本发明涉及一种压缩机，特别是一种多级球形压缩机。
背景技术：
1、球形压缩机是近年来新发明的一种全新结构的变容积机构，与活塞式压缩机、滚动转子式压缩机、涡旋式压缩机、螺杆式压缩机一样，可用于不同的应用领域，发挥着各自的优势。球形压缩机具有结构简单、运动件少、无进排气阀、密封可靠、可实现高压和易微型化设计等独特优势，特别是可在一个球形缸体内形成多个工作室，实现多级压缩，如专利号为200610104569.8、专利名称为“能实现多级压缩的球形压缩机”的中国专利所公开的多级球形压缩机，就是通过多级压缩逐级提升工质压力。
2、但由于球形压缩机的活塞旋转是通过具有偏心轴孔的主轴提供动力，当主轴旋转到转盘轴线与活塞轴线重合时，主轴作用在转盘上的合力与活塞和转盘的轴线垂直，主轴作用在转盘上的合力在此位置产生不了驱动活塞和转盘绕各自轴线转动的扭矩分量，无法使转盘和活塞旋转，这是此种结构球形压缩机机构运动的死点，转子通过死点位置需要通过机构的运动惯性才能正常运行；当运动状态为起始状态在死点位置或者恰好在该死点状态停止转动，则下次无法启动。为此，在该专利的技术方案中，在主轴与缸体相接触的转动面上分别设置永磁体，两永磁体相对的面极性相同，利用极性相同的排斥力，将主轴推开与死点位置成一定角度，防止在死点位置停机，但此种方法通用性差、可靠性差，对结构尺寸较大和润滑良好、摩擦力较小的结构可以通过运动惯性克服摩擦力使转子通过死点位置，但对于结构尺寸较小、润滑条件较差的结构，由于惯性小、摩擦力较大，在死点位置仍容易卡滞停机。
3、在专利号为200610104569.8的专利技术后续应用开发中，又持续不断进行新的技术研发和创新设计，对球形压缩机过死点技术进行改进，如专利号分别为2013101006975名称为“一种用于球形压缩机的转盘旋转同步机构”、专利号为201410100390x名称为“一种球形压缩机转子防死机构”及专利号为2014105548366名称为“一种球形压缩机防卡死动力机构”的中国专利，其中，专利号为2013101006975的专利是通过在缸体内球面和转盘球面之间设置有弹性钢球和凹形滑道组成的转盘同步机构，通过弹性钢球瞬时转动扭矩使转子通过死点，但凹形滑道占用密封面导致密封性能降低，同时凹形滑道轨迹曲线复杂，加工困难；专利号为201410100390x的专利是通过在缸体内球面或者缸体座内球面上设置凹形滑道，在转子上设置导向销，通过导向销在死点位提供转子旋转扭矩，虽然解决了密封损失问题，但凹形滑道加工困难，增加了结构件，结构复杂。专利号为2014105548366的专利是在缸体座或者缸体上设置轨迹限位面，在转子上设置动力柄，通过动力柄与轨迹限位面配合产生转子旋转的扭矩，但轨迹限位面加工点复杂，也增加了零件数量，易损件多，结构复杂。
4、同时，由于球形压缩机是定容积比压缩机，专利号为200610104569.8的专利所述技术方案也不能实现变工况，无法在工况发生变化时高效工作。
技术实现思路
1、本发明的目的是通过设计一种多级球形压缩机，通过重新设计球形压缩机的结构，从根本上消除转子运转过程中的死点，提高多级球形压缩机的可靠性，并对各级压缩进行设计布局，可适用于变工况运行。
