌阀大活塞环、舌阀小活塞环开口相对，舌阀活塞环安装在舌阀主体上，舌阀主体弹簧压紧舌阀主体，舌阀主体上安装有舌阀轴承，舌阀控制杆为圆柱体并设有控制杆气体通道，舌阀控制杆后部为软磁金属，舌阀控制杆前部设有斜面，斜面与舌阀轴承外圆滚动连接，舌阀控制杆安装在舌阀控制杆外套内，舌阀控制杆弹簧使得舌阀控制杆后退，控制线圈安装在控制线圈架上，舌阀控制杆、控制线圈架均安装在舌阀控制罐内，舌阀控制杆后部穿过控制线圈，压缩气体输送管安装在舌阀控制罐上，舌阀控制罐上设置有控制线圈的引线接头螺杆。

[0006] 中叶滑块组件由中叶滑块、弓形锲块、弓形锲块压簧组成，两块中叶滑块构成锥形并安装在中盘的锥形中叶滑块孔内，两块中叶滑块分别位于中叶的两侧，两中叶滑块面对中叶的一侧各有一个内凹的V形槽，四块弓形锲块以两块为一组分别置于所述V形槽内，弓形锲块垂直面与中叶侧面贴接，弓形锲块锲面与中叶滑块V形槽斜面贴接，两弓形锲块中心的梯形空间置入弓形锲块压簧撑开弓形锲块，促使弓形锲块与中叶侧面、中叶滑块锥面、中盘的锥形中叶滑块孔锥面都有很好的气密动滑配。锥形滑块锥端圆孔内置弹性装置，所述弹性装置可以是压簧、钢珠，弹性装置使中叶滑块的后端球形能与外缸体球形缸腔面气密滑配。

[0007] 热交换系统设置有离心泵和热交换管，离心泵安装在中轴上，热交换管安装在外缸外面，离心泵、热交换管、热交换腔相互连通。

[0008] 本发明还设置有中叶后推力弹簧片，中叶后推力弹簧片安装在外缸体上，中叶后推力弹簧片压紧中叶。

[0009] 本发明还设置有中叶外缸锲块、中叶外缸锲块弹簧片、中叶锥形缸体锲块、中叶锥形缸体锲块弹簧片，中叶外缸锲块、中叶外缸锲块弹簧片均安装在外缸体中叶安装槽内，中叶外缸锲块弹簧片压紧中叶外缸锲块，中叶外缸锲块迫使中叶压紧外缸体中叶安装槽工作室侧面；中叶锥形缸体锲块、中叶锥形缸体弹簧片均安装在锥形缸体中叶槽上，中叶锥形缸体弹簧片压紧中叶锥形缸体锲块，中叶锥形缸体锲块将中叶与锥形缸体中叶槽工作室侧面压紧。

[0010] 中盘活塞环由两块三角形中盘活塞环和一块锲形中盘活塞环组成，中盘上设置有中盘活塞环推力弹簧安装槽，中盘活塞环推力弹簧安装在中盘活塞环推力弹簧安装槽内并与中盘活塞环压接。

[0011] 锥形缸体与内缸之间设置有内缸锲形环、锲形环压簧，内缸锲形环具有内缸锲形环开口和球弧形锲尖，内缸锲形环开口设在靠近中叶的进排气口一侧，内缸锲形环被锲形环压簧压紧在内缸与锥形缸体之间，球弧形锲尖与内缸配合，使内缸和锥形缸体之间气密滑配。

