一种轻量化泵头座架及配有该泵头座架的无油空气压缩机的制作方法

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种流体机械用泵头座架的结构与布局，尤其涉及适用于压缩机的泵头座架以及配装有该泵头座架的无油空气压缩机。

背景技术：

流体机械是用以输送流体工质或者用以提高流体工质压力的机械装置，属量大、面广、影响深的通用机械。往复式空气压缩机乃典型的变容式流体机械，特别是其中的无油空气压缩机，更是由于操作简单和维护方便而在装修装饰、医疗保健、电子封装以及食品包装等行业得到广泛的应用，并伴随工业文明一路发展，迄今已成为历史悠久的典型流体机械装置。

当前，功率在2马力左右的小型无油空气压缩机普遍采用直联驱动的结构布局与运转方式，亦即采用电机去直接驱动压缩机泵头的连杆和活塞，并进而完成压缩机泵头的进气、压缩与排气等工作循环过程。为此，该类压缩机的泵头必须通过一个座架亦即泵头座架来与电机发生安装和联接。通常，压缩机的泵头座架被布局在电机的端头部位，一方面它既构成电机转子的支撑构件，另一方面它又可以紧固安装压缩机泵头的主要零部件如气缸、阀座板和气缸盖等，这种结构型式乃当下直联式无油空气压缩机的经典布局。

然而，现有无油空气压缩机的泵头座架普遍存在体积过大、重量较重和不利于后期泵头部件的安装与调整等弊端。以当下市场上广泛使用的无油空气压缩机的泵头座架为例(参见图1至图4)，不难发现，该型泵头座架拥有一个壳状的本体结构1，在该本体结构1上开设有用以定位和支承压缩机气缸的环形安装沉槽2，以及开设有用以紧固压缩机阀座板及气缸盖的螺纹孔3，另外在本体结构1上还开设有用以支承电机转子的轴承座孔4，可以看出，上述传统泵头座架在结构设计布局方面依然存在有不尽合理的地方，具体表现在：1)首先，泵头座架的本体结构1被设计为大面积的环抱状的壳体，由此必然增大本体结构1的体积而占用较多的材料，也因此必然会导致泵头座架的重量增大；2)其次，泵头座架的环形安装沉槽2其结构布局状况使得压缩机的气缸在安装时很难进行调整，盖因本体结构1上的螺纹孔3限制了安装沉槽2不能沿电机的轴线方向(亦即轴承座孔4的轴线方向)进行延拓，这就意味着在安装气缸时该气缸在电机轴线方向很难进行调节，换句话说泵头座架囿于螺纹孔3的位置而致使其对装配误差的容差能力较弱，事实上，在装配压缩机泵头时由于活塞连杆组件常常受到电机转子转轴轴向制造误差及装配误差的影响，以至于要求气缸必须在沿轴承座孔4轴向方向保留一定的调整余地，否则很容易造成活塞与气缸缸孔壁面发生偏磨；3)还有，泵头座架的螺纹孔3的数量太多(在图1至图4所示的例子中螺纹孔3的数量竟然多达六个)，也因此降低了安装压缩机阀座板及气缸盖时的装配效率，这一点是显而易见的故毋需赘述；4)最后，同样是泵头座架的螺纹孔3的数量太多，以至于泵头座架的本体结构1不得不在轴承座孔4轴向方向保有足够大的宽度尺寸，从而造成泵头座架本体结构1的体积大重量重，同样不利于压缩机泵头的紧凑设计。

综上，现有泵头座架尤其是用于空气压缩机的泵头座架，或因采用大面积的壳状构造而造成重量过大、或因支承泵头气缸的支承平面布局受限而难以调整、再或因紧固泵头的螺栓数量过多而造成泵头装配效率不高，结果造成泵头座架以及使用该泵头座架的压缩机在轻量化、生产便捷性等方面均存在有诸多缺陷。一言以蔽之，传统泵头座架在结构设计上尚有值得需要改进的地方。

技术实现要素：

针对目前泵头座架存在的上述问题，本发明提出一种轻量化泵头座架，目的在于：通过轻量化设计和合理结构布局，使泵头座架相较现有结构具有更轻的重量、更好的装配容差能力和更高的泵头部件安装效率；进一步，本发明还提供一种带有该轻量化泵头座架的无油空气压缩机，该压缩机相比配装传统泵头座架的压缩机来说具有更轻的整机重量和更好的可装配性。