2、本专利的技术方案是：一种多级球形压缩机，包括缸盖、缸体、活塞、转盘、滑靴转套、侧支撑和扇形滑块；所述缸体和缸盖分别具有半球形内腔，固定连接后组合成球形内腔，在缸盖内球面上设置有转套孔，在缸体的下方设置有连通缸外的转盘轴孔；所述活塞具有球形顶面，在球形顶面的中央凸出一滑靴，在活塞的下端设置有活塞销座，在活塞销座的下方中央设置一扇形凹槽；所述转盘具有转盘球面，在转盘球面的下部中央凸出一转盘轴，在转盘球面的上端设置有与活塞销座相配的转盘销座，在转盘销座的上方中央设置一与所述扇形凹槽相适配的扇形凸块；活塞销座和转盘销座通过中心销形成柱面铰链，柱面铰链两端分别向内凹入形成一圆柱凹槽；所示侧支撑的一端为平端面，在平端面的中央设置有中心轴孔，另一端为与活塞和转盘球面相适配的球面；侧支撑为左右两个，分别置于柱面铰链两端的圆柱凹槽内，侧支撑的外圆与柱面铰链两端的圆柱凹槽内孔相适配，并通过定位螺钉固定连接在活塞销座的两端，中心销的两端伸出转盘销座后分别插入两侧的侧支撑的中心轴孔内；在转盘体上设置有沿柱面铰链轴线方向贯通的扇形滑道，扇形滑块的形状与该扇形滑道的形状相适配，扇形滑块的上下圆弧面与扇形滑道的上下圆弧面相贴合并形成密封动配合，扇形滑块的两端面与两端侧支撑的平端面相贴合并通过定位螺钉固定连接；
3、所述柱面铰链的中心轴线与所述扇形凹槽、扇形滑道的圆弧中心轴线重合且通过球形内腔的球心，所述滑靴的中心轴线为通过活塞的球形顶面中央且通过球形内腔球心的轴线，滑靴的两平行面对称布置在滑靴的中心轴线两侧，且与柱面铰链的中心线平行；所述转盘轴的轴线分别与所述转套孔的轴线和滑靴的中心轴线形成一夹角，且转盘轴的轴线、转套孔的轴线均通过球形内腔的球心；
4、活塞和转盘置于所述球形内腔内，活塞球面、转盘球面、侧支撑外侧球面分别与球球内腔形成密封动配合；所述滑靴转套置于所述转套孔内，所述滑靴置于滑靴转套端面下方的滑槽内，转盘轴从转盘轴孔中伸出缸体外；驱动转盘轴旋转时，在转盘的扇形滑道两侧面、扇形滑块两侧面、两个侧支撑的平端面之间形成容积交替变化的第二腔室a和第二腔室b，在所述活塞销座下端中央的扇形凹槽两侧面、转盘销座上端中央的扇形凸块两侧面、两个侧支撑的平端面之间形成容积交替变化的第三腔室a和第三腔室b；在所述活塞销座的下端面、转盘销座的上端面、两个侧支撑的平端面之间形成容积交替变化的第四腔室a和第四腔室b；
5、进一步的，在伸出缸体外的转盘轴上设置一偏心轮，在缸体下端面设置一圆环状滚动转子缸体，转盘轴带动偏心轮在滚动转子缸体内旋转形成滚动转子压缩部；驱动转盘轴旋转时，在滚动转子压缩部形成容积交替变化的第一腔室a和第一腔室b；
6、进一步的，在转盘销座上设置一贯通孔，该贯通孔的两端分别连通第四腔室a和第四腔室b；所述滚动转子压缩部作为第一级压缩，所述第二腔室a和第二腔室b作为第二级压缩，所述第三腔室a和第三腔室b作为第三级压缩或者膨胀构成三级压缩或者两级压缩一级膨胀压缩机；
7、进一步的，在转盘销座上设置一贯通孔，该贯通孔的两端分别连通第四腔室a和第四腔室b；多级压缩机的循环工质采用二氧化碳，滚动转子压缩部作为第一级压缩，第二腔室a和第二腔室b作为第二级压缩，第三腔室a和第三腔室b作为膨胀级，从而构成二氧化碳球形膨胀压缩机；
