CN106150980B - 一种空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气压缩机，包括底座及设置在底座上的主机和冷却器系统，所述主机上设置有至少两列气缸，在每列气缸内设置有一活塞，所述气缸内腔被所述活塞分为气体压缩腔和气体平衡腔，在所述气体压缩腔上设置有压缩气体入口和压缩气体出口，在所述气体平衡腔上设置有平衡气体入口，在所述主机上设置有与所述平衡气体入口连接用于调节所述气体平衡腔内气体压力的压力调节系统。本发明采用水冷方式冷却气缸，确保了无油环在一个几乎恒定的温度下工作，与大型无油压缩机在气缸与十字头间设置一个开放的隔离腔不同，本机的封闭式平衡腔结构更简单和紧凑。

Description

一种空气压缩机

技术领域

本技术发明涉及一种空气压缩机，特别是小型水冷无油中压空气压缩机。

背景技术

目前国内的微小型中压空压机大量应用的是风冷有油润滑压缩机，从空压机排出的压缩气体往往含油含水，气体品质与用户要求相差甚远。少量的采用无油润滑，但是因为风冷方式的缺陷经常造成气缸冷却的不充分，使缸内的无油活塞环经常在超温状态下工作，影响机器的性能和寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种压缩气体品质好且压缩机寿命长的空气压缩机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种空气压缩机，包括底座及设置在底座上的主机和冷却器系统，所述主机上设置有至少两列气缸，在每列气缸内设置有一活塞，其特征在于：所述气缸内腔被所述活塞分为气体压缩腔和气体平衡腔，在所述气体压缩腔上设置有压缩气体入口和压缩气体出口，在所述气体平衡腔上设置有平衡气体入口，在所述主机上设置有与所述平衡气体入口连接用于调节所述气体平衡腔内气体压力的压力调节系统；所述冷却系统包括水冷却器以及冷却水连接管路，在所述气缸的筒壁内设置有冷却水流动腔，所述冷却器通过所述冷却水连接管路与所述冷却水流动腔连通。

所述主机包括两个一级压缩气缸、一个二级压缩气缸和一个三级压缩气缸，在一级压缩气缸与二级压缩气缸之间，以及二级压缩气缸和三级压缩气缸之间均设置有气水分离器。

所述冷却水连接管路包括总出水管路、总回水管路和多个支路，多个支路并联在总出水管路和总回水管路之间，在每个支路上设置一个所述水冷却器用于冷却每一级压缩后的高温气体。

所述四列气缸成扇形布置。

气缸内活塞环采用自润滑的无油活塞环。

压缩机主机上设置的成扇形布置的四列气缸实现吸入空气的三级压缩。根据压缩比的分配，三级气缸的工作容积依次减小。压缩机曲轴部件采用单支撑悬臂结构，根据受力分析和压缩机的热力计算，连杆力较小的两个一级缸布置在曲轴箱外侧，这样可以减小曲柄销的应力，增加曲轴的强度。

在压缩机主机各级间设置有水冷却器和冷凝水分离和排放装置，前一级排出的压缩空气经水冷却器冷却后再在冷凝水分离装置中分离，分离出的冷凝水集中在各级的冷凝水集水器中，由压缩机的自动控制系统进行定时排放。

有益效果

本发明在气缸内设置一个封闭的平衡腔的方式有效隔绝了上部的压缩气体和机体内的含油气体，采用自润滑活塞环密封活塞和气缸间隙来实现气缸内空气的无油压缩，杜绝了压缩空气的含油可能，提高了压缩空气的品质；各级气缸采用循环水冷却，保证了各气缸的工作温度恒定在一个合适的数值附近，确保了无油环在一个几乎恒定的温度下工作，可靠保证了机器的性能和使用寿命。

压缩机主机各级间设置的水冷却器和冷凝水分离和排放装置，保证了进入下一级气缸的气体保持低温和干燥，同样确保了无油活塞环的性能和寿命。

本发明设有多重自动控制和自我保护系统，在为用户提供洁净可靠的优质压缩空气的同时，也简化了用户的操作复杂性，是目前国内同行业中在机器性能、先进性、经济性等方面都有一定提高的一款优质空压机。

本发明采用水冷方式冷却气缸，确保了无油环在一个几乎恒定的温度下工作，与大型无油压缩机在气缸与十字头间设置一个开放的隔离腔不同，本机的封闭式平衡腔结构更简单和紧凑。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的侧视图；

图4 是本发明压力调节系统与各级气缸连接示意图；

图5 是本发明压缩机系统原理图;

图6 是本发明气缸活塞部分结构示意图；

图7 是本发明的二级冷却系统示意图。

其中：1、底座，2、主机部件，3、螺栓，4、一级水冷却器，5、对丝，6、一级气水分离器，7、二级进气管部件，8、电机板，9、螺栓，10、螺栓，11、电动机，12、皮带，13、防护罩部件，14、冷却器支架，15、一级排气管，16、二级排气管，17、二级冷却器，18、二级气水分离器，19、三级进气管，20、三级排气管，21、三级冷却器，22、单向阀，23、对丝，24、缓冲罐进气管，25、缓冲罐，26、放水管，27、冷却水回水管路，28、排污控制系统，29、排污系统，30、冷却水进水管路，31、电机轮，32、压力控制系统，33、压缩气缸，34、活塞，35、气体压缩腔，36、气体平衡腔，37、冷却水流动腔，38、十字头，39、曲轴，40、低压气体入口，41、压缩空气出口，42、冷却水进口，43、冷却水出口，44、一级气缸，45、二级气缸，46、三级气缸，47、集水器，48、放空阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明：

