CN107091215A - 基于柴油机技术改装的空压机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于柴油机技术改装的空压机，由柴油机改装而来，包括气缸体，气缸体内设有至少一个用于压缩气体的气缸，在气缸体上分别设有进气管道与出气管道，所述进气管道内设有通过凸轮轴控制开闭的进气门，出气管道内设有通过凸轮轴控制开闭的出气阀门，在气缸体内设于通过曲轴驱动的活塞，所述曲轴齿轮通过中间齿轮与凸轮轴齿轮相啮合，所述曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的传动比为1:1；所述同一气缸体内控制原柴油机排气门开闭的凸轮轴上的凸轮凸起与控制进气门开的凸轮凸起角度位于同一直线上；还包括压缩气体收集机构，所述气缸体上以单向阀代替喷油嘴连接气缸体内腔与气体收集机构。本发明结构简单、制作成本低，后期维护方便，能够提供满足工业生产的空压机。本发明适用于机械、治金、电子电力、医药、包装、化工、食品、采矿、纺织、交通等众多工业领域。

Description

基于柴油机技术改装的空压机

技术领域

本发明属于空压机领域，具体地说是一种基于柴油机技术改装的空压机。

背景技术

空气压缩机（以下简称空压机）作为现有技术中一种重要的能源产生形式，其通过活塞在缸体内往复运动来压缩空气，产生高压的气体，被广泛应用于生活生产的各个环节，例如机械、治金、电子电力、医药、包装、化工、食品、采矿、纺织、交通等众多工业领域，都需要用到空压机进行生产。目前，我国市场上常见的空压机保护往复式空压机和螺杆式空压机 ，还有一些行业应用到进口的空压机进行生产。

而柴油机作为目前较为成熟的技术，包括气缸体（现有技术中一般会有6缸、4缸），每个气缸体均具有进气口与出气口，且所有的进气口通过进气门均与进气管道相连，所述出气口通过排气门均与所有出气管道相连。在气缸体内设有活塞，活塞通过曲轴驱动与活塞相连的连杆在气缸体内上下往复运动，同时曲轴带动凸轮轴运动，进而凸轮轴分别控制每个气缸体的进气门与出气口的打开与关闭，具体过程为：当活塞由上止点开始向下止点运动时，曲轴通过中间齿轮驱动凸轮轴令气缸体的进气门打开，当活塞运行到下止点时，凸轮轴控制每个气缸的进气门关闭；然后曲轴继续驱动活塞由下止点向上止点运行压缩气体，当活塞运行到上止点时，喷油嘴喷放燃油进行燃烧对外做功，消耗原来的空气，由于燃烧时气体压力和温度急剧上升，因此活塞在气体压力的作用下由上止点向下止点运行，当活塞运行到下止点时凸轮轴在曲轴的驱动下打开排气门；最后活塞在曲轴的驱动下由下止点向上止点运动，排出燃烧后的废气，当活塞运行到上止点时，排气门关闭，进气门打开，再次重复上述过程。为达到上述的工作原理，现有技术中曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的传动比为2：1，即凸轮轴齿轮的半径比曲轴齿轮的半径大一倍，且进气口与出气口的打开相差360°。

通过上述的描述可知，无论是空压机还是柴油机均是通过活塞的往复运动压缩空气的原理完成相应的功能的，但由于柴油机与空压机的发展过程有差异，柴油机发展至今技术已经非常成熟，其生产的价格相对较低，应用的各个零部件不仅非常容易购买到，且零部件的价格也相对较低，造成空压机具有以下的缺陷：

（1）工作时压力小：目前大型空压机工作时的最大压力能达到8个压力，对于制造行业，其压力值还是偏小，不能满足生产的需求；

（2）成本高：由于空压机需要输出高压力的气体，因此对于空压机各个部件的要求较高，即令空压机的制造成本较高，相应的使用者购买时花费的价格也较高；

（3）后期维护花费较多：由于空压机的制造型号没有统一，都是根据客户实际需要制造的空压机，因此不同领域的空压机零件不能够通用，导致空压机出现故障后不容易在市场上购买到相应的配件，即使能够购买到，由于对空压机本身要求较高，对相应配件的要求也高，因此造成后期维护花费较高，尤其是进口的空压机，一旦其发生故障需要更换零部件时，相应的零部件在市场上不易买到，即使买到了，价格也相应的较高；

