一种散热结构改进的空压机的制作方法

本实用新型涉及空压机，特别涉及一种散热结构改进的空压机。

背景技术：

空压机是对空气进行压缩的气源设备。空压机工作时将外界的空气吸入到气缸内，然后通过活塞对气缸内的空气进行压缩，从而获得高压气体。气缸一般包括缸套，缸套内开设有活塞腔，活塞安装在活塞腔内，活塞腔上端安装有阀板，阀板上方安装有缸盖，缸盖内设置有进气腔和出气腔，进气腔和活塞腔之间安装有单向阀片，活塞腔和出气腔之间也安装有单向阀片。工作时，活塞向下移动，将外界的空气通过进气腔吸入到活塞腔内，而后活塞向上移动，对活塞腔内的空气进行压缩，当活塞腔内的气压达到一定程度时，被压缩后的空气顶开单向阀片进入到出气腔内，并通过管道进入到储气罐内。

在对空气进行压缩的过程中，热量主要来源于空气在压缩过程中的发热。工作时，吸入的空气被逐步压缩，产生大量的热量，空气自身温度升高，同时将热量传递给缸套、阀板以及缸盖。缸盖处于气缸外端，可以将传递到缸盖上的热量进行发散。在工作过程中，缸盖温度越高，越不利于缸盖出气腔内的压缩空气将热量传递给缸盖进行散热。

被压缩后的空气从缸盖的出气腔内流出后会进入到储气罐内。若进入到储气罐内的气体温度过高会导致出气管内的气体整体温度增高，导致储气罐内整体气压升高。储气罐内的气体因为温度升高导致气压升高一定程度会使得泄压阀打开，造成压缩气体浪费。同时储气罐内气压升高，气缸压缩气体时的背压也增加，会降低空压机的工作效率以及上气效率。此外，储气罐内的气体温度升高还会降低储气罐内的出气量。

现有缸盖的结构及散热方式如专利号为201720336970.8的中国专利所示，该缸盖上沿电机轴线方向对称设置有进气腔和出气腔，进气腔和出气腔外侧设置有散热通道，风从散热通道自下而上进行流动，对缸盖进行冷却。在空压机实际使用过程中进入到出气腔内的压缩空气温度较高，进入到进气腔内的空气温度较低，使得缸盖出气腔侧的温度高于进气腔侧的温度。

现有的缸盖内的进气腔和出气腔沿电机轴线方向对称安装，进气腔体积和出气腔体积相同。这导致温度较高的缸盖出气腔侧只有部分能够得到较好地散热，同时温度较低的缸盖进气侧也浪费了部分散热气流，使得缸盖散热效率低，散热气流利用不充分。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种散热结构改进的空压机，缸盖上的进气腔处于连杆内侧上方，缸盖上的出气腔靠近箱体外侧端部，具有较好的散热效率，能对风叶产生的散热气流进行充分利用。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种散热结构改进的空压机，包括箱体和气缸，箱体外端设置有进风口，箱体内安装有转轴，转轴上安装有曲柄和风叶，气缸包括缸套、阀板和缸盖，缸套内安装有活塞，活塞通过连杆与曲柄连接，缸盖内侧设置有进气腔和出气腔，进气腔和出气腔外围的缸盖及阀板上设置有散热通道，散热通道连通箱体内部，其特征是：缸盖上的进气腔处于连杆内侧上方，缸盖上的出气腔靠近箱体外侧端部。

通过上述技术方案，由于风叶设置在连杆和曲柄外侧，连杆和曲柄会对风叶产生的散热气流进行阻挡，连杆内侧上方的散热通道内的散热气流较小，连杆外侧上方的散热通道内的散热气流较大，缸体温度较高的出气腔整个位于连杆外侧上方，靠近箱体外侧端部，可以充分利用该处较大的散热气流，对缸盖进行散热，提高散热效率，降低缸盖温度。

进气腔处于散热气流较小的一侧，一方面该侧本身的温度较低，热量主要由进气腔侧传导而来，使用较小的散热气流也能对缸盖进行有效散热。同时，气缸吸气时，外界温度较低的空气可以进入到进气腔内，使得外界温度较低的气流能够进一步对缸盖进气腔侧进行散热，降低该侧的温度。

通过对进气腔和出气腔位置的调整，能够充分利用工作时风叶产生的散热气流，提高缸盖整体的散热效率，降低缸盖及被压缩后的空气的温度，避免进入到储气罐内的气体温度过高，从而提高空压机的工作效率以及上气效率。