[0012] 舌阀活塞环通过活塞撑、活塞锁紧螺帽、活塞弹簧片安装并压紧在舌阀主体头部肩胛平面上。

[0013] 外缸体由对称的两部分组合而成，内缸由梯形对称的两半球组成。

[0014] 舌阀控制杆外套两端设有两个密封圈，外缸顶盖与舌阀控制罐之间设有密封垫圈。

[0015] 本发明设计缜密，力矩相对稳定，节能环保，功能多样。

附图说明

[0016] 图1为本发明实施例的结构示意图。

[0017] 图2为本发明实施例的局部剖视示意图。

[0018] 图3为本发明实施例中轴的结构示意图。

[0019] 图4为本发明实施例斜孔轴承座的结构示意图。

[0020] 图5为本发明实施例离心泵组合图。

[0021] 图6为本发明实施例波纹管组合件的结构示意图。

[0022] 图7为本发明实施例同步讯号板的结构示意图。

[0023] 图8为本发明实施例同步讯号板固定螺帽的结构示意图。

[0024] 图9为本发明实施例同步讯号接收板的结构示意图。

[0025] 图10为本发明实施例同步讯号软磁芯的结构示意图。

[0026] 图11为本发明实施例中盘的结构示意图。

[0027] 图12为图11的左视结构示意图。

[0028] 图13为本发明实施例中盘活塞环组合后的结构示意图。

[0029] 图14为本发明实施例中盘活塞槽安装中盘活塞环的局部剖视图。

[0030] 图15为本发明实施例中叶滑块的结构示意图。

[0031] 图16为图15的左视示意图。

[0032] 图17为本发明实施例一组弓形锲块的结构示意图。

[0033] 图18为图17的俯视图。

[0034] 图19为本发明实施例中叶的结构示意图。

[0035] 图20为本发明实施例中叶外缸锲块的结构示意图。

[0036] 图21是本发明实施例中叶锥形缸体锲块的结构示意图。

[0037] 图22为本发明实施例锥形缸体的结构示意图。

[0038] 图23为图22的剖视左视图。

[0039] 图24为本发明实施例内缸（其中对称的半块）的结构示意图。

[0040] 图25为本发明实施例内缸锲形环的结构示意图。

[0041] 图26为本发明实施例舌阀系统的安装平台的结构示意图。

[0042] 图27为图26的C-C剖视图。

[0043] 图28为本发明实施例舌阀系统的结构与安装示意图。

[0044] 图29为图28的D-D左视图。

[0045] 图30为本发明实施例舌阀主体的结构示意图。

[0046] 图31为图30的俯视示意图。

[0047] 图32为本发明实施例永磁半球的结构示意图。

[0048] 图33为本发明实施例舌阀活塞环的结构示意图。

[0049] 图34是图33的舌阀大活塞环的剖视图。

[0050] 图35为本发明实施例活塞撑的结构示意图。

[0051] 图36为本发明实施例活塞锁紧螺帽的结构和示意图。

[0052] 图37为本发明实施例舌阀控制杆的结构示意图。

[0053] 图38为本发明实施例舌阀控制杆外套的结构示意图。

[0054] 图39为本发明实施例舌阀控制罐的结构示意图。

[0055] 图40为本发明实施例外缸体的结构示意图。

[0056] 图41为图40的A-A剖视图。

[0057] 图42为本发明实施例外缸顶盖的结构示意图。

[0058] 图43为图42的F-F剖视左视图。

[0059] 图44为本实施例中盘处于前高后低状态的示意图。

[0060] 图45为本实施例中盘处于左高右低状态的示意图。

[0061] 图46为本实施例中盘处于前低后高状态的示意图。

[0062] 图47为本实施例中盘处于左低右高状态的示意图。

具体实施方式

[0063] 参见附图，其中图1为总装图，图2为辅助总装图。本实施例包括中轴系统、中盘中叶系统、锥形缸体与内缸系统、舌阀系统、外缸系统五大部分。球形缸通过中盘B-1和中叶B-8将其缸腔C-7分为工作室（即主室或压缩室，例如图44中的AB室）、预备室（即副室，与进排气口G连通的室，例如图44中的CD室）、最大室（即与工作室、预备室相对的中盘B-1另一面的室，例如图44中的W室或图46中的M室）。设置热交换系统将球形缸内部非缸腔部分（包括热交换腔、内缸中心）与球形缸外部进行热交换。