（4）制造精密度相对较低：由于空压机的发展相对柴油机的发展相对滞后，人们对于柴油机的研究更为深入，因此目前柴油机的发展相对空压机的发展更为成熟，其精密度相对较高，价格相对较低，相应的空压机的制造精密度相对还是太低，一旦遇到不合格产品会造成严重的事故，影响企业的生产，严重威胁工作人员的人身安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是提供一种基于柴油机技术改装的空压机，利用生产技术已经成熟的柴油机改装而来，不仅生产成本低，且相应的制造精密度更高，后期维护也更方便。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

由柴油机改装而来，包括气缸体，气缸体内设有至少一个用于压缩气体的气缸，在气缸体上分别设有进气管道与出气管道， 所述进气管道内设有通过凸轮轴控制开闭的进气门，出气管道内设有通过凸轮轴控制开闭的排气阀门，在气缸体内设于通过曲轴驱动的活塞，所述曲轴齿轮通过中间齿轮与凸轮轴齿轮相啮合，其特征在于：所述曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的传动比为1:1；所述同一气缸体内控制原柴油机进气门与排气门开闭的凸轮轴上的凸轮凸起角度位于同一直线上；

还包括压缩气体收集机构，所述气缸体上以单向阀代替喷油嘴连接气缸体内腔与气体收集机构。

作为对本发明的限定：所述凸轮轴上控制各单缸中的进气门与排气门开闭的凸轮为圆弧形凸起，所述凸轮轴在曲轴的带动下转动180°时凸轮同时打开或关闭同一气缸的进气门与排气门。

作为对本发明的进一步限定：所述由柴油机进行改装的空压机具有多缸功效，以六个气缸为基础理论，第一气缸与第六气缸形成第一压缩组，第二气缸与第五气缸形成第二压缩组，第三气缸与第四气缸形成第三压缩组，所述第一压缩组、第二压缩组、第三空压缩组的凸轮轴角度各相差120°。

作为对本发明的另一种限定：所述空压机设有两组冷却循环机构，一组冷却循环机构为柴油机原有的气缸体冷却循环机构，另一组冷却循环机构为用于对进入气体流通管道中的压缩气体进行冷却循环的第二冷却循环机构，所述第二冷却循环机构包括冷却液流入管道、与冷却液流出管道；所述冷却液流入管道的入口连接气缸体冷却循环机构中水泵的出水口，出口通过压缩气体收集机构后连接冷却液流出管道的入口，冷却液流出管道的出口连接气缸体冷却循环机构的水箱。

作为对本发明的再另一种限定：它还包括增压机构，所述增压机构的出气口分别连接柴油机原有的进气管道与出气管道的自由端口。

作为对本发明压缩气体收集机构的限定：所述压缩气体收集机构包括气体流通管道，所述气体流通管道的入口通过单向阀连接气缸的内腔，出口连接用于收集压缩气体的气体收集器；气体流通管道和冷却液流通管道为内外套双壁管道，内孔为气体流通管道，外套管道为冷却液流通管道；所述冷却液流通管道的入口连接冷却液流入管道的出口，冷却液流通管道的出口连接冷却液流出管道的入口。

作为对本发明的最后一种限定：所述活塞的顶端为平面结构，除去了柴油机原来的燃烧室。

由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）本发明利用现有技术中技术已经发展成熟的柴油机改装成空压机，相对于直接生产空压机价位更低，而精密度更高，同时压缩气体量大，排出的气体压力能达到30个压力以上，满足不同行业的需求。

