CN101111679A - 具有强化活塞槽道的压缩机 - Google Patents

Abstract

公开一种压缩机，总体包括经由螺栓安装至缸体的缸头部，该缸体具有冷却腔和活塞槽道。活塞设置在活塞槽道中并且具有接触该槽道壁的接触部分，其与缸体整体形成，活塞可在槽道中滑动。螺栓和冷却腔都从至少活塞的接触部分与槽道壁之间的最高接触点延伸至至少活塞接触部分与槽道壁之间的最低接触点。在特定实施例中，冷却腔位于螺栓与活塞槽道之间。在一些实施例中，曲柄箱与缸体整体形成。

Description

具有强化活塞槽道的压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于产生压缩流体的设备。更具体地说，本发明涉及一种限定活塞槽道的变形和过度加热的压缩机。

背景技术

已经公知，特定车辆的各种部件的操作需要使用压缩流体，诸如压缩空气。例如，卡车和其他大型车辆的制动系统同样使用压缩空气从而将各种制动机构诸如基于弹性的致动器偏置进入制动和非制动位置。

因此，活塞压缩机通常在本领域中公知用于产生该压缩流体。这些压缩机一般采用具有多个活塞槽道的缸体。多个活塞可滑动地设置在活塞槽道中并且连接至一些机构，诸如曲柄轴，用于使它们在活塞槽道中往复运动，由此交替产生吸气和压缩冲程。随着活塞在缸体的活塞槽道中往复运动，它们将体地将待压缩流体吸入槽道中，随后压缩并且排出该流体。

为了控制流体导入活塞槽道以及从槽道中排出，这些压缩机也一般地包括具有入口和出口的压缩机头部，以及将这些端口连接至活塞槽道的流入和流出槽道。另外，压缩机头部通常包括阀，或者将分离的阀板设置在压缩机头部与具有这种阀的缸体之间，其调节流体的流入和流出。这些阀允许活塞槽道与流入和流出槽道连通，最终与压缩机头部中的入口和出口连通。

但是，这些压缩机的一个问题在于，活塞槽道的臂部有时会在压缩机组装期间变得扭曲。如上所述，缸体头部一般由一套固紧件安装之缸体，通常通过将一套螺栓穿过缸体头部并且插入缸体的螺纹开口中。

随着头部和缸体通过固紧这些螺栓而夹持在一起，夹持力通常会使活塞槽道的邻近壁部扭曲。不平均地施加至缸体周围的各种螺栓的固紧力可进一步扩大这一扭曲。另外，活塞滑过槽道时接触的槽道壁通常是设置在缸孔中的衬套，其一般来说更容易扭曲。

活塞槽道壁的扭曲是一个严重的问题，因为它将影响活塞与槽道壁之间的密封。例如，通常，活塞包括连接于活塞头部的一组压缩环，该压缩环的环形形状接合活塞槽道的圆柱形状并由此防止油从压缩机流至活塞头部的流体压缩腔。如果槽道壁变得扭曲，并且因此使得槽道壁不再呈圆柱形，那么活塞环与槽道壁之间的接合就不再完美。连续密封的这一损失将导致油泄漏进入缸上方的压缩腔，这样会悟饭压缩流体并且会影响压缩机下游的部件。例如，通常，空气干燥器与压缩机结合使用从而在由压缩机供给的空气供给至车辆相关部件之前移除这些空气中的湿气。如果油泄漏进入活塞头部上方的压缩腔，那么当压缩空气与该压缩腔连通时，该油将污染空气干燥器系统。又例如，如果泄漏的油进入空气控制阀，那么油会导致这些阀正常工作。

类似地，这些类型压缩机中的活塞头部通常共同地装配有接触活塞槽道壁的刮油环。由于那些活塞槽道壁在活塞的向上压缩冲程期间暴露至油，所以在油已经积聚在槽道壁上之后，刮油环用于在活塞的向下吸气冲程期间将壁上的油刮掉，由此有助于确保油不会最终留在活塞头上方的压缩腔中。但是，当活塞槽道壁变得扭曲时，刮油环，更像压缩环，被有效地提升离开槽道壁的表面，由此使它们不能刮掉其上的油。

这些类型的压缩机所存在的相关问题在于，随着活塞在活塞槽道中滑动，活塞部分与槽道壁之间的连续滑动接触使得槽道壁加热。温度的上升使得槽道壁更容易由于螺栓的夹持力而施加在槽道壁上的其他应力的作用而产生扭曲。

这些类型的压缩机导致的其他问题在于，即使在活塞与槽道壁之间的摩擦产生的热量不会导致槽道壁变形，那么它们也会加热在活塞槽道顶部处压缩的空气，这样会产生很多问题。例如，如上所述，通常使用空气干燥器与压缩机结合从而移去由压缩机供给至车辆相关部件的空气中的湿气。由于空气温度更高，所以其能够保持更多的水蒸汽，因此，空气干燥器必须加剧运转从而移去湿气。由该额外的热量产生的其他问题在于，其使得热量更容易“焦化”-燃烧并且留下积碳。由过量的超热空气导致的另一问题在于，压缩机的部件以及压缩机的下游的寿命缩短，部分是由于加热和冷却的程度并不必要而使这些部件收缩和膨胀。