[0064] 图3-图10为中轴系统，由A-1到A-12十二个构件组成：

[0065] A-1是中轴，其中心部位通过键销与斜孔轴承座A-2紧配，中轴A-1的斜孔轴承座A-2外的部位由内向外（参见图1、图2、图5）分别安装离心泵A-3、外缸顶盖E-6轴承、波纹管组合件A-4，中轴A-1穿过球缸中心，为球缸内外传递动力。

[0066] A-2为斜孔轴承座，其外部凸出肩胛水平中心线必须交由斜孔中心线与外圆中心线交点上，角轴承分别对称地紧滑配于外圆凸出肩胛两边。

[0067] A-3为离心泵，由对应的两片构成一个整体，通过键销紧固于中轴A-1上，密封动滑配于锥形缸体C-1外侧平面，将内缸C-2中心的热载体外吸到热交换腔C-8，为热交换工质提供动力。

[0068] A-4为波纹管组合件，A-5为同步讯号板，A-6为同步讯号板固定螺帽，A-7为同步讯号接收板，其腰圆孔内安装同步讯号软磁芯A-8，A-9为同步讯号线圈架，绕有感应线圈，感应线圈接收同步永磁块的同步讯号，同步讯号线圈架A-9由紧固件A-10固定，同步讯号板A-5外圆上具有上下两个同步孔（参见图7），两个同步孔内安装永磁体构成的同步永磁块A-11 (同步讯号源)，同步讯号接收板A-7安装于舌阀控制罐D-13上，接收的同步讯号经调制放大后接入舌阀控制罐D-13内的控制线包，控制舌阀关启。同步讯号软磁芯A-8设置在同步永磁块A-11的运动轨迹上（即位置配合）。A-12是波纹管组合件A-4底部与外缸顶盖E-6间的密封圈，波纹管组合件A-4固定在外缸顶盖E-6外侧，在同步讯号板A-5配合下为中轴A-1与整个球缸的热交换腔之间的热交换工质提供动密封。

[0069] 图11-图21为中盘中叶系统，由B-1到B-13十三个构件组成：

[0070] B-1为碟形的中盘，中盘两侧外形呈两只碟底对顶的碟，设锥形中叶滑块孔B-15，中盘B-1外圆上设中盘活塞槽B-20，B-2为中叶滑块（为完全相同的两块，对应的两块构成圆锥形），其平面部设内凹的V形槽B-16，V形槽B-16内置中叶滑块的一组弓形锲块B-3。B-4为中叶滑块的弓形锲块压簧，弓形锲块压簧B-4置入一组（对应的两块）弓形锲块B-3中心的梯形空间B-18内，通过中叶滑块B-2锥端圆孔B-17内置弹性装置（由压簧、钢珠组成）传递锥形中叶滑块B-2后推力，促使中叶滑块B-2后部球形（图15右边）与外缸体球形缸腔面更气密，通过弓形锲块B-3、弓形锲块压簧B-4的撑开功能促使在中盘B-1与中叶B-8卡交更为密封，B-5为三角形中盘活塞环（两块），B-6为锲形中盘活塞环，锲形中盘活塞环B-6与三角形活塞环B-5组成整体的中盘活塞环（其剖视图参见图14上部）并与中盘活塞槽B-20配合，中盘B-1上的三角形中盘活塞环B-5与外缸体E-1内壁球面密封滑配，后端的中盘活塞环推力弹簧B-7推进中盘活塞环前端工作室侧的Q处与中叶滑块B-2后端接近球形部密配搭接。参见图19，B-8为中叶，是一块长方形的薄钢板，其剖视图为梯形（外缸体侧中叶B-8厚度大于内缸侧），腹部(下部)设一个半径和内缸C-2外球面半径一致的中叶球弧面，使中叶球弧面能与内缸C-2做贴切的密封滑配，中叶B-8背部（上部）设二凹陷肩胛，配以中叶后推力弹簧片B-11，中叶后推力弹簧片B-11和中叶B-8一起安装在外缸体中叶安装槽中，中叶后推力弹簧片B-11撑在外缸体中叶安装槽底部。B-9为外缸体中叶安装槽内的中叶外缸锲块，B-10为中叶外缸锲块弹簧片并压在中叶外缸锲块B-9的背部肩胛上，撑在外缸体中叶安装槽底部，迫使中叶B-8背部工作室面与外缸体中叶安装槽该面紧贴，中叶B-8上、下端（图19左右方向）置于锥形缸体C-1中叶槽内，设计中叶锥形缸体锲块B-12、中叶锥形缸体锲块弹簧片B-13，中叶锥形缸体锲块弹簧片B-13压在中叶锥形缸体锲块B-12上，中叶锥形缸体锲块弹簧片B-13由舌阀系统安装平台C-5压住，使中叶B-8与锥形缸体C-1中叶槽工作室侧的一面紧贴。中叶B-8（在H端）不可顶住内缸锲形环C-3外径（即具有间隙）。