（2）本发明的将柴油机的凸轮轴齿轮与曲轴齿轮的传动比改为1:1，且将同一气缸体的凸轮轴上的凸起设置成位于同一直线上，能够同时控制进气门与排气门的开闭，这样令原来柴油机的进气管道与出气管道均作为改装后空压机的进气，因此当活塞由上止点开始向下运动时，凸轮轴同时打开原有的进气门与排气门，令进气管道与出气管道同时进气，增大了进气量。

（3）本发明设有两组冷却循环机构，分别对气缸体与收集到的压缩气体进行冷却，既保证了气缸体的安全，又保证了压缩气体的稳定性；两组冷却循环机构其中的气缸体冷却循环机构为柴油机原有的气缸体冷却循环机构，而第二冷却循环机构的冷却液与气缸体冷却循环机构共用，仅是增加了管路，这样的设置进一步降低了生产成本。

（4）本发明还设置了增压机构，能够增大进气管道与出气管道的进气量，提高空压机的压缩效率；

（5）本发明将原有柴油机的活塞顶端改装成平面结构，令活塞压缩气体时能够完全压缩，进一步提高空压机的压缩效率。

综上所述，本发明结构简单、制作成本低，后期维护方便，能够提供满足工业生产的空压机。

本发明适用于机械、治金、电子电力、医药、包装、化工、食品、采矿、纺织、交通等众多工业领域。

本发明下面将结合具体实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例另一角度的结构示意图；

图3为本发明实施例中曲轴齿轮3与凸轮轴齿轮4相连接的关系图；

图4为本发明实施例中凸轮轴的结构示意图；

图5为本发明实施例中单向阀8的拆分结构示意图；

图6是本发明实施例中凸轮轴上凸轮6的结构示意图。

图中：1、气缸体，2-1、进气管道，2-2、出气管道，3、曲轴齿轮，4、凸轮轴齿轮，5、中间齿轮，6、凸轮，6-1、圆柱，6-2、凸起，7、气体流通管道，8、单向阀，8-1、弹簧阀芯，8-2、钢珠，8-3、竖直杆，8-4、圆片平台，8-5、安装座，9、集气瓶，10-1、冷却液流入管道，10-2、冷却液流出管道，11、冷却液流通管道。

具体实施方式

实施例 基于柴油机技术改装的空压机

本实施例提供了一种基于柴油机技术改装的空压机，如图1、图2所示，所述空压机是利用现有技术中的6-135柴油机为改装标本，所述柴油机的气缸体1具有6个气缸，每个气缸内的活塞在同一曲轴的驱动下进行往复运动。由于柴油机是四冲程工作（参见背景技术的描述），而空压机只需要吸气压缩气体即可，因此，本实施例需要将柴油机的工作过程进行改进，改装成进气、压缩两个过程即可。具体为：

如图3所示，所述曲轴齿轮3与凸轮轴齿轮4的传动比设置为1:1，即将凸轮轴齿轮4的半径缩小一半，令曲轴齿轮3与凸轮轴齿轮4的大小相同，然后将原有柴油机中间齿轮5的位置进行调整，保证曲轴齿轮3、凸轮轴齿轮4分别与中间齿轮5相啮合，即曲轴仍然通过中间齿轮5驱动凸轮轴。

本实施例在设置时将原来的进气管道2-1与出气管道2-2均设置成为进气管道，即令进气管道2-1与出气管道2-2同时进气，因此需要对凸轮轴的结构进行改造，令凸轮轴同时打开进气阀门与排气阀门，如图4所示，所述同一气缸体内控制原柴油机排气门开闭的凸轮轴上的凸轮凸起6-2与控制进气门开的凸轮凸起6-2角度位于同一直线上；这样凸起能够同时作用于进气口与出气口处的阀门，这样改进后会面临一个新的问题，即原来柴油机是四个工作冲程，且曲轴齿轮3与凸轮轴齿轮4的传动比为2:1，即曲轴转动180°，凸轮轴转动90°，这样进气门与排气门的打开到关闭需要凸轮轴转过90°即可，改装后由于曲轴齿轮3与凸轮轴齿轮4的传动比发生了变换，如果还按照原来的凸轮结构，则曲轴转过90°时，凸轮轴也转过了90°，令进气门或排气门打开或关闭，而此时活塞才运动了上止点到下止点行程的一半，没有充分吸入或压缩空气，进而不能达到有效的效果。

