一种新型往复容积式空气压缩机的制作方法

1.本发明涉及空气压缩设备领域，尤其涉及一种车用新型往复容积式空气压缩机。


背景技术：

2.汽车空气压缩机主要用于向汽车制动技术、悬挂系统、车门开启关闭及辅助用气动装置提供必要气源。目前常用的车载空气压缩机主要有滑片式、涡旋式、活塞式空气压缩机。
3.目前市场上往复容积式空气压缩主要为往复活塞式压缩机，其采用曲柄连杆机构实现活塞往复运动，此机构结构复杂，体积庞大，可靠性较差，特别是在无油活塞式压缩机领域，由于内部完全无润滑油参与工作，曲柄连杆传动机构只能采用免维护的带密封脂润滑轴承来承载，特别是在连杆小头轴承位置，由于此处轴承位于活塞内部，温度非常高，且存在冲击振动、润滑不良、空气粉尘等多种不良环境极易加速活塞销、滚针轴承磨损失效，从而导致整机振动、噪音加大，最终导致空压机失效。
4.往复活塞式空压机通过汽缸内活塞的往复运动使缸体容积周期变化并实现气体的增压和输送。目前市场上绝大部分的活塞式空压机在往复运动过程中仅完成了一次气体的压缩，其作用单一、效率低；同时运行振动大，且随着排气压力的增高，其活塞压缩力加大，受力更加不平衡，运行振动进一步加剧。
5.无油活塞式空气压缩机受限于自身无油润滑的特性，曲柄处难以套入免维护轴承，故大多数采用单曲柄悬臂结构，其结构强度差；而少数非悬臂结构，由于装配时轴承要从端部套入曲拐并压装于曲柄上，致使空压机体积臃肿庞大，而采用分体式的曲柄在加工及装配上难以保证一体性，导致空压机性能寿命差。