8、进一步的，所述滚动转子压缩部作为第一级压缩，所述第二腔室a和第二腔室b作为第二级压缩，所述第三腔室a和第三腔室b作为第三级压缩或者膨胀，第四腔室a和第四腔室b作为第四级压缩，形成构成四级压缩或者三级压缩一级膨胀压缩机；
9、进一步的，所述滚动转子缸体的上端面贴合在缸体的下端面固定连接，在滚动转子缸体的下端面设置一端盖，连接在转盘轴上的偏心轮置于端盖与滚动转子缸体圆柱内腔内，阀片弹性设置在偏心轮外圆弧与滚动转子缸体内圆弧之间，从而形成第一腔室a和第一腔室b，偏心轮随同转盘轴旋转，第一腔室a和第一腔室b的容积交替变化；在滚动转子缸体上分别设置有连通缸外的第一进气孔和第一排气孔，第一进气孔与第一腔室a连通形成滚动转子压缩部的吸气工作室，第一排气孔与第一腔室b连通形成滚动转子压缩部的排气工作室；在第一进气孔上设置有进气阀，在第一排气孔上设置有排气阀；
10、进一步的，在所述活塞销座的下端面设置一开口向下的半圆柱孔，所述扇形凹槽凹入在半圆柱孔的内圆周中央且沿半圆柱孔的轴线方向贯通，在与半圆柱孔的轴线垂直的截面上呈扇形；在所述转盘销座的上部设置一凸起的半圆环体，半圆环体的中心孔作为活塞销座的中心孔，中心销插入该中心孔内作为柱面铰链的旋转轴，该半圆环体的轴线与上述活塞销座半圆柱孔的轴线重合，半圆环体的外圆周与所述半圆柱孔的内圆周贴合；所述扇形凸块凸出于半圆环体的外圆周中央且沿半圆环体的轴线方向贯通，在与半圆环体的轴线垂直的截面上呈扇形；
11、进一步的，在所述缸体上设置有第二进气孔和第二排气孔，在缸体内球面上设置有第二进气通道和第二排气通道，第二进气孔的一端与第二进气通道连通，另一端连通至缸体外；第二排气孔的一端与第二排通道连通，另一端连通至缸体外；在所述转盘的扇形滑道的两侧分别设置转盘气道，一条转盘气道的一端与第二腔室a连通，另一条转盘气道的一端与第二腔室b连通，两条转盘气道的另一端分别设置在转盘的球形表面上，转盘轴旋转时，第二腔室a和第二腔室b的容积交替变化，当体积变大需要吸气时，需要吸气的腔室通过与其连通的转盘气道与第二进气通道连通，并通过第二进气孔吸入气体；当体积变小需要排气时，需要排气的腔室通过与其连通的转盘气道与第二排气通道连通，并通过第二排气孔排出高压气体；
12、进一步的，在所述活塞上设置有两条活塞气道，一条活塞气道的一端与所述第三腔室a连通，另一条活塞气道的一端与所述第三腔室b连通，两条活塞气道的另一端设置在活塞球面上，在缸盖内球面上设置有第三进气通道和第三排气通道，在缸盖上设置有第三进气孔和第三排气孔，第三进气孔的一端与第三进气通道连通，另一端连通至缸盖外，第三排气孔的一端与第三排气通道连通，另一端连通至缸盖外；转盘轴旋转时，第三腔室a和第三腔室b的容积交替变化，当体积变大需要吸气时，需要吸气的腔室通过与其连通的活塞气道与第三进气通道接通，并经第三进气孔吸入气体，当体积变小需要排气时，需要排气的腔室通过与其连通的活塞气道与第三排气通道接通，并经第三排气孔排出气体。
13、本专利的优点是：
