CN101153584A - 一种摆锤式活塞压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摆锤式活塞压缩机，包括上支点摆锤式活塞压缩机和下支点摆锤式活塞压缩机。电机转子芯轴为曲轴主体，电机通过曲柄、连杆及传动元件可以带动1～2组工作单元，工作单元包括同一纵向切面上的两个对称工位的气缸、两个气缸内腔中的活塞、连接两个活塞的活塞杆，还有由支点元件向活塞杆延伸并与活塞杆中部相连的摆杆，摆杆和活塞杆之内腔构成彼此连通的进气管，且进、排气阀采用简单、牢固、阻力小的结构件。希望这种摆锤式活塞压缩机，能够应用于各种气体压缩，展现全新而优异的性能：节能、降噪、无油、安全、平衡好、振动小、减少磨损、减少维护、增加使用寿命、改善运行状况、提高产量和质量。

Description

一种摆锤式活塞压缩机

所属技术领域

本发明涉及压缩机领域，特别是涉及一种摆锤式活塞压缩机，包括上支点摆锤式活塞压缩机和下支点摆锤式活塞压缩机。

背景技术

公知的活塞式气体压缩机是无支点的高耗能、高噪音、高温度、多消耗、多故障、低效能的动能设备。我们以“L”型空压机为例：

一、一级缸的活塞和活塞杆在往复运动中，对活塞、活塞杆以及平衡铁的举升力和活塞与缸体的偏斜摩擦力要消耗一部分电机做功功能；

二、二级缸的活塞和活塞杆在往复运动中，活塞下坠与缸体之间的摩擦力要消耗一部分电机做功功能，摩擦同时造成高温使气体密度减少，产量减少，能量消耗增加，同时，加速气缸和活塞的磨损，加速排气通道积碳的形成和堆积，造成危险隐患；

三、需要不断的润滑油补充和精心养护来保证一套完整有效的润滑系统，由于润滑系统是闭塞的，不断产生的机械磨屑和污渍造成油路堵塞，容易形成故障和事故；

四、进、排气阀均为复杂的气流通道，容易形成阻力和积碳，另外，阀片和弹簧容易断裂，造成压缩气体产量降低，也增加养护成本，同时，断裂

五、的残片还会进入气缸，造成气缸压痕；

六、冷却系统采用闭路循环，尤其是二级缸的管路设计不合理，一般靠曲轴端的缸体下端进水，从缸体另一端上方出水，我们知道，在密闭的容器内，水流走最短路线，压力越大，越明显，那么，这样我们就断定水流形成的束流是走斜线，活塞与缸体摩擦形成的热量就难以有效散发，另外，水套内容易结垢使冷却效果大打折扣，清洗难度大，费用高；

七、润滑油在更换、添加过程中的洒落，特别是润滑油泄漏，造成地基腐蚀，这样，基础容易出现不稳固情况，使压缩机整体摇晃；

八、手动调节阀不灵敏，在空载、半负荷和重载的变换过程中不易操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摆锤式活塞压缩机，亦即新颖的支点式活塞压缩机。希望这种摆锤式活塞压缩机，能够应用于各种气体压缩，对于解决大型气体压缩以及易燃、易爆气体的压缩作出贡献，并克服现有活塞式压缩机的缺陷，展现全新而优异的性能：

一、由于是摆锤式，活塞和活塞杆不需要消耗高能量来举升，同时，开放式传动系统没有十字头，也就是没有摩擦阻力，运动过程能量消耗大大降低；

二、由于是摆锤式，活塞与气缸内腔基本没有磨损，能够降低能源消耗，降低噪音，减少维护，保障安全，增加使用寿命，改善运行状况，提高气体产量和质量；

三、电机可以同时带动两个工作单元，即四个气缸同时工作，使整个工作系统平衡好，振动小，并且坚固，耐用；

四、进、排气阀采用新颖、独特、简单、牢固、阻力小的结构件，不会出现断裂现象，减少维护或免除维护；

五、冷却系统采用自然冷却或开放式冷却，便于清除污垢，改善冷却效果；

六、采用新型低摩擦系数的耐磨材料制作活塞环，气缸内不需要润滑油，在传动系统中只有滚动轴承需要少量的润滑油，基本不会出现润滑油泄漏的情况发生；

七、免除手动调节阀，采用调整转速方式满足工况较大范围变化，使压缩机工作过程更平稳，更经济，更易于操作和实现无人管理。

本发明的一种摆锤式活塞压缩机主要技术特征是：

所述电机其转子芯轴为曲轴主体，在电机转子芯轴端面偏心处设有轴向伸展的曲柄，电机通过曲柄、连杆可以带动1～2组工作单元，这里的工作单元包括同一纵向切面上的两个对称工位的气缸、两个气缸内腔中的活塞、连接两个活塞的活塞杆，还有由支点元件向活塞杆延伸并与活塞杆中部相连的摆杆以及与活塞杆中部横向相连的传动元件；