技术实现要素：

6.本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种高效节能、可靠性高、结构紧凑、体积小巧便于安装布置的往复容积式压缩机。
7.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型往复容积式空气压缩机，包括曲轴曲柄、偏心转轴、双作用柱塞和缸体；所述曲轴曲柄上通过布置第二轴承连接至偏心转轴内孔，偏心转轴外侧通过第三轴承连接至双作用柱塞的内孔，双作用柱塞布置于缸体的缸孔内，其配作运动关系为：曲轴曲柄可绕曲轴轴心o2旋转，偏心转轴可绕轴心o3旋转，o1为曲柄轴心，并且曲柄偏心距o1o2小于偏心轴偏心距o1o3，从而实现在曲轴曲柄的带动下，双作用柱塞在缸孔内做往复运动，此时缸内容积则会发生周期性变化，从而实现进气、压缩、排气过程。
8.进一步地，曲轴曲柄上的曲轴通过第一轴承布置于曲轴箱中。所述曲轴箱左侧具有低压缸孔，右侧具有高压缸孔，其中曲轴箱低压缸孔外侧安装有低压阀板，低压阀板上安装有低压排气阀，低压阀板外安装有低压缸盖，低压缸盖通过内通气螺栓连接至曲轴箱气道；曲轴箱高压缸孔外侧安装有高压阀板，高压阀板下侧安装有高压进气阀，高压阀板外侧
安装有高压排气阀，高压阀板外侧还安装有高压缸盖，高压缸盖同样通过内通气螺栓与曲轴箱气道连接，高压缸盖上设有排气头。
9.进一步地，所述曲轴曲柄前侧通过一锥孔胀紧套与拉紧螺栓有支撑平衡块，并通过平衡块上的第四轴承安装于曲轴箱上，形成曲轴的多点支撑。
10.进一步地，压缩机左侧具有低压腔，右侧具有高压腔，双作用柱塞上具有低压进气阀；当双作用柱塞从右止点向左止点运动，低压腔容积逐渐变小，气压升高，直至推开低压排气阀排出，完成气体的第一次压缩，与此同时右侧高压腔容积逐渐变大，缸内压力变小，经第一次压缩的气体推开高压进气阀进入高压腔内；当双作用柱塞从左止点向右止点运动，低压腔容积逐渐增大产生负压，外界空气推开低压进气阀进入缸内，与此同时右侧高压腔容积逐渐变小，气体被压缩，气压升高直至推开高压排气阀排出，由此完成气体的第二次压缩；曲轴曲柄旋转一周，气体被压缩两次，如此循环往复气体便被源源不断被压缩排出。
11.进一步地，双作用柱塞上还布置有低压活塞环、低压导向环、高压活塞环、高压导向环，双作用柱塞布置于曲轴箱缸孔中；用于压缩密封的低压活塞环以及用于支撑的低压导向环安装在双作用柱塞的大端一侧；用于压缩密封的高压活塞环以及用于支撑的高压导向环安装在双作用柱塞的小端一侧。
12.进一步地，压缩机采用多缸结构，包括交错布置的低压汽缸及高压汽缸，两组相同的双作用柱塞分别与各自的高低压汽缸同轴，形成90
°
交错布置，并通过第三轴承布置在偏心转轴的外侧，两组双作用柱塞通过第二轴承布置在曲轴曲柄上；
13.进一步地，压缩机具有水冷结构，包括箱体及布置在箱体上的进水接头、排水接头、进气接头、排气接头；冷却水由整车水泵系统供给，由进水接头接入后分成相同的两道水路：首先途经箱体内通道进入低压缸盖区域，随后流经低压缸盖后再次通过箱体上的缸壁通道进入低压汽缸的螺旋水槽内，经过螺旋上升水道后途经箱体内通道进入高压缸盖区域，随后流经高压缸盖后通过箱体上的缸壁通道进入高压汽缸的螺旋水槽内，经过螺旋上升水道后进入箱体的出水通道，最后由排水接头排出；两路水道对空压机缸头及箱体、高低压缸体进行散热降温。
14.进一步地，空气压缩机由电机提供动力源，压缩机安装有两种方式，一种是箱体与电机的下方布置有安装支架及减震垫，整机呈45
°
角度布置；另一种是采用吊装方式，通过安装板安装在减震垫上并与减震垫一起固定在隔音罩上；隔音罩的外侧则安装有消音棉，大幅降低整机的运行噪音。
15.本发明的有益效果：
16.1.采用内偏心转轴往复柱塞双作用两级压缩结构：解决了传统活塞式采用连杆活塞滚针轴承结构易失效的问题，内偏心转轴传动结构，将曲柄连杆结构单侧往复的旋转运动转换为双侧同轴往复直线运动；实现曲轴旋转一周，双作用柱塞往复运动一次，完成了两次气体的压缩，使得结构更加紧凑，传动轴承少，性能可靠。并且采用两级压缩大提升排气压力，减小气体作用力。
17.2.采用前后双支撑设计保证传动结构的强度，同时实现结构紧凑、体积小、运行平稳的目标，同时分离式胀紧套支撑结构有效解决了传动部件因加工和装配误差大导致曲柄形位误差大，从而致使空压机运行振动大、寿命差的问题。
附图说明
18.图1结构原理主视剖视图；
19.图2结构原理俯视剖视图；
20.图3实施方式二结构主视剖视图；
21.图4实施方式二立体外形图；
22.图5隔音布置结构示意图；
23.图6吊装方式立体外形图；
24.图7箱体内流道机构示意图；
25.图8缸套结构图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