本发明的目的是这样来实现的：一种轻量化泵头座架，该泵头座架上开设有轴承座孔，所述泵头座架的本体结构呈网架状,在该本体结构上间隔开设有两个承力台柱，所述的两个承力台柱被分置在轴承座孔轴线的同一侧，在每一个承力台柱上均各自开设有唯一的一个安装孔洞，在承力台柱或/和本体结构上开设有支撑平台，所述支撑平台拥有一个支承平面。

进一步，上述的所有支承平面布局在两个承力台柱之间。

进一步，上述的所有支承平面均与轴承座孔轴线平行。

进一步，上述的所有支承平面为共面设置。

进一步，上述安装孔洞为螺纹孔构造。

进一步，上述螺纹孔构造的轴线与支承平面垂直。

上述两个承力台柱上的两个安装孔洞其特征轴线处在同一个特征平面内，并且该特征平面与轴承座孔轴线垂直。

上述泵头座架的本体结构还呈现为扁平状，其中本体结构沿轴承座孔轴线方向的特征宽度尺寸小于或者等于该轴承座孔的特征配合直径尺寸的120％。

一种配有轻量化泵头座架的无油空气压缩机，包括有电机、活塞、连杆、气缸、阀座板、气缸盖和紧固螺栓，其中活塞与连杆紧固连接并置于所述气缸内，泵头座架与电机紧固连接并布局在电机的端头部位，其特征在于：在每一个压缩机泵头当中，将气缸盖、阀座板及气缸与泵头座架紧固连接在一起的紧固螺栓的数量总共有两根，这两根紧固螺栓分别与泵头座架上的两个安装孔洞相配接，其中气缸盖压靠在阀座板上、阀座板压靠在气缸上、气缸压靠在泵头座架的支承平面上。

进一步，上述两根紧固螺栓的轴线相互平行并且其所构成的平面经过气缸缸孔轴线。

进一步，上述的两根紧固螺栓其轴线所构成的平面与轴承座孔轴线垂直。

进一步，上述两根紧固螺栓的轴线分别与轻量化泵头座架两个承力台柱上所配接的安装孔洞的特征轴线重合。

进一步，上述轻量化泵头座架的数量一共有两个，并分置在电机的两端头处，所述的活塞、连杆、气缸、阀座板和气缸盖亦均各有两个并分别组成两个压缩机泵头，而且这两个压缩机泵头分别与所述的两个泵头座架相配接并接受电机的驱动。

进一步，上述的两个压缩机泵头的布局，它们的工作进程按电机转子转轴的转动角度进行计量时其相位相差180度。

本发明相比现有技术具有的突出优点是：压缩机泵头座架的本体结构采用镂空的网架结构、进一步还采用扁平状的结构，因此与现有环抱壳状的泵头座架相比能显著降低其本体结构的重量，同时本发明仅有的两个实质性的安装孔洞明显地不干涉支承平面沿轴承座孔轴向方向的延展，故其在支撑压缩机泵头时能容忍气缸存在较大的电机轴向方向的安装误差。进一步，配以该泵头座架的压缩机泵头只需两根紧固螺栓即可完成其紧固连接，明显地提高了压缩机的装配效率，故配装有该轻量化泵头座架的无油空气压缩机相比配装传统泵头座架的压缩机将具有更轻的整机重量和更好的可装配性。