[0071] 图22-图27为锥形缸体与内缸系统，由五个构件组成：

[0072] C-1为锥形缸体，包括上锥形缸体C-1-1和下锥形缸体C-1-2，整体分别置于外缸体E-1球形内径延伸段，被外缸顶盖E-6紧压在外缸体E-1外周两端，其内圆是中盘B-1中心的两个半球形的内缸C-2、内缸锲形环C-3，锲形环压簧C-4撑在内缸锲形环C-3内肩胛与锥形缸体C-1内圆靠外侧肩胛之间，内缸锲形环C-3的球弧形锲尖Y为与内缸C-2半径一致的球形弧面并与内缸C-2球面滑配，内缸锲形环C-3外径稍大于锥形缸体C-1内圆，气密滑配其中心突出的内圆肩胛上。锥形缸体C-1的圆实体中设锥形缸体C-1中叶槽。锥形缸体C-1中叶槽压缩室侧还设有舌阀孔（舌阀主体D-1的安装斜孔，参见图22、26）与锥形缸体C-1中叶槽贯通，舌阀主体D-1的锥弧面K破露于锥形缸体C-1中叶槽的缸腔C-7侧锥形面，两锥形缸体C-1实体内设有热交换通道C-9，外侧平面内圆突出肩胛处与离心泵A-3密接滑配。球形内缸由梯形（半块的横截面参见图24）两半球组成，紧滑配安装于斜孔轴承座A-2的角轴承外径上，半球形的内缸C-2球体中心侧（即平面侧）设有内缸柱形环C-10，内缸柱形环C-10上有锥形凹框C-11，其弧半径等同中叶滑块B-2锥端半径。C-5为舌阀（控制）系统安装平台，固定在锥形缸体C-1外侧舌阀孔上面。C-6为内缸锲形环开口，C-7为球缸缸腔，C-8为热交换腔，C-9为锥形缸体热交换通道。

