一种箱体冷却一体化的两级空气压缩气缸的制作方法

本发明涉及空气压缩机，特别涉及活塞式空气压缩机的气缸。

背景技术：

活塞式空气压缩机通过曲轴连杆带动活塞在气缸内往复运动实现空气压缩。一般的活塞式空气压缩机中，当活塞靠近曲轴轴心时，气缸从外界吸入空气；当活塞远离曲轴轴心时对气缸内的空气进行压缩。这种空气压缩机的一个重要问题是气缸吸气时和空气压缩时，活塞受力相差很大，导致振动较大。而且这种空气压缩机由于其自身特性，通常需要分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。此外，船用空气压缩机中，由于船舶空间有限，因此对于空气压缩机的体积要求能够做到更加紧凑。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题：

1、气缸吸气时和空气压缩时，活塞受力相差很大，导致振动很大。

2、空气压缩机的体积更加紧凑。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

一种箱体冷却一体化的两级空气压缩气缸，该气缸内设有活塞腔，并具有与气缸盖相密封的顶面和曲轴箱相密封的底面；该气缸的外壁和活塞腔的腔壁之间设有冷水腔和若干散热管；冷水腔环活塞腔设置；散热管竖直安装，并穿过冷水腔；散热管顶端设于气缸顶面。

进一步，活塞腔竖直设置，并上下开口；活塞腔的内壁上设有上部开口大下部开口小的内锥部，使得活塞腔被分割成压缩腔和导向腔；其中压缩腔位于导向腔之上，并且其直径大于导向腔的直径；活塞腔的内锥部处设置有侧向气口。

如权利要求所述的箱体冷却一体化的两级空气压缩气缸，其特征在于，活塞腔的顶部开口处设置有第一气阀腔；侧向气口之外设置有第二气阀腔；第一气阀腔和第二气阀腔均用于安装组合气阀。

进一步，第二气阀腔之外设置有接口腔；接口腔正面开口，侧边设置有内出气口；气缸外壁内设置有出气道；出气道位于冷水腔之外；出气道的一端连接内出气口，另一端连接外出气口；出气道斜向设置，出气道连接内出气口的一端高于连接外出气口的一端。

进一步，该气缸底面上设置有气缸环道；气缸环道环绕活塞腔底部开口设置；散热管的底端开口设置于气缸环道内，并由此连通散热管和气缸环道。

进一步，气缸侧向设置有过渡气道；过渡气道斜向设置于气缸上，底部连通气缸环道，并设置于气缸安装有侧向气口的侧向上；过渡气道的顶部设有侧向的过渡开口；过渡开口位于接口腔正面开口的正下方。

进一步，散热管内设置有螺旋片。

进一步，该气缸顶面上设置有连通冷水腔的出水口。

进一步，气缸的冷水腔安装有散热管侧的外壁上开设有外壁开口。

进一步，气缸的活塞腔、冷水腔、侧向气口、接口腔、第一气阀腔、第二气阀腔、出气道、内出气口、外出气口、气缸环道以及过渡气道所组成的结构由整体铸造而成。

本发明的技术效果如下：

1、气缸两级设计，使得活塞在往复运动的过程中，受力相对均衡，从而减少振动，并节省压缩功。

2、压缩空气冷却的部件直接集成气缸中，并且将两级压缩腔之间连接的管道也集成至气缸中，从而使得空气压缩机无需安装额外的冷却机构，从而较少了整体的体积。

3、由于管道集成在气缸和气缸盖中，避免了外部管道杂乱连接，因此本发明的空气压缩机安装和维护比较方便。

4、散热管多根设置、气缸环道、过渡气道大空间设计，使得气缸具有缓冲功能。

5、冷水腔环活塞腔设计，使得冷水腔能够对活塞腔进行冷却。

附图说明

图1是本发明实施例竖直剖面的结构示意图。

图2是本发明实施例沿着侧向开口的中线进行水平剖切的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种箱体冷却一体化的两级空气压缩气缸，用于空气压缩机，如图1、图2所示，呈四方形结构，中间设置有上下贯通的活塞腔11，顶部设置有与气缸盖相密封的顶面，底部设置有与曲轴箱相密封的底面。活塞腔11用于安置活塞。也就是说，该气缸顶面与气缸盖密封后，底面与曲轴箱密封后，并在活塞腔11内安装活塞后，活塞与曲轴箱内的曲轴通过连杆连接后组成一空气压缩机。

活塞腔11上下贯通意味着活塞腔11竖直设置，并上下开口。活塞腔11的顶部开口处设置有第一气阀腔114。第一气阀腔114用于安装组合气阀。活塞腔11的底部开口115用于活塞腔11内的活塞所连接连杆能够穿入曲轴箱的箱体内并连接曲轴箱内的曲轴。