如图1-图4所示，本发明空气压缩机，包括底座1、安装在底座1上的主机部件2和冷却器系统。

其中主机部件包括四个成扇形布置的四个压缩气缸33，其中两个构成一级压缩气缸、一个二级压缩气缸和一个三级压缩气缸。

冷却器系统为水冷却系统，包括冷却水进水管路30、冷却水回水管路27、一级水冷却器部件4、二级冷却器部件17、三级冷却器部件21以及设置在每个气缸侧壁内的冷却水流动腔37，一级水冷却器部件4、二级冷却器部件17以及三级冷却器部件21并联在冷却水进水管路30和冷却水回水管路27之间，一级水冷却器部件4与一级压缩气缸连接，二级冷却器部件17与二级压缩气缸连接，三级冷却器部件21与三级压缩气缸连接。冷却水流动腔37上开设有冷却水进口42和冷却水出口43。

在每列压缩气缸33内设置有一活塞34，气缸内活塞环采用自润滑的无油活塞环。气缸内腔被活塞分为气体压缩腔35和气体平衡腔36，在气体压缩腔35上设置有低压气体入口40和压缩空气出口41，在气体平衡腔36上设置有平衡气体入口，在主机部件2上设置有压力控制系统32，压力控制系统32与平衡气体入口连接用于调节气体平衡腔内气体的压力，气体平衡腔内气体的压力几乎恒定，压力数值可根据需要设定和调节。

本发明空气压缩机的工作原理是：

安装在底座1上的电动机11通过皮带12传动带动曲轴作旋转运动，旋转的曲轴通过曲柄连杆机构带动四个十字头38及其顶端的活塞34作往复直线运动，从而实现气体的吸入和排出。空气由中间的两个一级气缸44吸入并压缩后集中进入曲轴箱后方的一级水冷却器4冷却，再经过冷却器出口处安装的一级气水分离器6后进入二级气缸45，经二级气缸45压缩后进入曲轴箱后方上部的二级水冷却器17和左侧的气水分离器18，最后进入三级气缸46压缩后经三级冷却器21、单向阀22和缓冲罐25排出。冷却水由总进水管路分三路进入各级水冷冷却器，从冷却器出来后再进入各级气缸，最后汇入总出水管排出。一级和二级冷却器后的气水分离器分离出的冷凝水分别存放在各自下方的集水器中，由控制系统实现定时排放。

本发明压缩机主机动力由电动机通过皮带传动提供，主机箱体内的曲轴连杆机构将皮带轮的旋转运动转化为四个气缸内的活塞往复运动，从而实现缸体内的气体压缩。通过合理的缸径配比，本空压机主机用两个一级缸和一个二级缸、一个三级缸实现气体的三级压缩，能够将吸入的大气状态下的空气压缩至3.5-5.0MPa左右的中压压缩空气，而且空气压缩的全过程完全没有润滑油的污染，最终排出的压缩空气比一般有油润滑压缩机的气体品质提高了很多。

与一般大型无油润滑活塞压缩机在中体与气缸间设置开放的隔离腔结构不同，本机在中体与活塞间设置有一个密闭的平衡腔并在腔体内通有一定压力的压缩空气，平衡腔内的气体隔离了上部的压缩气体和箱体内的有油气体，既保障了压缩气体的品质又防止润滑油的有害损耗。这种设计在结构上更加简单，能够使体积受到限制的小型空压机更加紧凑。

本发明压缩机的每级气缸都采用水冷结构，有效的冷却效果保证了缸内的无油润滑活塞环在较低的工作温度下工作，确保活塞环不会因为高温而加速磨损和失效。每级气缸排出的压缩气体都经过高效水冷却器冷却，再经过气水分离器的分水，确保了后一级吸入气体的干燥。

本发明压缩机的冷却水量由自身配置的水泵或供水管路的水压保证。当供水量不足造成管路水压过低并影响机器的冷却时，机器的控制系统会自动切断压缩机的电路，使压缩机自动停机或无法开机，从而实现对压缩机的保护。冷却水由总进水管路分三路进入各级水冷冷却器，从冷却器出来后再进入各级气缸，最后汇入总出水管。合理的水路设计确保了各级气缸内吸入的气体与进入气缸的冷却水保持相对稳定的温度差，既有效冷却了气缸又能防止高温气体在缸内产生冷凝水。

Claims (4)

1.一种空气压缩机，包括底座及设置在底座上的主机和冷却器系统，所述主机上设置有至少两列气缸，在每列气缸内设置有一活塞，其特征在于：所述气缸内腔被所述活塞分为气体压缩腔和气体平衡腔，在所述气体压缩腔上设置有压缩气体入口和压缩气体出口，在所述气体平衡腔上设置有平衡气体入口，在所述主机上设置有与所述平衡气体入口连接用于使所述气体平衡腔内气体的压力几乎恒定的压力调节系统；所述冷却系统包括水冷却器以及冷却水连接管路，在所述气缸的筒壁内设置有冷却水流动腔，所述水冷却器通过所述冷却水连接管路与所述冷却水流动腔连通。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：所述主机包括两个一级压缩气缸、一个二级压缩气缸和一个三级压缩气缸，在一级压缩气缸与二级压缩气缸之间，以及二级压缩气缸和三级压缩气缸之间均设置有气水分离器。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机，其特征在于：所述冷却水连接管路包括总出水管路、总回水管路和多个支路，多个支路并联在总出水管路和总回水管路之间，在每个支路上设置一个所述水冷却器用于冷却每一级气缸。

4.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于：所述至少两列气缸成扇形布置。