[0073] 图28-图39为舌阀系统，具有D-1到D-20二十个构件：

[0074] D-1为舌阀主体，设有安置永磁半球D-2的腔口D-21，腔口D-21直径略小于永磁半球D-2平面圆直径，舌阀主体D-1中空，前端斜平面和中叶B-8贴接，腔口D-21又与永磁半球D-2弧面严密压接可封杀舌阀气道，永磁半球D-2为小于完整半球的球面体，简称半球。永磁半球D-2牢固地吸附在中叶B-8上，有自动校准中心作用，保证其封堵职能。舌阀主体D-1前端伸出锥形缸体C-1缸腔内锥面有一锥弧面K。舌阀主体头部肩胛D-22与舌阀活塞环贴接密封，舌阀主体D-1头部外圆与锥形缸体C-1舌阀孔内壁滑配，舌阀主体D-1腹部有贯穿舌阀主体空腔槽D-23是舌阀控制杆D-7的工作槽，内设舌阀轴承安装销孔D-24，舌阀轴承D-25。D-3、D-3′分别为舌阀大活塞环、舌阀小活塞环，舌阀大活塞环D-3外径与锥形缸体C-1舌阀孔内壁密封滑配，两活塞环厚度一致，开口对立，舌阀小活塞环D-3’外径大于舌阀大活塞环D-
3内径。两个活塞环水平叠套组成舌阀活塞环，互相封杀，并由活塞撑D-4、活塞锁紧螺帽D-
5、活塞弹簧片D-20（置于活塞弹簧槽D-26内）压在舌阀主体头部肩胛D-22上紧滑配，不使舌阀活塞环与舌阀主体头部肩胛D-22压得太紧而被锁死。D-6为舌阀主体弹簧，是舌阀主体D-
1关闭气道的后推力弹簧，D-7为舌阀控制杆：为内空圆柱体，前端扁，设有斜面D-27与舌阀主体D-1的舌阀轴承D-25贴接，其上下活动能控制舌阀主体D-1进退，关闭或开启舌阀；舌阀控制杆D-7前部（图37中空处与舌阀主体气道、缸腔C-7贯通）为控制杆气体通道。当缸腔C-7压力大于气瓶压力时，舌阀主体D-1锥弧面K被压下沉，舌阀开启，气体从缸腔C-7经锥形缸体C-1对应锥弧面K处经过永磁半球D-2球面，进入舌阀主体D-1内的舌阀主体空腔槽D-23、舌阀控制杆D-7的控制杆气体通道入口Z、控制杆气体通道出口Y（腰圆孔Y处），流经压缩气体输送管接头D-14通向贮气罐。舌阀控制杆D-7由两部分组成，前部为非磁性金属，后部为软磁金属，做控制线圈铁芯；D-8为舌阀控制杆外套，防止压缩空气外泄，D-9是舌阀控制杆外套两端的两个密封圈，D-10是外缸顶盖E-6与舌阀控制罐D-13之间的密封垫圈，防止热交换载体通过交界面泄漏，D-11为舌阀控制杆弹簧，能使舌阀控制杆D-7后退(向图28左边运动)，可在控制线圈失电时迅速提起舌阀控制杆D-7，关闭舌阀，D-12为控制线圈架（安装有控制线圈），D-13为舌阀控制罐，其上设有压缩气体通导孔，接压缩气体输送管接头D-14，D-
15为压缩气体输送管，D-16为压缩气体输送管锁紧螺帽，D-17为控制线圈的引线接头螺杆，引线接头螺杆以及控制线圈的引出线外设置有绝缘套D-18，螺帽D-19。

[0075] 图40-图43为外缸系统，由E-1到E-6六个部件构成：

[0076] E-1为内壁球形的外缸体，为了安装需要，它要用对应的两部分组合而成，且要方便拆装，同时还得保证外缸体的完整性，四个定位孔与定位螺栓外径要紧滑配，外缸体球腔经多次拆装也不能错位，见图40。外缸体E-1设置中叶安装槽和进排气口G，进排气口G对应的外缸体E-1球内壁表层设有喇叭凹框，喇叭凹框由中叶B-8、锥形缸体C-1侧从大到小，从浅入深，与进排气口G沟通。设进出气体接头E-2（进排气管，对应进排气口G）和热交换通导接头E-3，热交换管E-4，E-5为热交换管锁紧螺帽。E-6为外缸顶盖，中心设有中轴A-1轴承座，置中轴A-1定位轴承，波纹管组合件A-4置于其上，旁边控制平台安置舌阀控制罐D-13，外缸顶盖E-6在外缸体E-1两端，定位锥形缸体C-1并与其组成热交换腔C-8。

[0077] 本实施例在专利号为201110033702.6的发明基础上改进，其改进部分包括：

[0078] 1.采用碟形的中盘B-1。保留原（锥形端盖上的）锥体部分，中盘B-1呈碟形，加大了中盘B-1的厚度，使中盘B-1两侧的内凹锥面B-22与锥形缸体C-1的外凸锥面C-12作滚动相切，变原线切动密封为近似的面切动密封，大幅的提高气密度。设内缸柱形环C-10切入中盘环槽B-19内，中盘B-1与内缸C-2接合为一体。