活塞腔11的内壁上设有上部开口大下部开口小的内锥部113，使得活塞腔11被分割成压缩腔111和导向腔112。压缩腔111和导向腔112均为圆柱形结构，内锥部113为锥形结构，其中压缩腔111位于导向腔112之上，并且其直径大于导向腔112的直径。内锥部113的侧边设置有连通活塞腔11和外部的侧向开口116。由此，当活塞安装在活塞腔11内后，形成两级压缩腔：第一压缩腔和第二压缩腔。第一压缩腔位于活塞顶面和活塞腔11顶部开口之间，并通过顶部开口实现进气和出气。第一压缩腔通过第一气阀腔114上安装的组合气阀实现进气和出气的控制。第二压缩腔由活塞位于压缩腔111内部分的下方以及导向腔与活塞密封所形成。第二压缩腔通过侧向开口116实现进气和出气。侧向开口116之外设置有第二气阀腔161。第二气阀腔161用于安装组合气阀。也就是说，第二压缩腔通过第二气阀腔161内安装的组合气阀实现进气和出气的控制。第一气阀腔114和第二气阀腔161内安装的组合气阀由两个单向阀所组成，两个单向阀分别用于进气控制和出气控制。当活塞腔11内的活塞上升时，第一压缩腔压缩空气，第二压缩腔吸气；当活塞下降时，第一压缩腔吸气，第二压缩腔压缩空气。

第二气阀腔161之外设有接口腔16。接口腔16正面开口，侧边设置有内出气口162。气缸的外壁内设置有斜向的出气道15。出气道15位于冷水腔12之外。出气道15的一端连接内出气口162，另一端连接外出气口151。出气道15的斜向是指出气道15连接内出气口162的一端稍高于连接外出气口151的一端，两端高度差不超过2厘米。

气缸的外壁和气缸内活塞腔11的腔壁之间，设置有冷水腔12和若干散热管13。冷水腔12环绕于活塞腔11之外，图1中，12_a、12_b和12_c均为冷水腔12的一部分，相互连通。散热管13竖直安装在气缸的外壁和气缸内活塞腔11之间，其顶端安装在气缸顶面上，其底端安装在气缸底面上并连通气缸环道14，其中间穿过第一冷水腔12。散热管13内设置有用于增强散热效果的螺旋片131。气缸环道14设置于气缸底面，并朝向曲轴箱3开口。气缸侧向设置有过渡气道141。过渡气道141斜向设置于气缸内，底部连通气缸环道14，并设置于气缸安装有侧向气口116的侧向上。也就是，过渡气道141与侧向气口116同向设置。过渡气道141的顶部设有侧向的过渡开口142。过渡开口142位于接口腔16正面开口之下。由此，过渡开口142和接口腔16正面开口能够通过侧向盖密封并连通。

进一步地，气缸的冷水腔12安装有散热管13侧的外壁上还开设有外壁开口122，外壁开口122用于冷水腔12内的散热管13维修。工作时，外壁开口122由盖板密封。

进一步地，气缸顶面设置有与冷水腔12连通的出水口121。

本实施例气缸的安装与工作原理如下：当气缸盖与气缸顶面密封后，通过气缸盖内的气道，散热管13的顶端连通安装在第一气阀腔114内的组合气阀的出气口。安装在第一气阀腔114内的组合气阀的进气口连通气缸盖内的进气道。由此，当活塞下降时，外界空气通过气缸盖的进气道经组合气阀的进气口被吸入第一压缩腔，当活塞上升时，空气压缩，压缩后的空气经组合气阀的出气口和气缸盖内的气道进入散热管13内进行散热冷却，冷却后的压缩空气经气缸环道14、过渡气道141和侧向盖内的气道，再经接口腔16后由第二气阀腔161内安装的组合气阀的进气口进入第二压缩腔，然后当活塞再次下降时，第二压缩腔内的空气被第二次压缩，第二次压缩后的空气从侧向开口116经第二气阀腔161内安装的组合气阀的出气口再经接口腔16侧边的内出气口162进入出气道15，最后由外出气口151实现出气。也就是说，本实施例气缸结构是一种单缸单活塞两级空气压缩的气缸，两级空气压缩气缸通过箱体内置的管道和气道进行级联，并且两级空气压缩之间的级联管道通过散热管13进行散热冷却。并且由于活塞式空气压缩是一种脉冲式的出气，因此需要缓冲减缓脉冲。本实施例中，散热管13采用多根设计能够气道缓冲作用，并且气缸环道14、过渡气道141均具有较大空间同样能够气道缓冲作用。也就是说，本实施例的气缸自带有压缩空气缓冲功能。

此外，本实施例的气缸中，除了散热管13之外的部件由整体铸造而成。具体来说，气缸的活塞腔11、冷水腔12、侧向气口116、接口腔16、第一气阀腔114、第二气阀腔161、出气道15、内出气口162、外出气口151、气缸环道14以及过渡气道141所组成的结构由整体铸造而成。

此外，气缸的冷水腔12的出水口121开设于气缸顶面，由此，冷却水能够流入气缸盖内，对气缸盖内的气道进行冷却。