而且，在一组工作单元的正面投影中，气缸腔体、活塞和活塞杆的端部射线均交汇于支点元件轴心的原点上；

所述摆杆和活塞杆之内腔构成彼此连通的进气管，而所述气缸其外端内腔构成一级或三级压力腔，其内端内腔构成二级或四级压力腔；当所述两组工作单元均为二级压缩时，四个气缸均分为一、二级压缩，即四个气缸的外端内腔均为一级压力腔，内端内腔均为二级压力腔；当终极压缩为四级压缩时，所述一组工作单元的气缸均为一、二级压缩，即两个气缸的外端内腔均为一级压力腔，内端内腔均为二级压力腔，另一组工作单元的两个气缸均为三、四级压缩，即两个气缸的外端内腔均为三级压力腔，内端内腔均为四级压力腔，二级排气管与三级进气管相通；

一级或三级进气阀阀芯位于活塞杆的端头阀腔内，进气阀阀芯为单端面套状体，其环边上至少开有两个径向气孔，同时，在进气阀阀芯与活塞杆的端头阀腔之间介设有限位装置，活塞杆内腔还设有弹簧连接一级或三级进气阀阀芯；

一级排气阀和二级进气阀、三级排气阀和四级进气阀均为一体的双作用气阀，所述双作用气阀至少两个匀称设置在活塞本体上，所述双作用气阀阀芯基本形态为圆锥台且与活塞本体上的轴向锥台状阀腔相匹配，所述双作用气阀阀芯由同轴线的两截圆锥台即大圆锥台的下阀芯和小圆锥台的上阀芯叠合而成，其下阀芯朝向二级或四级压力腔，其上阀芯至少设有两个径向伸展的导向臂并嵌插入阀腔相应位置的凹槽内，导向臂与凹槽内台阶之间的轴向区域内设有弹簧；

另外，二级或四级排气阀阀芯为带锥度的单端面套状体，位于排气管进口端的圆柱状阀腔内，排气阀阀芯其端面与阀腔缩口相匹配，且其锥形周壁至少开有两个偏径向气孔，排气管内设置弹簧抵住阀芯内端。

一种摆锤式活塞压缩机还含有如下附加技术特征：

所述支点元件位于所述一组工作单元的最上层，支点元件连接支架上部。

所述支点元件位于所述一组工作单元的最下层，支点元件连接地下凹坑固定件。

所述气缸外部设置若干环条状散热片。

当然，也可以采用开放式水冷却，即采用喷流或漫流，所述喷流就是若干喷嘴直接不停全面的从上至下喷流，所述漫流就是气缸位于上部开敞的冷却容器中，冷却水从下至上不断漫流于外。

或者采用整机箱体封闭式风冷却，即从下至上引风冷却；甚至采用开放式自然冷却。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

第一个实施例即上支点摆锤式活塞压缩机。

第二个实施例即下支点摆锤式活塞压缩机。

附图1是本发明第一个实施例一组工作单元的全纵剖结构示意图。

附图2是本发明第一个实施例一组工作单元动态的全纵剖结构示意图。

附图3是本发明第一个实施例截去前一组工作单元动态纵向结构示意图。

附图4是本发明第一个实施例截去两组工作单元前端气缸横向结构示意图。

附图5是本发明第一个实施例截去上部支架俯视结构示意图。

附图6是本发明第二个实施例一组工作单元的全纵剖结构示意图。

附图7是本发明第二个实施例截去前一组工作单元动态纵向结构示意图。

附图8、9、10是本发明实施例一级进气阀阀芯结构示意图。

附图11、12、13是本发明实施例一级排气和二级进气双作用气阀结构示意图。

附图14、15、16是本发明实施例一级排气和二级进气双作用气阀上阀芯结构示意图。

附图17、18、19是本发明实施例二级排气阀阀芯结构示意图。

图中1-电机、101-转子芯轴支撑架、2-曲轴、201-曲柄、202-连杆、3-气缸、3′-气缸、301-散热片、4-活塞、4′-活塞、5-活塞杆、6-支点元件、601-摆杆、602-传动元件、603-支架、604-凹坑固定件、605-进气导管、606-上横杆、7-一级进气阀阀芯、7′-一级进气阀阀腔、71-双作用气阀阀芯、71′-双作用气阀阀腔、711-上阀芯、712-下阀芯、7111-导向臂、7111′-凹槽、72-二级排气阀阀芯、72′-二级排气阀阀腔、8-弹簧、9-排气管。