[0079] 2.使用锲的技术，缩小压缩室相关构件间的间隙。

[0080] 3.重新设计中盘B-1的中叶滑块组件，整体从圆柱形改为锥形，锥体前端锥部可伸入內缸柱形环C-10锥形凹框C-11内气密滑配，可使中叶滑块组件与中叶B-8、外缸体E-1球形缸腔面、中叶滑块孔B-15内壁都能紧密滑配。

[0081] 4.减小中盘B-1上下摆幅，提高压缩气体与缸腔C-7内表面积的接触比。

[0082] 5.发明外循环热交换系统，及时扩散压缩热在球缸作空气压缩运作时，可提高轴功率效率，吸收外界热量可提高球缸工作于气体发动机时的工作效率。

[0083] 6.改进舌阀。改原闸阀长方外形为圆柱体结构，不仅简化了可操作性，而且很大程度上提高了其气密性能，可以做到更小余隙量。

[0084] 本实施例斜孔轴承座A-2斜孔中心线与水平外圆中心线之间的倾斜角度θ跟中盘B-1摆幅一致，中盘B-1内圆直径与斜孔轴承座A-2轴承外径滑配，中盘B-1内圆中心突出圆肩胛与斜孔轴承座A-2外圆中心突出肩胛厚度一致处同一水平线，中盘B-1锥形中叶滑块孔B-15中心处设有对应中叶B-8的最窄中叶槽(缺口)。在中盘B-1上下作圆周摆动时，碟形中盘内凹的两个锥面与锥形缸体C-1缸腔侧锥面作切线滚动且密封。中叶滑块B-2的V形槽B-16内的弓形锲块B-3垂直面贴切中叶B-8作上下滑动，中叶滑块B-2与锥形中叶滑块孔B-15贴切气密匹配。中叶滑块B-2后部J是一球形，其半径与外缸体E-1球内圆半径一致，如图15、图16的J处所示。

[0085] 中盘活塞环在压缩室侧Q处(参阅图13)与中叶滑块B-2接触部位与中叶滑块B-2锥部有同样锥度，中盘活塞环推力弹簧B-7安装在中盘活塞环推力弹簧安装槽B-21内。

[0086] 内缸锲形环C-3具有内缸锲形环开口C-6，设在靠近中叶B-8的进排气口G一侧。锥形缸体C-1的压缩室侧靠近中叶B-8处设有舌阀孔，露出于锥形缸体C-1缸腔C-7侧锥面，见图22和图28的锥弧面K处，是缸腔C-7压缩空气必经之路。稍后处是舌阀控制平台孔，设有舌阀控制杆外套D-8使缸腔C-7与热交换腔C-8隔离。

