CN101865115A - 一种空气压缩机活塞组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气压缩机技术领域，涉及一种空气压缩机活塞组件，它包括活塞盖板、活塞本体以及密封环，所述活塞盖板使用紧固件紧固连接到活塞本体上，所述密封环配装在活塞盖板与活塞本体之间，与现有技术的不同之处在于：本发明的密封环具有与气缸内孔壁面作运动密封配合的椭圆状或类椭圆状的环形外外缘表面，因此即使在振动、惯性以及变形等因素的影响下密封环也不易发生围绕活塞组件轴线的松转运动，不仅密封环而且活塞盖板均不易松脱；另外，将紧固件的紧固位置相对于活塞组件的轴线实行偏置设置，以此形成的偏置量可以构成抵抗活塞盖板松转的防松力矩之力臂，故本发明能有效防止活塞盖板的松转。

Description

一种空气压缩机活塞组件

技术领域

本发明属于空气压缩机技术领域，具体地说涉及一种空气压缩机活塞组件。

背景技术

当前，无油润滑空气压缩机广泛采用组件式活塞，其典型结构如图1至图3所示，亦即活塞由活塞盖板1、活塞本体2和密封环3等零部件组装而成，活塞盖板1由紧固件4连接到活塞本体2上，密封环3则配装在活塞盖板1与活塞本体2之间，活塞本体2与压缩机的连杆紧固连接或者为一体制作，另外活塞本体2也可以通过轴承或轴销结构与连杆连接；上述活塞组件被安置在压缩机的气缸内并与气缸作运动配合，利用与气缸内孔壁面接触的密封环3的外缘表面3a形成运动密封。然而实践发现，现有技术中的活塞组件存在有一个缺陷，这就是密封环3与气缸内孔壁面作运动配合的外缘表面3a均无一例外地做成具有回转曲面结构的圆环状外缘表面(这在图2给出的视图上可以清晰地看到)，以便与传统的圆形气缸缸孔相匹配，不难发现，这种结构的密封环3的防松转能力比较差，这是因为当压缩机工作时，圆环状的密封环3在摩擦、振动、惯性以及变形等各种因素的影响下极易产生围绕活塞轴线01的转动，并因此形成驱动活塞盖板1松脱的附加力矩，是导致压缩机“炸缸”事故的一个重要隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效提高密封环和活塞盖板的防松转能力的空气压缩机活塞组件。

本发明的目的是这样实现：一种空气压缩机活塞组件，它包括活塞盖板、活塞本体和密封环，所述活塞盖板使用紧固件紧固连接到活塞本体上，所述密封环配装在活塞盖板与活塞本体之间，其特征在于所述密封环具有一个与压缩机气缸缸孔相匹配的椭圆状或类椭圆状的环形外缘表面。

上述密封环的外缘表面的最大外轮廓线的短轴与活塞组件的摇摆平面平行或者重合。

上述的紧固件相对于活塞组件的轴线呈偏置状态。

上述的活塞组件为斜顶活塞。

上述的活塞本体具有椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线。

上述的活塞盖板具有椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线。

上述的活塞盖板上设置有防撞面。

上述的的密封环的一部分弯曲卷起呈皮碗状并包覆活塞盖板的盖板外缘面的一部分。

上述的活塞盖板的外轮廓线呈多边形。

显然，本发明采用具有椭圆状或类椭圆状的环形外缘表面的密封环，当然与之密封配合的气缸内孔壁面亦应具有相适应的椭圆状或类椭圆状的缸孔型线，这样密封环就会受到气缸的约束而很难发生围绕活塞组件轴线的转动，因此减少了活塞盖板的松脱机会；另外，将紧固件相对于活塞轴线偏置，由此形成的偏置量构成了抵抗活塞盖板松转的防松力矩之力臂，故亦能有效防止活塞盖板的松转。

附图说明

图1是现有技术中一种典型的活塞组件的剖面示意图；

图2是图1所示活塞组件的俯视图；

图3是图1所示活塞组件的轴测示意图；

图4是本发明一种空气压缩机活塞组件的剖面示意图；

图5是图4所示一种空气压缩机活塞组件的左视图；

图6是图4所示一种空气压缩机活塞组件的俯视图；

图7是图4所示一种空气压缩机活塞组件的轴测示意图；

图8是本发明一种空气压缩机活塞组件的装配爆炸图；

图9是本发明一种空气压缩机活塞组件采用偏置紧固件结构的示意图；

图10是本发明一种空气压缩机活塞组件具有另一种类椭圆状密封环外缘表面的示意图；

图11是本发明一种空气压缩机活塞组件的活塞盖板具有矩形外轮廓线的示意图；

图12是本发明一种空气压缩机活塞组件的活塞盖板具有圆形外轮廓线的示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图4-12：