该空压机可以在箱体一侧直接安装电机，也可以外置动力，通过传动装置驱动转动轴转动。在使用电机进行驱动时，可以将电机轴作为转动轴，从而驱动曲柄和风叶转动。同时也可以在转轴一端安装皮带轮，通过皮带轮与其他汽油机、柴油机等动力装置连接，从而带动转动轴转动。

箱体上可以设置单个气缸，也可以设置多个气缸。当使用电机作为动力装置时，电机两端均可以安装箱体，从而提高工作时的空气压缩量。

优选的，出气腔的内壁面积大于进气腔的内壁面积，进气腔的内壁面积与出气腔的内壁面积之比在1:1.3~2.2之间。

通过上述技术方案，缸盖本身体积有限，出气腔的内壁面积越大，被压缩后的高压气体和缸盖之间的换热面积越大，压缩后的高压气体能够更快地将更多地热量传导到缸盖上，并通过缸盖将热量散发。进气腔的面积较小，一方面可以增大出气腔的内壁面积，另一方面控制进气腔的内壁面积，控制缸盖和进入到进气腔内的空气的换热量，控制进入到气缸内的空气的温升，保证进入到气缸内的空气的质量，保证空压机的上气量。经过测试，当两者内壁面积之比在此范围内时，缸盖散热性能较好，同时进入到缸套内的空气整体温升不会过高，正常工作时，能耗较低。

优选的，出气腔的体积大于进气腔的体积，进气腔的体积与出气腔的体积之比在1:1.7~2.6之间。

通过上述技术方案，当进气腔和出气腔采用较为简单、规则的形状时，出气腔体积大于进气腔的体积，相应的出气腔的内壁面积也会大于进气腔的内壁面积。同时，进气腔和出气腔的体积之比在1:1.7~2.6之间，缸盖散热性能较好，同时进入到缸套内的空气整体温升不会过高，正常工作时，能耗较低。

优选的，缸盖上设置有散热翅片一，阀板上均设置有散热翅片二，散热翅片一和散热翅片二间隔和/或交错设置。

通过上述技术方案，散热翅片的设置，可以增加阀板及缸盖的表面散热面积，提高散热效率。此外，阀板和缸盖上的散热翅片间隔和/或交错设置，间隔是指缸盖上的散热翅片处于阀板上的两个散热翅片之间，交错设置是指缸盖上的散热翅片和阀板上的散热翅片之间交叉设置，但是散热翅片一和散热翅片二不完全重合。散热翅片一和散热翅片二可以交错设置，也可以间隔设置，或者部分间隔设置，部分交错设置。缸盖和阀板上的散热翅片这样设置可以增加挡风面的面积，对散热通道内的散热气流进行适当的阻挡和分隔，使散热气流在流动时产生一定微弱的涡流，在不大幅增加风阻的情况下增强散热翅片和散热气流之间的换热效率，提高阀板和缸盖的散热效率。

优选的，散热翅片一数量为11~20条。

优选的，箱体包括缸座部，缸套安装在缸座部内，阀板及缸盖固定在缸座部上端，缸座部截面呈边数大于五的多边形或者呈圆形。

通过上述技术方案，一般而言，缸套内的活塞腔截面呈圆形，阀板一般通过螺栓固定在缸座部上，需要在缸座部内侧需要设置螺栓孔，螺栓孔设置在缸套外侧。现有的缸座部为了设置螺栓孔，大多呈长方形，这导致缸座部内壁到缸套外壁之间的距离不均匀，使得散热气流在缸套外侧流动时也不均匀，使得散热气流不能得到充分利用，同时缸套各处散热也不均匀，影响缸套整体散热效率。缸座部截面呈圆形或者边数大于五的多边形，使得缸套外壁和缸座部内壁之间更加接近为一个环形，使得在该环形区域内散热气流流动更加规律，缸套散热更加均匀，散热效率更高。

优选的，进气腔和出气腔截面整体呈圆形，并处于缸套正上方，阀板截面形状与缸座部截面形状相同，缸盖下端截面形状与缸座部截面相同。

通过上述技术方案，进气腔和出气腔这样设置，使得进气腔和出气腔的外壁不会过于凸出缸套，从而对散热气流产生阻碍，减少散热气流流动时的风阻。缸盖及阀板这样设置，使得缸盖、阀板形状能够和缸座部相配合，使得散热气流在流经阀板及缸盖上的散热通道时分布更加均匀，换热效率更高。