具体实施方案

实施例一

参看附图1，本实施例所述的一种摆锤式活塞压缩机，从一组工作单元全纵剖视图，我们得知是上支点摆锤式活塞压缩机；并且，一组工作单元同一纵向切面上两个对称工位的气缸3与3′呈弧形排列。

我们看到一级进气阀阀芯7位于活塞杆5的端头阀腔7′内，进气阀阀芯7为单端面套状体，其环边上有8个匀称排布的径向气孔，同时，在进气阀阀芯7与活塞杆5的端头阀腔7′之间介设有限位装置，活塞杆5内腔还设有弹簧8连接进气阀阀芯7；双作用气阀至少两个匀称设置在活塞4和4′本体上，所述双作用气阀阀芯71基本形态为圆锥台且与活塞4和4′本体上的轴向锥台状双作用气阀阀腔71′相匹配，所述双作用气阀阀芯71由同轴线的两截圆锥台即大圆锥台的下阀芯712和小圆锥台的上阀芯711叠合而成，其下阀芯712朝向二级或四级压力腔；二级排气阀阀芯72为带锥度的单端面套状体，位于排气管9进口端的圆柱状阀腔72′内，排气阀阀芯72其端面与阀腔72′缩口相匹配。

参看附图2，为一组工作单元动态全纵剖视图，我们看到从右至左的压缩过程是：气缸3和3′外端内腔均为一级压缩，内端内腔均为二级压缩；气体由进气导管605依次进入管状上横杆606、管状摆杆601、管状活塞杆5；右侧气缸3′外端内腔处于吸气状态，一级进气阀阀芯7突出一级进气阀阀腔7′，气体进入右侧气缸3′外端内腔等待一级压缩；同时，右侧气缸3′内端内腔处于二级压缩和逐步进入二级排气状态，二级排气阀阀芯72被高压气体挤压，二级排气阀阀芯72端面与二级排气阀阀腔72′缩口之间形成间隙，高压气体进入二级排气管9；同时，左侧气缸3外端内腔处于一级压缩和逐步进入一级排气状态，左侧气缸3外端内腔处于吸气状态，双作用气阀阀芯71与阀腔71′锥面之间形成间隙，一级压缩气体进入二级压缩腔。

参看附图3，为截去前一组工作单元的基本外观侧面视图，由前至后我们能够看到的依次是：传动元件602、连杆202、曲柄201、曲轴2、转子芯轴支撑架101和滚动轴承、电机1以及后一组工作单元；我们还看到气缸3和3′的外部是条状散热片301。

参看附图4，为截去两组工作单元的前一个气缸3的正面布局图，我们看到电机1通过曲柄201、连杆202带动两侧各一组工作单元工作。电机1前端是连接两组工作单元的传动元件602，我们还看到连接气缸3和3′的两根并列的二级排气管9，当然，根据需要也可以只设置一根。支点元件6位于支架603上部两端，上横杆606为管状，其两端被支点元件6的滚动轴承动环环绕固接；进气导管605与管状上横杆606中部相连相通，当然，也可以与管状上横杆606的端部相连相通；两根管状摆杆601上端与管状上横杆606相连相通，管状摆杆601下端与管状活塞杆5中部相连相通。

参看附图5，为截去上部支架603的整体俯视结构示意图。

参看附图8、9、10，为一级进气阀阀芯7结构示意图，阀芯7端面有与阀腔7′坡口相匹配的突缘，阀芯7端面中央还设置一个工艺孔，便于安装。

参看附图11、12、13，为一级排气和二级进气双作用气阀结构示意图，所述双作用气阀之上阀芯711设有四个径向伸展的导向臂7111并嵌插入阀腔71′相应位置凹槽7111′内，导向臂7111与凹槽7111′内台阶之间的轴向区域内设有弹簧8，导向臂7111内缩的腰部设置成与凹槽7111′轴向平行的阶梯，即使阀芯71在往复运动中亦能阻挡弹簧8断裂之后进入气缸3与3′。