一种空气压缩机活塞组件，它包括活塞盖板1、活塞本体2和密封环3，所述活塞盖板1使用紧固件4紧固连接到活塞本体2上，所述活塞本体2与压缩机的连杆紧固连接或者为一体制作，另外活塞本体2也可以通过轴承或轴销结构与连杆连接；所述密封环3配装在活塞盖板1与活塞本体2之间，密封环3的一部分可以弯曲卷起呈皮碗状并包覆活塞盖板1的盖板外缘面1c的一部分(从图4和图8上可以清晰看出)，当然密封环3也可以不覆盖活塞盖板1的盖板外缘面1c；上述活塞组件拥有唯一的活塞组件轴线01，它是通过活塞盖板1的顶面的形心且与该顶面垂直的直线，或者说活塞组件轴线01是活塞盖板1的顶面在其形心处的法线；这里所说的活塞盖板1的顶面是指活塞盖板1上这样的外表面：它在压缩机处于压缩上止点时与压缩机气缸盖的工作底面呈面对面的状态，它可以是曲面也可以是平面、可以为一个完整的面也可以是由若干个面组构而成；活塞组件轴线01可以与连杆大头轴承座孔轴线02相交也可以不相交，但活塞组件轴线01应该与连杆大头轴承座孔轴线02相互垂直(允许因制造误差、装配误差、温度变形和受力变形等引起的不垂直现象)；本发明与现有技术的最大区别在于所述密封环3具有一个椭圆状或类椭圆状的环形外缘表面3a(见图6至图8)，而传统的密封环3均无一例外地采用圆形状的环形外缘表面3a(参见图2)，需要指出的是，这里所说的外缘表面3a乃指密封环3与气缸内孔壁面作运动配合的各种表面的集合，显然本发明的密封环3的外缘表面3a必须与同样具有椭圆状或类椭圆状的缸孔截面型线的气缸缸孔相匹配，而传统的密封环3的外缘表面3a也必须与具有圆状的缸孔截面型线的气缸缸孔相匹配，所谓相匹配并不要求密封环3a的外缘表面3a必须与气缸缸孔精密地具有完全相同的形状和尺寸，而允许它们存在一定的差异以及形状误差和尺寸误差，尤其当活塞组件在气缸内运动时它们之间可能还会出现有一定幅度的配合间隙，这时密封环3的弹性以及气压的作用会促使外缘表面3a尽量贴紧气缸的缸孔壁面，从而起到密封的作用；另外，这里所说的椭圆状或类椭圆状乃指这样的定义：对于活塞组件而言用一个与活塞组件轴线01垂直的平面去剖切密封环3，以此获得一个与外缘表面3a的截交线，这个截交线称之为外缘表面3a的外轮廓线，所述外缘表面3a的外轮廓线表现为椭圆状或类椭圆状，对于压缩机的气缸而言用一个与气缸轴线垂直的平面去剖切气缸，以此获得一个缸孔截面型线，所述缸孔截面型线呈椭圆状或类椭圆状，上述所谓的椭圆状和类椭圆状包括符合椭圆曲线的椭圆状也包括符合简谐曲线、样条曲线、高次方曲线和三角函数曲线的类椭圆状，还包括由多段不同函数构成的类椭圆状(如图10给出的就是由直线和曲线构成的类椭圆状)，上述椭圆状或类椭圆状外轮廓线允许存在制造误差、装配误差和压缩机运转时造成的各种变形误差，同时外轮廓线可以是连续的完整的环线也可以是存在搭接缺口的不连续环线，此外还允许外缘表面3a存在一定范围的波浪变形和因摩擦出现的拉丝缺口等；实际上从活塞组件的俯视图上进行观察(即沿活塞组件轴线01的方向进行观察)，可以看到外缘表面3a的最大外轮廓线(参见图6)，它是活塞盖板1的顶面与密封环3的外缘表面3a的截交线；特别需要指出的是，与本发明密封环3作运动配合的气缸内孔壁面亦应具有相适应的椭圆状或类椭圆状的缸孔型线，很显然，在气缸的约束下本发明的密封环3很难发生围绕活塞组件轴线01的转动，因此减少了活塞盖板1的松脱机会；需要说明的是，本发明中密封环3的外缘表面3a的最大外轮廓线的短轴最好布置在活塞组件的摇摆平面上或者与该摇摆平面平行，这样密封环3的防松转效果最好，所谓摇摆平面是指通过活塞组件轴线01且与连杆大头轴承座孔轴线02垂直的平面；还需要说明的是，本发明中的活塞盖板1可以具有曲面顶面(图中未示出)也可以具有平面顶面(如图4至图8所示)，特别地当活塞盖板1具有平面状的外顶表面时，如果此时活塞组件轴线01与连杆大头轴承座孔轴线02垂直相交，可以将活塞组件称之为平顶活塞，而当活塞组件轴线01与连杆大头轴承座孔轴线02垂直但不相交时，则可以将活塞组件称之为斜顶活塞，此外，不管是具有曲面顶面还是具有平面顶面的活塞盖板1，均可以在其上设置防止撞击压缩机气缸盖的防撞面1a，所述防撞面1a可以是平面也可以是曲面，它是在活塞盖板1上切去一块边角的体积而形成的，视具体情况可以设置一个或多个防撞面1a，实际上防撞面1a属于活塞盖板1的顶面的一部分。