优选的，缸盖上设置有与进气腔连通的进气口，进气口设置在连杆内侧的缸盖上，进气口上安装有消音器。

通过上述技术方案，进气口设置在该处，一方面便于连通进气腔，另一方面，当使用电机驱动曲柄转动时，消音器处于电机上方，避免消音器过于凸出缸盖，使其与其他物体发生碰撞、损坏。

优选的，阀板上表面安装有阀片限位块，阀片限位块上设置有多个散热斜面。

通过上述技术方案，多个散热斜面的设置可以增加限位块的表面积，从而增加换热面积，便于限位块和进气腔内的压缩空气之间进行换热，从而降低限位块、阀板的温度。

优选的，进气腔和出气腔正对的阀板上表面设置有凹陷部。

通过上述技术方案，可以减少缸盖的整体高度。由于空压机一般对进气腔和出气腔的体积有一定的要求，阀板上表面上设置凹陷部后，相应的缸盖上的进气腔和出气腔的深度可以相应减少，从而降低缸盖的整体高度。同时凹陷部设置后缸盖该处的厚度减少，活塞在对空气进行压缩时产生的热量能够更为迅速地传递到缸盖内，便于降温。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过对进气腔和出气腔的位置进行重新排布，使得温度较高的出气腔处于散热气流较大的一侧，温度较低的进气腔处于散热气流较小的一侧，从而提高空压机的整体散热效率，降低进入到储气罐内的压缩气体温度。

附图说明

图1为实施例的截面示意图；

图2为实施例的爆炸图；

图3为实施例的俯视图；

图4为实施例中缸盖的俯视图；

图5为实施例中缸盖仰视状态下的立体图；

图6为实施例中缸套安装在缸座部内的结构示意图；

图7为实施例中阀板的俯视图；

图8为实施例中阀板和缸盖装配后的俯视图；

图9为实施例的立体图；

图10为阀板处的爆炸图。

附图标记：1、电机；2、箱体；3、气缸组件；4、电机轴；5、曲柄；6、风叶；7、缸套；8、阀板；9、缸盖；10、活塞；11、连杆；12、消音器；13、进气腔；14、出气腔；15、散热通道；16、散热翅片一；17、散热翅片二；18、缸座部；19、进风口；20、进气口；21、转轴；22、凹陷部；23、阀片；24、阀片限位块；25、散热斜面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1~10所示，一种散热结构改进的空压机，包括电机1，电机1两端分别安装有箱体2，箱体2上安装有气缸组件3。箱体2内端与电机1连接固定，箱体2外端开设有进风口19，进风口19上安装有风罩。电机轴4从箱体2内端伸入到箱体2内，并安装有曲柄5和风叶6，风叶6处于电机1轴外端，曲柄5处于风叶6内端。

气缸组件3包括缸套7、阀板8和缸盖9，缸套7内开设有活塞腔，活塞腔内安装有活塞10。活塞10通过连杆11与曲柄5连接，电机1转动时通过连杆11带动活塞10在活塞腔内上下滑动，对吸入到活塞腔内的空气进行压缩。缸盖9内侧开设有进气腔13和出气腔14，阀板8下表面安装有进气阀片，阀板8上表面安装有出气阀片。进气腔13位于连,11内侧上方，出气腔14位于缸盖9上进气腔13的另一侧，即缸盖9靠近箱体2外侧端部的一侧。进气腔13及出气腔14外围的缸盖9上设置有连通箱体2内部的散热通道15。阀板8上开设有散热通道15，散热通道15连通箱体2内部。

进气腔13和出气腔14大致呈弧形，并向缸盖9内部凹陷。出气腔14的体积大于进气腔13的体积，同时得出气腔14的内壁面积大于进气腔13的内壁面积。进气腔13和出气腔14体积之比为1:1.92，进气腔13和出气腔14内壁面积之比为1:1.64；或者进气腔13和出气腔14体积之比为1:2.48，进气腔13和出气腔14内壁面积之比为1:1.93。出气腔14内壁面积越大，使得压缩后的高温气体和缸盖9之间的换热面积更大，换热效率更高，压缩后的高温气体能够将更多的热量传递给缸盖9，并通过缸盖9进行散发。同时由于箱体2内的曲柄5以及连杆11的阻碍，缸盖9远离电机1的一端的散热通道15内的散热气流的流量大于缸盖9靠近电机1一端的散热气流的流量。将出气腔14设置在缸盖9远离电机1的一侧，可以充分利用远离电机1一侧的散热通道15内的散热气流对缸盖9温度较高的出气腔14一侧进行快速散热，从而达到更好的散热效果。