[0087] 外缸体E-1中叶安装槽后的外壁要设计得厚一些，防止缸腔C-7高压引力使槽口处开裂，球缸的进排气口G设在外缸体E-1靠近中叶B-8的中心部位。

[0088] 本实施例舌阀系统在球缸的两个关、启工作流程：在球缸作压缩机功能时，当中盘B-1与锥形缸体C-1接触面的封闭切线扫到锥弧面K上方的那一刻，舌阀启动关闭程序，舌阀控制杆D-7立刻上提，促使舌阀主体D-1同时上提前伸，至锥形缸体C-1缸腔面时被滚动切线中盘B-1内凹锥面压住，舌阀主体D-1前端锥弧面K，与锥形缸体C-1锥面持平，当碟形中盘B-1滚动切线继续前移，舌阀主体D-1会在舌阀主体弹簧D-6的作用下逐步随滚动切线的转移上提前伸，直至滚动切线移到中盘B-1中叶槽沿止，此时舌阀主体D-1前端的斜平面和中叶B-8侧面贴接密封，腔口D-21沿与永磁半球D-2球弧面紧扣密封，锥弧面K靠近中叶端与锥形缸体C-1锥面持平，后端略微高出锥形缸体C-1锥面，球缸舌阀才算完成压缩功能时的关闭程序。锥弧面K在球缸作压缩气体发动机功能时同样重要，当中盘B-1切线滚过中叶B-8产生新的气室会发生负压状态，同时贮气瓶压缩气体的压力很高，此时开启舌阀的启动线包电流的力量不足以完成该功能，必须依靠中盘B-1内凹锥面滚到锥弧面K上按下舌阀主体D-1的前端，促使舌阀主体D-1下沉后退，帮助先打开气道后，才能真正的完成舌阀开启。舌阀可一体设计，本例分为两个部分组成。舌阀主体D-1应由不会被磁化的金属加工而成；舌阀在舌阀主体弹簧D-6的作用下，常态时前顶封住舌阀通道。平时舌阀控制杆D-7对舌阀主体D-1不起作用，当控制线圈在中轴A-1同步讯号作用下，流过控制电流，舌阀控制杆D-7就被磁场下吸，驱动舌阀主体D-1后退，这样储气瓶压缩气体经由压缩空气输送管D-15、舌阀控制杆D-7中心空腔(控制杆气体通道)、舌阀主体空腔槽D-23与永磁半球D-2弧面间隙、锥形缸体C-1舌阀孔破露口（即对应锥弧面K处）流入缸腔C-7作功。当中轴A-1第二个同步讯号到来，控制线圈失电，舌阀控制杆D-7被舌阀控制杆弹簧D-11上提，舌阀主体D-1在后面舌阀主体弹簧D-6作用下前伸复位，切断舌阀通道(压缩空气流通道)，完成“球缸”在作为气体发动机时的一个完整自控周期。舌阀控制系统安装在锥形缸体C-1上，舌阀主体D-1置于锥形缸体C-1的舌阀孔内，舌阀控制罐D-13置于外缸顶盖E-6上，控制线圈架D-12上绕有控制线圈，置于舌阀控制罐D-13内。

[0089] 图44～图47是本实施例作为压缩机时的四个工作程序（状态）。为了便于观察与理解，中盘B-1呈平板状与锥形缸体C-1锥面作滚动相切，说明球形缸工作原理：

[0090] 参见图44，中盘B-1处前高后低，把整个缸腔C-7分成三份，中盘B-1与上锥形缸体C-1-1前面的上切线在中叶B-8、方位点11至方位点1之间，中盘B-1的下切线在方位点10至方位点6后面下锥形缸体C-1-2锥面上，以下简称“上切线”与“下切线”，图正面为前，图背部为后。

[0091] 1.阴影部分为中盘B-1后面缸腔，容积最大的W腔从中盘B-1前方上切线始，向后绕过方位点14至方位点3回到中盘B-1前方上切线终，包括中盘B-1上部后面全部缸腔。

[0092] 2.中盘B-1前面下部缸腔被中叶B-8一分为二，右面正在开始准备压缩的AB腔从中盘B-1下面下切线，由方位点5、方位点1、方位点6围成的下右部分缸腔组成，正在由进排气口G处进气的CD腔从中盘B-1下面下切线由方位点8、方位点11、方位点10围成的下左部分缸腔组成。

[0093] 3.当中盘B-1作顺时针旋转摆动时，上、下切线按顺时针方向旋转，W腔变小压缩，上切线离开原方位点，中盘B-1呈左高右低态势，并在中盘B-1上面和上锥形缸体C-1-1、中叶B-8左面会形成新的缸腔。

[0094] 4.随中盘B-1顺时针继续摆动，图44逐步过渡到如图45所示，在中盘B-1上方前面中叶B-8左面产生由方位点11、方位点12、方位点14围成新的C室，并从进排气口G处进气。

[0095] 5.原CD室继续扩大从进排气口G处进气，由方位点9、方位点10经方位点13、方位点8从后面延伸到中盘B-1右下方下切线后方位点5并构成D室，其容积之大仅次于W室。

[0096] 6.原W室变小压缩，从中盘B-1左面上切线方位点14从后绕到右前方经方位点3、方位点4至方位点1、方位点2，在中盘B-1上面构成A腔。

[0097] 7.原AB室变小受到压缩，在前方右面中盘B-1下切线前由方位点5、方位点7、方位点6构成B腔，当中盘B-1切线继续顺时针旋转，B腔压力超过气罐压力就会从下锥形缸体C-1-2的K2处导出向贮气罐充气并至消失。