为了克服上述的缺陷，本实施例中将凸轮轴凸起的形状也进行了改进，改进的目的为，当曲轴转动180°带动凸轮轴相应转动180°时，才能够开启或关闭进气门和排气门。由于本实施例采用的是6-135柴油机为改装标本，因此将凸轮轴原来的凸轮改为如图5所示的结构，该结构包括一体设置的两个部分，不具有凸起的部分与具有凸起的部分，不具有凸起的部分与原来凸轮不具有凸起的部分相同，都为一半径R1为20cm的圆柱6-1，然后在该圆柱6-1上一体设有一凸起6-2，该凸起6-2由一体设置的三段圆弧构成的弧形凸起，分别为两段半径R2为80cm、长度L1为9.5cm的小圆弧、一段半径R3为20cm的半圆弧，两段小圆弧分设于半圆弧的两侧，并分别连接半圆弧，两段小圆弧的未连接半圆弧的一端分别一体设于凸轮不具有凸起的部分上，连接点与凸轮轴机架的轴心之间的距离d为0.5cm。

本实施例中的柴油机的气缸体内具有6个气缸，原来6个气缸的工作为，按照1缸、5缸、3缸、2缸、4缸、6缸顺序进行工作，而改进后，1缸与6缸同时工作形成第一空压机组，2缸与5缸同时工作形成第二空压机组，3缸与4缸同时工作形成第三空压机组，即如图3所示，令控制1缸、6缸的凸轮轴的凸轮排布方向一致，控制2缸、5缸的凸轮轴的凸轮排布方向一致，控制3缸、4缸的凸轮轴的凸轮排布方向一致，且第一空压机组、第二空压机组、第三空压机组的凸轮轴的设置各相差120°。

本实施例还要对压缩后的气体进行收集，因此本实施例还设置了压缩气体收集机构，如图1、图2所示，所述压缩气体收集机构包括气体流通管道7，所述气体流通管道7的入口通过单向阀8连接气缸体1内气缸的内腔，出口连接用于收集压缩气体的气体收集器。本实施例中，以单向阀8代替原来设置的喷油嘴，所述单向阀8为压力阀，即气缸体1内压缩空气到一定的压力，单向阀8打开，令气缸体1内的压缩气体流入压缩器气体收集器（本实施例采用的为集气瓶9）。

本实施例中单向阀8的结构如图6所示，包括受压变形的弹簧阀芯8-1，所述弹簧阀芯8-1为现有技术中的压簧，弹簧阀芯8-1的一端顶置于一钢珠8-2上，所述钢珠8-2的直径大于气体流通管道7出口的直径，还包括一支架，所述支架如图4所示为一竖直杆8-3，在竖直杆8-3的上下两端分别设有圆片平台8-4，所述弹簧阀芯8-1未设置钢珠8-2的一端顶置于支架底端的圆片平台8-4上，而支架的顶端顶置于一高度可调的安装座8-5上，安装座8-5顶端设有螺纹连接的调节柱，通过螺纹拧紧或松开调节柱能够改变对竖直杆8-3的压力，进而改变弹簧阀芯8-1的预紧力，令本实施例的压力阀的打开压力可调。