因此，希望使用一种活塞槽道的壁部不会容易产生变形的活塞压缩机。还希望使用一种活塞槽道的壁部不会变得过热的活塞压缩机。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种活塞压缩机，其中将缸体头部固紧至缸体的过程不会使活塞槽道变形。

本发明的另一目的是提供一种活塞压缩机，该活塞压缩机沿着活塞槽道的长度具有结构一致性。

本发明的另一目的是提供一种活塞压缩机，该活塞压缩机抵消沿着摩擦产生表面的长度的摩擦产生的加热作用。

为了克服现有技术的缺陷并且实现上述目的和优势的至少一些，本发明包括一种压缩机，其具有：缸体；邻近所述缸体安装的缸头部；将所述缸头部安装至所述缸体附近的螺栓；形成在所述缸体中的活塞槽道，所述活塞槽道具有与所述缸体整体形成的壁，以及形成在邻近所述活塞槽道的所述缸体中的冷却腔，用于容纳流体；以及可滑动地设置在所述活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接触部分，用于随着所述活塞从最高位置滑动到最低位置而接触所述活塞槽道的壁部；其中，所述螺栓和所述冷却腔的每个从所述活塞处于最高位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点延伸到所述活塞处于最低位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点。

在另一实施例中，本发明包括一种压缩机，具有：缸体；邻近所述缸体安装的缸头部；将所述缸头部安装至所述缸体附近的螺栓；形成在所述缸体中的活塞槽道，所述活塞槽道具有与所述缸体整体形成的壁，以及形成在邻近所述活塞槽道的所述缸体中的冷却腔，用于容纳流体；与缸体整体形成的曲柄箱；至少局部地设置在曲柄箱中的曲柄轴，以及连接至曲柄轴并且可滑动地设置在活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接触部分，用于随着所述活塞从最高位置滑动到最低位置而接触所述活塞槽道的壁部；其中，所述螺栓和所述冷却腔的每个从所述活塞处于最高位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点延伸到所述活塞处于最低位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点。

在另一实施例中，本发明包括一种压缩机，具有：壳体；所述壳体具有螺栓凹槽；形成在所述壳体中的活塞槽道，所述活塞槽道具有与所述壳体整体形成的壁，以及形成在邻近所述活塞槽道的所述壳体中的冷却腔，用于容纳流体；可滑动地设置在活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接触部分，用于随着所述活塞从最高位置滑动到最低位置而接触所述活塞槽道的壁部，设置在壳体的螺栓凹槽中的螺栓；其中，所述螺栓和所述冷却腔的每个从所述活塞处于最高位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点延伸到所述活塞处于最低位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点。

附图说明

图1是具有根据本发明的加强活塞槽道的压缩机的端部剖视图。

图2是图1的压缩机的前部剖视图。

根据本发明的压缩机10的一项实施例的基本部件示出于图1。如说明书所述，术语“顶部”“底部”“上方”“下方”“上”“下”“在上方”“在下方”“在顶部上”“在底部下”“上”“下”“高”“低”“前”“后”“后部”“向前”和“向后”指代附图中所示的方向，这些定向并不是为了实现本发明的目的所必需的。

具体实施方式

压缩机10包括安装至缸体14的缸头部12。在特定有利实施例中，曲柄箱16与缸体14整体形成。曲柄轴18设置在曲柄箱16中。缸体14具有形成在其中的至少一个活塞槽道20，如同2所示，其具有多个活塞槽道20。活塞22设置在每个活塞槽道20中并且连接至曲柄轴18，使得活塞22在旋转的同时在槽道20中往复运动。

活塞22可在槽道20中往复移动从而提供吸入和压缩冲程。活塞22上方的槽道20中的空间与需要压缩流体的空气系统流体连通。在活塞22的下行冲程期间，空气被吸入槽道20。在活塞22的随后上行冲程期间，该空气被压缩，然后从槽道20排出。为了调节空气进入活塞22上方的压缩空间以及从该空间排出，缸头部12安装在缸体14附近，该缸头部一般包括入口和出口孔、槽道和阀的布置结构。

每个活塞22具有活塞头部24，其接合活塞槽道20的壁部26。通常，槽道臂部26为圆柱形，活塞头部24经由连接至活塞头部24的环形部件30接合槽道壁26。在特定有利实施例中，环形部件30是压缩环。在一些实施例中，多个压缩环30连接至活塞头部24。

压缩环30直接地接触槽道壁26，其与缸体14整体形成。这可采用各种方式产生，但是通常由一个固体件开始，诸如铁块，以及在其中开孔或挤压活塞槽道。可选择地，具有圆柱槽道的缸体可简单地通过具有该形状的模具浇铸成。因为该整体壁用作活塞槽道壁26，所以与在孔中设置的分离衬套或壳体的情况相比，更不太可能使与环形压缩环30的形状对应的活塞槽道20的形状变形。