14、1)从运动机理上彻底解决了球形多级压缩机的运动死点问题：本专利所述球形压缩机，在活塞轴端部设置滑靴，滑靴转套在缸盖内球面上的转套孔内转动，滑靴在滑靴转套内的滑槽内往复摆动，转盘轴作为驱动轴直接驱动转盘旋转，转盘带动活塞转动(此时活塞绕转套孔轴线转动，滑靴在滑靴转套的滑槽内往复摆动)的同时，活塞和转盘之间相对摆动，从而使球形压缩机成为无死点机构。
15、2)结构轻巧，简化了多级压缩机的结构，缩减了多级压缩机的体积：在一个球形腔内集成了多组可压缩工作室形成多级压缩，同时在转盘轴下部设置滚动转子压缩部，集成度高，结构独特。
16、3)可实现变工况运行：滚动转子式压缩部可作为变工况运行，为球形压缩机的各级压缩做好压缩工质准备，实现多级压缩的高效运行。
17、4)作为球形膨胀压缩机可用于二氧化碳压缩制冷，在活塞销座与转盘销座之间形成的一对工作室(第三腔室a和第三腔室b)作为膨胀工作室，压缩与膨胀机械运动相互作用，压缩工作室进行压缩行程时，膨胀工作室利用压缩级工作室运动趋势进行膨胀，使压缩和膨胀相互助力，膨胀机做功小，效率高，节能减排。
1.一种多级球形压缩机，其特征是：包括缸盖、缸体、活塞、转盘、滑靴转套、侧支撑和扇形滑块；所述缸体和缸盖分别具有半球形内腔，固定连接后组合成球形内腔，在缸盖内球面上设置有转套孔，在缸体的下方设置有连通缸外的转盘轴孔；所述活塞具有球形顶面，在球形顶面的中央凸出一滑靴，在活塞的下端设置有活塞销座，在活塞销座的下方中央设置一扇形凹槽；所述转盘具有转盘球面，在转盘球面的下部中央凸出一转盘轴，在转盘球面的上端设置有与活塞销座相配的转盘销座，在转盘销座的上方中央设置一与所述扇形凹槽相适配的扇形凸块；活塞销座和转盘销座通过中心销形成柱面铰链，柱面铰链两端分别向内凹入形成一圆柱凹槽；所示侧支撑的一端为平端面，在平端面的中央设置有中心轴孔，另一端为与活塞和转盘球面相适配的球面；侧支撑为左右两个，分别置于柱面铰链两端的圆柱凹槽内，侧支撑的外圆与柱面铰链两端的圆柱凹槽内孔相适配，并通过定位螺钉固定连接在活塞销座的两端，中心销的两端伸出转盘销座后分别插入两侧的侧支撑的中心轴孔内；在转盘体上设置有沿柱面铰链轴线方向贯通的扇形滑道，扇形滑块的形状与该扇形滑道的形状相适配，扇形滑块的上下圆弧面与扇形滑道的上下圆弧面相贴合并形成密封动配合，扇形滑块的两端面与两端侧支撑的平端面相贴合并通过定位螺钉固定连接；
2.根据权利要求1所述的一种多级球形压缩机，其特征是：在伸出缸体外的转盘轴上设置一偏心轮，在缸体下端面设置一圆环状滚动转子缸体，转盘轴带动偏心轮在滚动转子缸体内旋转形成滚动转子压缩部；驱动转盘轴旋转时，在滚动转子压缩部形成容积交替变化的第一腔室a和第一腔室b。
3.根据权利要求2所述的一种多级球形压缩机，其特征是：在转盘销座上设置一贯通孔，该贯通孔的两端分别连通第四腔室a和第四腔室b；所述滚动转子压缩部作为第一级压缩，所述第二腔室a和第二腔室b作为第二级压缩，所述第三腔室a和第三腔室b作为第三级压缩或者膨胀构成三级压缩或者两级压缩一级膨胀压缩机。
4.根据权利要求2所述的一种多级球形压缩机，其特征是：在转盘销座上设置一贯通孔，该贯通孔的两端分别连通第四腔室a和第四腔室b；多级压缩机的循环工质采用二氧化碳，滚动转子压缩部作为第一级压缩，第二腔室a和第二腔室b作为第二级压缩，第三腔室a和第三腔室b作为膨胀级，从而构成二氧化碳球形膨胀压缩机。