附图说明

图1是一个传统无油空气压缩机泵头座架的轴测示意图；

图2是图1所示泵头座架的主视图；

图3是图1所示泵头座架的左视图；

图4是图1所示泵头座架的俯视图；

图5是本发明一种轻量化泵头座架具有网架结构状本体结构的一个实施例的轴测示意图；

图6是图1所示实施例的主视图；

图7是图1所示实施例的左视图；

图8是图1所示实施例的俯视图；

图9是本发明配有图5所示轻量化泵头座架无油空气压缩机的一个实施例的轴测示意图；

图10是图9所示实施例的主视图；

图11是图9所示实施例的左视图；

图12是图9所示实施例的俯视图；

图13是图9所示实施例的爆炸装配图示意图；

图14是本发明一种轻量化泵头座架具有网架结构状和扁平状本体结构的一个实施例的轴测示意图；

图15是图14所示实施例的主视图；

图16是图14所示实施例的左视图；

图17是图14所示实施例的俯视图；

图18是本发明配有图14所示轻量化泵头座架无油空气压缩机的一个实施例的轴测示意图；

图19是图18所示实施例的主视图；

图20是图18所示实施例的左视图；

图21是图18所示实施例的俯视图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图5—21：

一种轻量化泵头座架，该泵头座架拥有一个本体结构1，另外在本体结构1上还开设有一个用以支承电机转子的轴承座孔4(参见图5至图8、图14至图17)，其特色在于：所述泵头座架的本体结构1呈网架状，亦即该本体结构1采用镂空的结构，或者说它的结构体现有众多的实体骨架1a与镂空网孔1b并存在有相互交织形态的布局状况(如图5至图8、图14和图15所示)，同时在该本体结构1上开设有且仅开设有两个承力台柱5，所述的这两个承力台柱5被分置在轴承座孔4的轴承座孔轴线O1的两侧旁(参见图6和图15)，并在每一个承力台柱5上均各自开设有唯一的一个安装孔洞6，另外在承力台柱5或/和本体结构1上开设有支撑平台7，所述的支撑平台7拥有一个支承平面7a(如图5、图6、图8、图14、图15和图17所示)，在这里，所说的支撑平台7乃是指具有实质性支撑功能的各种平台构造、凸台构造、横架构造、搭子构造或者翻边构造等，而所述的支承平面7a是指在支撑平台7上形成有或者加工有至少一块平面构造、以便能更好地承力和更稳定地实现支撑功能，其中支承平面7a的数量既可以是一个也可以有多个、甚至还可以由若干个共面的小碎块的平面来共同组成同一个支承平面7a；需要说明的是，本发明中的支撑平台7与其支承平面7a可以共面地重叠融合在一起，此时的支撑平台7及其支承平面7a也可以统称为或者表示为支撑平台7(7a)(如图14、图15和图17所示)；本发明泵头座架的本体结构1设置轴承座孔4的目的是通过采用轴承结构来支承用以驱动压缩机泵头运转的电机8的转子及其转轴，设置安装孔洞6的目的是为了紧固压缩机泵头各零部件比如气缸9、阀座板10和气缸盖11等提供一个着力点或者抓手，以便可以用紧固螺栓12与安装孔洞6进行配接从而将上述泵头零部件紧固连接到泵头座架上、另外设置支承平面7a的目的是用以支撑压缩机泵头的气缸9(参见图9至图13、图18至图20)，在这里，本发明承力台柱5可以与支承平面7a所在平面存在交集(亦即将支承平面7a进行延展后它将会与承力台柱5发生截交的状况，比如5和图6、图14和图15所示的实施例即满足此情形)，当然，承力台柱5也可以与支承平面7a所在的平面不存在交集亦即不发生截交的状况(此时承力台柱5全局与支承平面7a全局相比更加靠近轴承座孔轴线O1，图中未示出)，由此可见本发明中的承力台柱5既可以相对于支承平面7a及本体结构1呈现出凸起状(如图5至图7、图9至图11、图13至图16、图18至图20所示)、也可以相对于支承平面7a或者相对于本体结构1呈现为沉台状(图中未示出)、甚至还可以退缩至本体结构1的主体内而与该本体结构1融为一体(此时的安装孔洞6将直接开设在本体结构1上，图中未示出)；特别需要指出的是，本发明泵头座架上开设的承力台柱5及在承力台柱5上开设的安装孔洞6乃实质性的安装承力构件，区别于传统压缩机的泵头座架，本发明每个泵头座架上设置有且仅设置有两个承力台柱5，而且在泵头座架的每一个承力台柱5设置有唯一的一个安装孔洞6，紧固泵头时以及在泵头工作时各种紧固力和气体作用力可以借助紧固螺栓12和支承平面7a等传递到承力台柱5以及本体结构1上；很显然，本发明采用镂空的网架状本体结构1，可以使泵头座架在保有足够强度和刚度的前提下具有较轻的重量，从而实现泵头座架的轻量化，进一步还为实现压缩机的轻量化创造了条件，在这里，本发明中所说的压缩机乃是一个泛称或者总称，它是指空气压缩机尤其是指无油空气压缩机，更进一步，无油空气压缩机还包括往复活塞式无油空气压缩机和摇摆往复活塞式无油空气压缩机。

进一步，本发明所述的轻量化泵头座架其所有支承平面7a被布局在两个承力台柱5之间，亦即从轴承座孔4的轴承座孔轴线O1方向进行观察，可以看到所有支承平面7a均被所述的两个承力台柱5夹持在其中间部位(如图6和图8、图15和图17所示)，如此布局的目的是可以让两支撑平台7上的两个安装孔洞6布局在这些支承平面7a的更外侧(相对于轴承座孔轴线O1而言)，这样能够更方便安装压缩机的泵头部件尤其是其气缸9。

进一步，本发明中的所有支承平面7a均与轴承座孔轴线O1平行设置，这样可以为后续安装气缸9时更加容易保证气缸缸孔轴线O2与轴承座孔轴线O1垂直甚至垂直相交(参见图11和图20)，如此压缩机泵头的受力状况将会更加优化。同样地，为了简化结构、降低加工难度和降低装配难度，本发明中泵头座架上的所有支承平面7a为共面设置，即这些支承平面7a被布局在同一个平面上(如图6至图15所示)。