[0098] 8.如中盘B-1与锥形缸体C-1的切线继续作顺时针方向旋转，那么B腔随之消失，中盘B-1渐由左高右低向后高前低转变，从图45状态向图46状态转变，中盘B-1、中叶B-8把整个鼓形球腔分成三份。中盘B-1与锥形缸体C-1的上切线位于中盘B-1上方后面上锥形缸体C-1-1锥面上，下切线位于中盘B-1下方下锥形缸体C-1-2的前方中叶B-8部位。

[0099] 9.继而原C腔继续扩大，从中叶B-8左方由方位点10、方位点11经方位点14方位点，中盘B-1前上方向后绕到中叶B-8后方对应于方位点11、方位点1的上切线终，组成中叶B-8左方，中盘B-1上面新的CD’腔。

[0100] 10.原D腔变成中盘前下方从中叶B-8左面10方位点下切线始经方位点8向后绕至中叶B-8右方经方位点5到方位点6下切线终的M腔，即图46阴影部所示，是中盘B-8下方的全部，M腔此时与进排气口G脱离阻断。

[0101] 11.原A腔压缩变小由中盘B-1后上方方位点1上切线始至中盘B-1前方经方位点3到方位点6组成在中盘B-1上方右面新的AB’腔。

[0102] 12.中盘B-1继续作顺时针摆动，中盘B-1上切线向右移动，下切线在中盘B-1前下从中叶B-8中心线向左移出，同时在中叶B-8左面，中盘B-1下方与下锥形缸体C-1-2前锥面方位点9、方位点10到方位点8之间形成新的D’缸腔，中盘B-1状态也由图46向图47过渡呈右高左低态势。

[0103] 13.继而原中盘B-1下方的最大M腔变小压缩，变由中盘B-1下左方下切线方位点8始，从后延绕至右前经方位点4、方位点5到方位点6、方位点7组成中盘B-1下方新B’腔。

[0104] 14.原中盘B-1上方的CD’腔继续扩大在进排气口G进气，从中盘B-1上方前面方位点11、方位点12经左边方位点13、方位点14向后绕过到右面方位点3的上切线组成新C’腔。

[0105] 15.原AB’腔压缩变小由上切线方位点3始至中盘B-1前方上面方位点1、方位点2组成的新A’腔，准备好当A’腔压力高过贮气罐压力时，压缩气体将从K1导出向贮气罐压气。当中盘B-1继续作顺时针摆动，上、下切线作顺时针旋转，A’腔消失中盘B-1再呈前高后低，由图47回复到图44状态。

[0106] 16.外缸体E-1内壁上的喇叭凹框为球缸作压缩机功能新生缸腔起始时提供正规的进气渠道，必须在W腔、M腔形成后与进排气口G隔绝。

[0107] 17.球缸在作气体发动机时是在做压缩机时功能的逆转，中盘B-1在缸腔C-7中的状态反转，四个状态图无变化。

[0108] 优越性：

[0109] 1.相对稳定的力矩，压缩比会大大高于一般来复式压缩机，可为化工、军工、医药、科研提供高压大流量气源。

[0110] 2.集压缩机与压缩气体发动机于一机，力矩大，可在人口密集、环境闭塞、湿热、或有易燃易爆气体产生的地方如矿山、隧道、厂区港口等，提供挖掘、铲运、锻打、冲压、机械臂等作业，替代电动机提供冷动力源的同时带来安全的作业环境，既环保又经济。

[0111] 球缸内腔有较大的面容比，有外循环的热交换系统，在做压缩机功能时更节能，在作气体发动机时直接吸收太阳能、环境温度，更高效。球缸也是普通的压缩机，用于家电会比来复式压缩机振动小，噪音低，寿命长。冰箱与空调的质量核心在于压缩机，做好球缸可望涉足家电市场的半壁江山。