5.根据权利要求2所述的一种多级球形压缩机，其特征是：所述滚动转子压缩部作为第一级压缩，所述第二腔室a和第二腔室b作为第二级压缩，所述第三腔室a和第三腔室b作为第三级压缩或者膨胀，第四腔室a和第四腔室b作为第四级压缩，形成构成四级压缩或者三级压缩一级膨胀压缩机。
6.根据权利要求2至5任意一项所述的一种多级球形压缩机，其特征是：所述滚动转子缸体的上端面贴合在缸体的下端面固定连接，在滚动转子缸体的下端面设置一端盖，连接在转盘轴上的偏心轮置于端盖与滚动转子缸体圆柱内腔内，阀片弹性设置在偏心轮外圆弧与滚动转子缸体内圆弧之间，从而形成第一腔室a和第一腔室b，偏心轮随同转盘轴旋转，第一腔室a和第一腔室b的容积交替变化；在滚动转子缸体上分别设置有连通缸外的第一进气孔和第一排气孔，第一进气孔与第一腔室a连通形成滚动转子压缩部的吸气工作室，第一排气孔与第一腔室b连通形成滚动转子压缩部的排气工作室；在第一进气孔上设置有进气阀，在第一排气孔上设置有排气阀。
7.根据权利要求1所述的一种多级球形压缩机，其特征是：在所述活塞销座的下端面设置一开口向下的半圆柱孔，所述扇形凹槽凹入在半圆柱孔的内圆周中央且沿半圆柱孔的轴线方向贯通，在与半圆柱孔的轴线垂直的截面上呈扇形；在所述转盘销座的上部设置一凸起的半圆环体，半圆环体的中心孔作为活塞销座的中心孔，中心销插入该中心孔内作为柱面铰链的旋转轴，该半圆环体的轴线与上述活塞销座半圆柱孔的轴线重合，半圆环体的外圆周与所述半圆柱孔的内圆周贴合；所述扇形凸块凸出于半圆环体的外圆周中央且沿半圆环体的轴线方向贯通，在与半圆环体的轴线垂直的截面上呈扇形。
8.根据权利要求1所述的一种多级球形压缩机，其特征是：在所述缸体上设置有第二进气孔和第二排气孔，在缸体内球面上设置有第二进气通道和第二排气通道，第二进气孔的一端与第二进气通道连通，另一端连通至缸体外；第二排气孔的一端与第二排通道连通，另一端连通至缸体外；在所述转盘的扇形滑道的两侧分别设置转盘气道，一条转盘气道的一端与第二腔室a连通，另一条转盘气道的一端与第二腔室b连通，两条转盘气道的另一端分别设置在转盘的球形表面上，转盘轴旋转时，第二腔室a和第二腔室b的容积交替变化，当体积变大需要吸气时，需要吸气的腔室通过与其连通的转盘气道与第二进气通道连通，并通过第二进气孔吸入气体；当体积变小需要排气时，需要排气的腔室通过与其连通的转盘气道与第二排气通道连通，并通过第二排气孔排出高压气体。
9.根据权利要求1所述的一种多级球形压缩机，其特征是：在所述活塞上设置有两条活塞气道，一条活塞气道的一端与所述第三腔室a连通，另一条活塞气道的一端与所述第三腔室b连通，两条活塞气道的另一端设置在活塞球面上，在缸盖内球面上设置有第三进气通道和第三排气通道，在缸盖上设置有第三进气孔和第三排气孔，第三进气孔的一端与第三进气通道连通，另一端连通至缸盖外，第三排气孔的一端与第三排气通道连通，另一端连通至缸盖外；转盘轴旋转时，第三腔室a和第三腔室b的容积交替变化，当体积变大需要吸气时，需要吸气的腔室通过与其连通的活塞气道与第三进气通道接通，并经第三进气孔吸入气体，当体积变小需要排气时，需要排气的腔室通过与其连通的活塞气道与第三排气通道接通，并经第三排气孔排出气体。