27.如图1和图2所示，本发明提供了一种新型往复容积式空气压缩机，包括曲轴曲柄7、偏心转轴9、双作用柱塞10和缸体11；曲轴曲柄7上通过布置第二轴承6连接至内偏心转轴9内孔，偏心转轴9外侧也通过第三轴承8连接至双作用柱塞10的内孔，双作用柱塞10布置于缸体11的缸孔内，其配作运动关系为：曲轴曲柄7可绕曲轴轴心o2旋转，偏心转轴可绕轴心o3旋转，o1为曲柄轴心，并且曲柄偏心距o1o2小于偏心轴偏心距o1o3，从而实现在曲轴曲柄的带动下，双作用柱塞10在缸孔内做往复运动，此时缸内容积则会发生周期性变化，从而实现进气、压缩、排气过程。压缩机左侧具有低压腔4，右侧具有高压腔12，双作用柱塞10上具有低压进气阀5；当双作用柱塞10从右止点向左止点运动，此时低压腔4容积逐渐变小，气体被压缩，气压升高，直至推开低压排气阀2排出，此时完成气体的第一次压缩，与此同时右侧高压腔12容积逐渐变大，缸内压力变小，此时经第一次压缩的气体，便推开高压进气阀14进入高压腔12内；当双作用柱塞10从左止点向右止点运动，此时低压腔4容积逐渐增大产生负压，此时外界空气便推开低压进气阀5进入缸内，与此同时右侧高压腔12容积逐渐变小，气体被压缩，气压升高直至推开高压排气阀15排出，由此完成气体的第二次压缩。曲轴曲柄旋转一周，气体如路径1所示被压缩两次，如此循环往复气体便被源源不断被压缩排出。
28.实施方式一：如图1
‑
2所示为本发明的双作用两级压缩无油柱塞式空气压缩机，可由电机提供动力源，曲轴16通过第一轴承27布置于曲轴箱17中，曲轴曲柄7上布置有第二轴承6连接至偏心转轴9，偏心转轴9上布置有第三轴承8连接至双作用柱塞10内孔上，双作用柱塞10上布置有低压进气阀5、低压活塞环18、低压导向环19、高压活塞环20、高压导向环21，并布置于曲轴箱17缸孔中，其中曲轴箱17低压缸孔外侧布置有低压阀板3，低压阀板3上布置有低压排气阀2，低压阀板3外还布置有低压缸盖22，低压缸盖内通气螺栓23连接至曲轴箱17气道；曲轴箱17高压缸孔外侧布置有高压阀板13，高压阀板13下侧布置有高压进气阀片14，高压阀板13外侧布置有高压排气阀片15，高压阀板13外侧还布置有高压缸盖24，高压缸盖24也通过内通气螺栓23与曲轴箱17气道连接，高压缸盖24上还设有排气头25；曲轴曲柄7前侧通过一锥孔胀紧套26与拉紧螺栓有支撑平衡块29，并通过其上的第四轴承28安装于曲轴箱17上，形成曲轴16的多点支撑。
29.装配过程：先由支撑平衡块29与第四轴承28压装后再整体压装在曲轴箱17上，再将双作用柱塞10与偏心转轴9通过第二轴承6和第三轴承8压装后放入曲轴箱17的缸孔内，
并将偏心转轴9与支撑平衡块29的内孔相应对准；第一轴承27压装至曲轴16后整体穿过已对准内孔的偏心转轴9，穿入支撑平衡块29后压装至曲轴箱17上；最后放入锥孔胀紧套26，并通过固定螺栓将支撑平衡块29与曲轴曲柄7固紧，形成前侧支撑保障了结构强度，同时此结构具备自定位补偿功能，也避免安装过程中轴承易轴向受力损伤的问题。
30.实施方式二：如图3
‑
8所示为根据本发明的多缸双作用两级压缩水冷无油柱塞式空气压缩机结构，包括箱体30及分别交错布置在箱体上的低压汽缸32及高压汽缸31，同时进水接头33、排水接头35、进气接头34、排气接头36皆布置在箱体30上；两组相同的双作用柱塞10分别与各自的高低压汽缸同轴，形成90
°
交错布置，并通过第三轴承8布置在偏心转轴9的外侧，其整体则通过第二轴承6布置在曲轴曲柄7上；箱体30与电机37的下方布置有安装支架38及减震垫39，整机呈45
°
角度布置，体积小、运行平稳。
31.该实施方式采用水冷结构，如图3
‑
4所示：冷却水由整车水泵系统供给，由进水接头33接入后分成相同的两道水路：首先途经箱体30内通道进入低压缸盖22区域，随后流经低压缸盖22后再次通过箱体30上的缸壁通道进入低压汽缸32的螺旋水槽46内，经过螺旋上升水道后途经箱体30内通道进入高压缸盖24区域，随后流经高压缸盖24后通过箱体30上的缸壁通道进入高压汽缸31的螺旋水槽46内，经过螺旋上升水道后进入箱体30的出水通道，最后由排水接头35排出。此两路水道对空压机缸头及箱体、高低压缸体进行散热降温。
32.此外还有另一种布置方式，如图5
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6所示：采用吊装方式，安装板40安装在减震垫39上并与减震垫一起固定在隔音罩41上；隔音罩41的外侧则布置有消音棉42，大幅降低整机的运行噪音。
33.如图7所示，箱体30内设置有气道及水道。一级压缩气体沿第一气路43从低压缸至高压缸，进行二次压缩后经第二气路44排出；冷却水经水路45由箱体内部通道从低压缸流至高压缸
34.如图8所示，汽缸体采用缸套方式，外表面布置有螺旋槽，冷却水可经螺旋槽对缸体进行冷却。
35.上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。