本发明中的活塞本体2可以做成具有椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线2b(其集合构成活塞本体2的本体外缘面2c)，另外活塞盖板1也可以做成具有椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线1b(其集合构成活塞盖板1的盖板外缘面1c)，这样做的好处是可以能更好地夹持密封环3而且还可以将密封环3做成等厚度的环片状，图8给出的正是这种情形，这里所说的椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线的观察方法及型线定义参照前面所述密封环3的椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线的定义及方法；显然，为了避免与压缩机气缸内孔壁面发生撞击，无论是活塞本体2的外轮廓线还是活塞盖板1的外轮廓线最好不要超出密封环3的最大外轮廓线，或者说从俯视图上看(即沿活塞组件轴线01进行观察)密封环3的最大外轮廓线能将活塞盖板1及活塞本体2框为在其内；必须指出的是，活塞盖板1和活塞本体2的形体除了具有上述的椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线的形体外，还可以具有其它各种不同的形状，换句话说从俯视图上进行观察，活塞盖板1和活塞本体2的外轮廓线除了可以呈椭圆状或类椭圆状外还可以呈圆形、多边形或其他异形，所谓多边形既包括由直线边构成的多边形也包括由各种曲线边构成的多边形还包括直线边和曲线边混合构成的多边形，典型的多边形如方形、矩形、三角形、五角形等等，实际上将活塞盖板1的外轮廓线做成多边形可以有效地加强它与密封环3之间的紧固性，两者更加不易发生相对转动松脱，图11给出的是活塞盖板1具有矩形外轮廓线1b的情形、而图12给出的是活塞盖板1具有圆形外轮廓线1b的情形，当然这时的密封环3的厚度是不均等的，或者说密封环3不能采用等厚度的环片状。

本发明中的紧固件4的紧固位置相对于活塞组件轴线01可以采用偏置的结构，或者说紧固件4的紧固点距离活塞轴线01具有一定的偏心距离(参见图9)，这个偏心距离构成了活塞盖板1抵抗松转的防松力矩之力臂，显然它的存在能有效防止活塞盖板1发生松转；需要说明的是，造成活塞盖板1产生松转趋势的原因很多，比如密封环3与气缸之间形成的摩擦力和侧压力、活塞盖板1受到的压缩气体的冲击力和往复惯性力等，当然各种受力变形及热变形也会造成活塞盖板1产生松转；需要指出的是，所述紧固件3可以为螺钉、螺栓、膨胀钉或铆钉，它们的位姿既可以与活塞轴线01平行也可以不平行。

上述实施例仅为本发明的较佳若干实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空气压缩机活塞组件，它包括活塞盖板、活塞本体和密封环，所述活塞盖板使用紧固件紧固连接到活塞本体上，所述密封环配装在活塞盖板与活塞本体之间，其特征在于所述密封环具有一个与压缩机气缸缸孔相匹配的椭圆状或类椭圆状的环形外缘表面。

2.根据权利要求1所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述密封环的外缘表面的最大外轮廓线的短轴与活塞组件的摇摆平面平行或者重合。

3.根据权利要求1或2所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述的紧固件相对于活塞组件的轴线呈偏置状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述活塞组件为斜顶活塞。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述的活塞本体具有椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述的活塞盖板具有椭圆状或类椭圆状的外缘轮廓线。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述的活塞盖板上设置有防撞面。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述的密封环的一部分弯曲卷起呈皮碗状并包覆活塞盖板的盖板外缘面的一部分。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的一种空气压缩机活塞组件，其特征在于所述的活塞盖板的外轮廓线呈多边形。

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