参看附图14、15、16，一级排气和二级进气双作用气阀上阀芯711结构示意图。

参看附图17、18、19，为二级排气阀阀芯72结构示意图，排气阀阀芯72锥形周壁开有四个偏径向气孔，排气管9内设置弹簧8抵住阀芯72内端。

实施例二

参看附图6，本实施例所述的一种摆锤式活塞压缩机，从一组工作单元全纵剖视图，我们得知是下支点摆锤式活塞压缩机，并且，一组工作单元同一纵向切面上两个对称工位的气缸3与3′呈拱形排列。支点元件6位于地下凹坑并与凹坑固定件604连接，管状摆杆601象操作杆一样，与管状活塞杆5相连相通，活塞杆5与传动元件602连接。气缸3和3′为一、二级压缩；二级排气管9中部与输送管道相连相通。其基本工作状态和设施与实施例一基本相同。

参看附图7，为截去前一个工作单元动态纵向外观结构示意图。

Claims (4)

1.一种摆锤式活塞压缩机，它包括电机(1)、曲轴(2)、气缸(3)及活塞(4)，其特征在于，

所述电机(1)其转子芯轴为曲轴(2)主体，在电机(1)转子芯轴端面偏心处设有轴向伸展的曲柄(201)，电机(1)通过曲柄(201)、连杆(202)可以带动1～2组工作单元，这里的工作单元包括同一纵向切面上的两个对称工位的气缸(3)与(3′)、气缸(3)与(3′)内腔中的活塞(4)与(4)、连接活塞(4)与(4′)的活塞杆(5)，还有由支点元件(6)向活塞杆(5)延伸并与活塞杆(5)中部相连的摆杆(601)以及与活塞杆(5)中部横向相连的传动元件(602)；

而且，在一组工作单元的正面投影中，气缸(3)、(3′)腔体、活塞(4)、(4′)和活塞杆(5)的端部射线均交汇于支点元件(6)轴心的原点上；

所述摆杆(601)和活塞杆(5)之内腔构成彼此连通的进气管，而所述气缸(3)、(3′)其外端内腔构成一级或三级压力腔，其内端内腔构成二级或四级压力腔；

一级或三级进气阀阀芯(7)位于活塞杆(5)的端头阀腔(7′)内，进气阀阀芯(7)为单端面套状体，其环边上至少开有两个径向气孔，同时，在进气阀阀芯(7)与活塞杆(5)的端头阀腔(7′)之间介设有限位装置，活塞杆(5)内腔还设有弹簧(8)连接进气阀阀芯(7)；

一级排气阀和二级进气阀、三级排气阀和四级进气阀均为一体的双作用气阀，所述双作用气阀中至少有两个匀称设置在活塞(4)、(4′)本体上，

所述双作用气阀阀芯(71)基本形态为圆锥台且与活塞(4)、(4′)本体上的轴向锥台状阀腔(71′)相匹配，所述双作用气阀阀芯(71)由同轴线的两截圆锥台即大圆锥台的下阀芯(712)和小圆锥台的上阀芯(711)叠合而成，其下阀芯(712)朝向二级或四级压力腔，其上阀芯(711)至少设有两个径向伸展的导向臂(7111)并嵌插入阀腔(71′)相应位置的凹槽(7111′)内，导向臂(7111)与凹槽(7111′)内台阶之间的轴向区域内设有弹簧(8)；

另外，二级或四级排气阀阀芯(72)为带锥度的单端面套状体并位于排气管(9)进口端的圆柱状阀腔(72′)内，排气阀阀芯(72)其端面与阀腔(72)缩口相匹配，排气阀阀芯(72)其锥形周壁上至少开有两个偏径向气孔，排气管(9)内有弹簧(8)抵住阀芯(72)内端。

2.按照权利要求1所述的一种摆锤式活塞压缩机，其特征在于，所述支点元件(6)位于所述一组工作单元的最上层，支点元件(6)连接支架(603)上部。

3.按照权利要求1所述的一种摆锤式活塞压缩机，其特征在于，所述支点元件(6)位于所述一组工作单元的最下层，支点元件(6)连接地下凹坑固定件(604)。

4.按照权利要求1所述的一种摆锤式活塞压缩机，其特征在于，所述气缸(3)、(3′)外壁设置若干环条状散热片(301)。

Images