进一步，本发明中的安装孔洞6可以为螺纹孔构造，亦即可以直接地在承力台柱5上开设出螺纹孔构造，这样紧固螺栓12就可以直接拧紧在该螺纹孔构造上从而实现快捷紧固压缩机泵头的目的；进一步，所述螺纹孔构造的轴线与其所在的承力台柱5上的支承平面7a垂直，如此可以有效减少甚至完全避免紧固螺栓12所派生出的附加弯矩，从而能够提高螺纹孔构造及紧固螺栓12的疲劳强度，以便能更好地抵御压缩机泵头运转时产生的周期脉动的拉力以及由此产生的周期性变化的应力乃至正负交变的应力；需要指出的是，本发明所述的安装孔洞6并不局限为螺纹构造，其结构还可以是其它孔洞形式，比如光孔状的(即不含螺纹构造的)穿孔结构或者盲孔结构，采用这种非螺纹构造的安装孔洞6结构形式时，紧固螺栓12必须配以螺母才能达成紧固上紧的目的。

本发明轻量化泵头座架中所述的两个承力台柱5上的两个安装孔洞6，其特征轴线可以布局在同一个特征平面内，并且该特征平面与轴承座孔轴线O1垂直，如此布局的优点是能让安装孔洞6(包括螺纹孔构造形式的安装孔洞6)具有更好的承力状态；在这里，所谓的特征轴线是指：用一个经过支承平面7a并且与该支承平面7a重合的剖切面对同属承力台柱5上的安装孔洞6进行剖切，此时所得横断面存在有唯一的一个形心，则过该形心且与所述剖切面垂直的直线即为该安装孔洞6的特征轴线；所谓的特征平面是指：首先两个承力台柱5上的两个安装孔洞6的特征轴线共面(其中以这两根特征轴线相互平行为最佳布局形式)，则这个共面即为所述的特征平面；需要说明的是，本发明安装孔洞6的结构形式可以有多种形式，比如安装孔洞6被经过支承平面7a并且与该支承平面7a重合的剖切面剖切时，所得到的横断面形式可以是圆形、腰孔形、椭圆形、矩形或者其它各种异形，其中以圆形横断面和腰孔形横断面为最佳结构形式。

本发明泵头座架的本体结构1还可以呈现为扁平状结构(如图14至图17所示)，其中本体结构1沿轴承座孔轴线O1方向的特征宽度尺寸小于或者等于该轴承座孔4的特征配合直径尺寸的120％，将本体结构1设计为扁平状结构可以进一步减少泵头座架的体积，进一步能够减轻泵头座架的重量；在这里，所谓的特征宽度尺是指：沿着轴承座孔轴线O1的方向对本体结构1进行测量，所得本体结构1全局轮廓在此方向的最大轴向尺寸即为所述的特征宽度尺；所谓轴承座孔4的特征配合直径尺寸是指：轴承座孔4与电机8的转轴进行配合的座孔的直径数值，此时若电机8转轴与轴承座孔4采用滑动轴承形式进行配合时则配合处轴承座孔4的直径数值即为所述的轴承座孔4特征配合直径尺寸、若电机8转轴与轴承座孔4为采用滚动轴承形式进行配合时则轴承座孔4与滚动轴承外径相配合的直径数值即为所述的轴承座孔4特征配合直径尺寸，下面举一个具体例子来加以说明：假设轴承座孔4的特征配合直径尺寸为42mm，则当本体结构1沿轴承座孔轴线O1方向的特征宽度尺寸小于或者等于50.4mm时，本发明将视该本体结构1符合扁平状结构这一要素，亦即此时泵头座架的本体结构1被视作扁平状结构的本体结构1。