此外，缸盖9上设置有散热翅片一16，散热翅片一16沿电机轴线方向均匀排布，散热翅片一数量为11~20条，本实施例优选为13条。阀板8上设置有散热翅片二17。散热翅片一16和散热翅片二17可以交错设置，也可以间隔设置，或者部分间隔设置，部分交错设置。缸盖9和阀板8上的散热翅片这样设置可以对散热通道15内的散热气流进行适当的阻挡和分隔，使散热气流在流动时产生一定微弱的涡流，使得散热气流和翅片之间能够充分接触，在不大幅增加风阻的情况下增强散热翅片和散热气流之间的换热效率，提高阀板8和缸盖9的散热效率。

散热翅片一16和散热翅片二17的设置还可以增加缸盖9以及阀板8的整体散热面积，使得缸盖9和阀板8能够和散热气流进行充分接触，从而使得散热气流能够更多地将阀板8以及缸盖9上的热量带走，降低阀板8以及缸盖9的温度，以及气缸组件3整体的温度。气缸组件3整体温度降低，一方面可以增加气缸组件3内的密封件的使用寿命，另一方面，气缸组件3温度低，相应的进入到活塞腔内的空气的温度也较低，密度较大，相同体积可以吸入更多质量的气体，可以提高压缩时的效率以及上气量。

箱体2包括缸座部18，缸座部18截面呈八边形，缸套7安装在缸座部18内，阀板8和缸盖9安装在缸套7部上方。阀板8和缸盖9的截面形状和缸座部18的截面形状相同。进气腔13和出气腔14整体截面呈圆形，并处于缸套7正上方，散热通道15环绕在进气腔13和出气腔14外侧。这样设置，使得进气腔13和出气腔14的外壁不会过于凸出缸套7，从而对散热气流产生阻碍，减少散热气流流动时的风阻。缸盖9及阀板8这样设置，使得缸盖9、阀板8形状能够和缸座部18相配合，使得散热气流在流经阀板8及缸盖9上的散热通道15时分布更加均匀，换热效率更高。

电机1两端的箱体2上对称安装有缸盖9，缸盖9上设置有与进气腔13连通的进气口20，进气口20设置在连杆11内侧的缸盖9上，进气口20上安装有消音器12。消音器12全部或者至少大部分处于电机1上方，从而使得消音器12能够得到两个气缸组件3以及电机1的保护，不易与其他物体发生碰撞而损坏。

同一对缸盖9上的两个消音器12错位设置。所谓错位设置是指两个消音器12的轴线不共线。这样可以避免安装时两个消音器12之间发生干涉，影响消音器12的安装。相应的消音器12错位设置后，消音器12安装在两个缸盖9之间时所需的安装空间减少，两个缸盖9之间的距离可以相应减小，从而减少空压机整体的体积。为了进一步减少消音器12安装时所需的安装空间，消音器12的轴线向电机1轴线外侧倾斜，即消音器12与缸盖9连接的一端到电机1轴线的距离小于消音器12外端到电机1轴线的距离。同一对缸盖9上的两个消音器12轴平行，从而使得消音器12安装时更加方便，安装时不易发生干涉。

此外，进气腔13和出气腔14正对的阀板8上表面上设置有凹陷部22，凹陷部22的设置一方面可以通过在阀板8上设置凹陷部22，从而可以相应减少缸盖9上的进气腔13和出气腔14的深度，使得缸盖9的整体高度在相应减少的情况下也能保证进气腔13和出气腔14的体积。同时阀板8设置凹陷部22后，凹陷部22处的阀板8厚度减少，使得活塞10腔内的气体在压缩时产生的热量能够更加快速地传递到缸进气腔13或者出气腔14内的空气中，然后通过进气腔13或者出气腔14内的空气传递到缸盖9上进行散热，获得更好的散热效果。出气腔14正对的阀板8上表面上安装有阀片23和阀片限位块24。阀片限位块24上设置多个散热斜面25，增加换热面积，从而加快阀板8上的温度传递到出气腔14内的压缩空气，并最终将热量传递给缸盖9进行发散。

以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。