缸头部12通过至少一个螺栓40安装至缸体14。螺栓40从压缩环30与槽道壁26之间的至少最高接触点(即，当活塞22处于其上行冲程的最高位置时环30的位置)延伸至环30与壁26之间的最低接触点(即，当活塞22处于其下行冲程的最低位置时环30的位置)。采用这种方式，邻近槽道20的缸体14的结构完整性在环30的移动整体路径上保持一致，在该路径上不会出现螺栓40的底部处的最终固紧。

冷却腔50形成在缸体14中，该冷却腔一般为水套。如活塞槽道20的情况，冷却腔50可采用各种方式产生，包括开孔、挤压和铸造。冷却腔50位于活塞槽道20附近，在特定有利实施例中，腔50环绕槽道20。因此，该腔可充满液体，诸如水，从而在壁26由于活塞22在活塞槽道20中往复移动而在壁26与压缩环30之间产生的摩擦加热时帮助冷却槽道20。

在一些实施例中，冷却腔位于螺栓40与槽道20之间。因此，腔50更接近槽道20，因此更加能够冷却槽道20。而且，螺栓进一步远离槽道20，因此不太可能在槽道20上施加多大的力。最后，冷却腔50能够在由于螺栓40的固紧而沿槽道20的方向施加的任何应力影响槽道20之前吸收该任何应力。为了最大化壁26上的冷却效果以及相对于螺栓40的夹持力的绝缘效果，冷却腔50，类似于螺栓40，从压缩环30与槽道壁26之间接触的最高点延伸到环30与壁26之间接触的最低点。采用这种方式，环30的整个路径可由腔50中的液体有效地冷却。

在特定有利实施例中，至少一个刮油环32也可连接至活塞头部24。当活塞22在槽道20中在压缩冲程期间向上滑动时，壁26的部分暴露于曲柄箱16中沉积的油。因此，在活塞22的向下吸入冲程期间，刮油环32有助于在压缩环30接触油之前将留在壁26上的任何油刮掉落回曲柄箱16。

虽然本发明已经结合往复式压缩机示出，但是，在其他实施例中，本发明需要其他类型的压缩机，诸如隔板压缩机。在这些实施例中，没有使用连接有活塞杆的曲柄轴，而是将驱动轴轴向对齐压缩机并且定位在压缩机中心。该活塞连接至安装于驱动轴的隔板，由此将轴的旋转运动转换为活塞的轴向运动，诸如Koelzer的美国专利No.6,439,857所公开的设计方案，该专利被转让至本申请的受让人。如这里所示，在一些实施例中，隔板包括经由轴承连接至(连接至活塞的)非旋转部分的(安装至驱动轴)旋转部分，致动器设置用于接触隔板，使得当致动器处于第一位置时在隔板上施加力以适于将隔板保持在与轴垂直的位置，使得活塞保持空转，并且在第二位置时在隔板上施加力以适于枢转隔板，由此使得活塞在活塞槽道中进行往复移动。

类似地，虽然本发明已经采用标准的往复压缩机进行说明，但是在其他实施例中，本发明采用的压缩机可以具有分离的活塞以及位于曲柄轴相对侧上的活塞槽道，因此，从压缩机的两端接收流体并从该两端将流体排出。

应该理解，上述内容是示意性的并非限制性的，本领域技术人员在不脱离本发明的精髓的情况下可进行各种改进。因此，应该主要参照所附的权利要求而非前述说明书确定本发明的范围。

Claims (10)

1.一种压缩机，包括：

缸体；

邻近所述缸体安装的缸头部；

将所述缸头部安装至所述缸体附近的螺栓；

形成在所述缸体中的活塞槽道，所述活塞槽道具有与所述缸体整体形成的壁，以及

形成在邻近所述活塞槽道的所述缸体中的冷却腔，用于容纳流体；以及

可滑动地设置在所述活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接触部分，用于随着所述活塞从最高位置滑动到最低位置而接触所述活塞槽道的壁部；

其中，所述螺栓和所述冷却腔的每个从所述活塞处于最高位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点延伸到所述活塞处于最低位置时的至少所述活塞的接触部分与所述活塞槽道壁之间的接触点。

2.根据权利要求1所述的压缩机，还包括：

与所述缸体整体形成的曲柄箱；以及

至少局部设置在所述曲柄箱中的曲柄轴，其中所述活塞连接至所述曲柄轴。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述冷却腔位于所述活塞槽道与所述螺栓之间。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其中，所述冷却腔环绕所述活塞槽道。

5.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述冷却腔包括水套。

6.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述活塞槽道是圆柱形。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其中，所述活塞包括活塞头部，并且其中所述接触部分包括连接至所述活塞头部的至少一个环形部分。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其中，所述环形部件包括压缩环。

9.根据权利要求8所述的压缩机，还包括连接至所述活塞头部的至少一个额外压缩环。

10.根据权利要求8所述的压缩机，还包括连接至所述活塞头部的至少一个刮油环。

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