一种配有轻量化泵头座架的无油空气压缩机，包括有电机8、活塞13、连杆14、气缸9、阀座板10、气缸盖11和紧固螺栓12(参见图9至图13)，其中活塞13与连杆14紧固连接并置于所述气缸9内，泵头座架与电机8紧固连接并布局在电机8的端头部位，阀座板10的功用是通过其上的阀片控制气流的流动方向，在本发明中，电机8的转子转轴由泵头座架的轴承座孔4支承、该电机8的转子转轴通过一个偏心轴颈或者曲柄来驱动连杆14、并进而由连杆14驱动活塞13，从而驱使活塞13在气缸内进行往复运动，籍此完成压缩机泵头工作腔的周期性容积改变并达成压缩和输出高压空气的目的，进一步，活塞13与连杆14紧固连接(参见图13)或者它们为一体结构制作(图中未示出)，此时活塞13的运动为摇摆往复运动，与之对应的压缩机则为摇摆活塞式压缩机或者称为摇摆往复活塞式压缩机，在这里，若活塞13通过自润滑材料制作的皮碗与气缸9的缸孔壁面进行密封配合，则压缩机泵头可以输出不含油的空气工质，换句话说此时的压缩机为无油空气压缩机；本发明的最大特色在于：在由一个活塞13、一个连杆14、一个气缸9、一个阀座板10和一个气缸盖11所组成的一个压缩机泵头当中，将气缸盖11、阀座板10、气缸9与泵头座架紧固连接在一起的紧固螺栓12的数量总共只有两根(如图9、图10、图12、图13、图18和图21所示)，这两根紧固螺栓12分别与泵头座架上的两个安装孔洞6相配接，其中气缸盖11压靠在阀座板10上、阀座板10压靠在气缸9上、气缸9压靠在泵头座架的支承平面7a上；需要说明的是，为了提高产品的装配效率，还可以采用紧固螺钉12a将气缸盖11与阀座板10预先组配成一个部件即缸盖阀板组件(如图9、图12和图13所示)；本发明由于只采用仅仅两根紧固螺栓12即可完成泵头的紧固任务，故其装配效率高于传统配置四根乃至六根紧固螺栓12的泵头的装配效率。

进一步，本发明配有轻量化泵头座架的无油空气压缩机，其中所述的两根紧固螺栓12的轴线可以采用相互平行的布局、并且其所构成的平面经过气缸缸孔轴线O2(如图12和图21所示)，如此布局的优点是：压缩机泵头工作时，气体压力作用于阀座板10上的总合力可以与两根紧固螺栓12的抵抗拉力处在同一个平面，如此可以减少作用到紧固螺栓12上的附加弯矩。

进一步，本发明配有轻量化泵头座架的无油空气压缩机，其中所述的两根紧固螺栓12其轴线所构成的平面可以采用与轴承座孔轴线O1垂直的布局(参见图12和图21)，如此布局的优点是可以尽量减少泵头座机本体结构1的轴向尺寸(指沿着轴承座孔轴线O1的方向)，换言之可以获得比较扁平的本体结构1构造，同时两根紧固螺栓12其轴线亦将恰好与连杆14的摇摆平面重合，可以更好地发挥紧固螺栓12的拉力紧固效应。

进一步，本发明配有轻量化泵头座架的无油空气压缩机，其中所述的两根紧固螺栓12的轴线分别与轻量化泵头座架两个承力台柱5上安装孔洞6的特征轴线重合，如此布局的优点是：压缩机泵头相对于泵头座架位置更加合理，一方面符合紧凑设计的思维，另一方面对整个泵头的受力分布也比较合理。

进一步，本发明配有轻量化泵头座架的无油空气压缩机，其中所述的轻量化泵头座架的数量一共有两个，并分置在电机8的两端头处，所述的活塞13、连杆14、气缸9、阀座板10和气缸盖11均各有两个并分别组成两个压缩机泵头(如图9、图10、图13、图18和图19所示)，其中每一个压缩机泵头拥有且仅拥有一个活塞13、一个连杆14、一个气缸9、一个阀座板10和一个气缸盖11，而且这两个压缩机泵头分别与所述的两个泵头座架相配接并接受电机8的驱动；设置两个压缩机泵头的压缩机被称之为双缸压缩机，它不仅结构紧凑，特别地当这两个压缩机泵头工作相位相差180度时(其中所说的工作相位是指按电机8转子转轴的转角进行计量)，压缩机将获得最好的减振效果，因为此时两个气缸9内的活塞13作往复运动所派生的往复惯性力正好相反，从而对降低振动和噪声有利。

本发明相比现有技术具有的突出优点是：压缩机泵头座架的本体结构1采用镂空的网架结构、进一步还采用扁平状的结构，因此与现有环抱壳状的泵头座架相比能显著降低其本体结构的重量，同时本发明仅有的两个实质性的安装孔洞6明显地不干涉支承平面7a沿轴承座孔轴线O1方向的延展，故其在支撑压缩机泵头时能容忍气缸9存在较大的电机8轴向方向的安装误差。进一步，配以该泵头座架的压缩机泵头只需两根紧固螺栓12即可完成其紧固连接，明显地提高了压缩机的装配效率，故配装有该轻量化泵头座架的无油空气压缩机相比配装传统泵头座架的压缩机将具有更轻的整机重量和更好的可装配性。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。