本实施例改装成为了空压机，收集的气体时高温、高压的气体，因此需要对产生的气体进行冷却处理，本实施例中设置了两组冷却循环机构，一组冷却循环机构为柴油机原有的气缸体冷却循环机构，仍然为气缸体进行冷却；另一组冷却循环机构为用于对压缩气体进行冷却循环的第二冷却循环机构，所述第二冷却循环机构包括冷却液流入管道10-1、与冷却液流出管道10-2，所述冷却液流入管道10-1的入口连接气缸体1冷却循环机构中水泵的出水口，出口通过压缩气体收集机构后连接冷却液流出管道10-2的入口，冷却液流出管道10-2的出口连接气缸体冷却循环机构的水箱。本实施例为了方便，所述气体流通管道7设置为双壁管的结构，即在气体流通管道7外套装有冷却液流通管道11，用于冷却液的流通，所述冷却液流通管道10-1的入口连接冷却液流入管道11的出口，冷却液流通管道11的出口连接冷却液流出管道10-2的入口。

此外，为了完善本实施例，还设置了增压机构，所述增压机构的出气口分别连接柴油机原有的进气管道与出气管道的自由端口。本实施的增压机构采用现有技术中的风机，所述风机的出口连接通风总管道的入口，通风总管道的出口分别通过第一管道与第二管道连接进气管道2-1的入口与出气管道2-2的入口；同时，本实施例为了安全考虑，还设置了压力表，时刻检测压缩气体的压力，保证各个零部件能够承受住压缩气体的压力，所述压力表设于集气瓶9上，其信号输入端检测集气瓶9内收集到的气体压力。

本实施例中的空压机工作时通过外接的柴油机驱动其运转，由于改装后的空压机本身就具有输入、输出端，因此风机也可以通过外接的柴油机进行驱动。

具体工作时，曲轴转动带动活塞由上止点开始向向下止点运动，同时曲轴带动凸轮轴同时打开进气门与排气门，令进气管道2-1与排气管道2-2同时吸入空气，当活塞运动到下止点时，曲轴转动180°，凸轮轴也转过180°，会同时关闭进气门排气门，然后曲轴继续转动，令活塞由下止点向上止点运动，压缩空气，空气压缩到一定的压力会打开单向阀8，通过气体流通管道7流入集气瓶9中，同时冷却循环机构对气缸体与气体收集机构进行冷却，活塞运行到上止点后，再次向下止点运行时，凸轮轴再次驱动进气门与出气门打开，重复上述过程。

Claims (10)

1.一种基于柴油机技术改装的空压机，由柴油机改装而来，包括气缸体，气缸体内设有至少一个用于压缩气体的气缸，在气缸体上分别设有进气管道与出气管道， 所述进气管道内设有通过凸轮轴控制开闭的进气门，出气管道内设有通过凸轮轴控制开闭的排气门，在气缸体内设于通过曲轴驱动的活塞，所述曲轴齿轮通过中间齿轮与凸轮轴齿轮相啮合，其特征在于：所述曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的传动比为1:1；所述同一气缸体内控制原柴油机排气门开闭的凸轮轴上的凸轮凸起与控制进气门开的凸轮凸起角度位于同一直线上；

还包括压缩气体收集机构，所述气缸体上以单向阀代替喷油嘴连接气缸体内腔与气体收集机构。

2.根据权利要求1所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述凸轮轴上控制各单缸中的进气门与排气门开闭的凸轮为圆弧形凸起，所述凸轮轴在曲轴的带动下转动180°时凸轮同时打开或关闭同一气缸的进气门与排气门。

3.根据权利要求2所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述由柴油机进行改装的空压机具有多缸功效，以六个气缸为基础理论，第一气缸与第六气缸形成第一压缩组，第二气缸与第五气缸形成第二压缩组，第三气缸与第四气缸形成第三压缩组，所述第一压缩组、第二压缩组、第三空压缩组的凸轮轴角度各相差120°。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述空压机设有两组冷却循环机构，一组冷却循环机构为柴油机原有的气缸体冷却循环机构，另一组冷却循环机构为用于对进入气体流通管道中的压缩气体进行冷却循环的第二冷却循环机构，所述第二冷却循环机构包括冷却液流入管道、与冷却液流出管道；所述冷却液流入管道的入口连接气缸体冷却循环机构中水泵的出水口，出口通过压缩气体收集机构后连接冷却液流出管道的入口，冷却液流出管道的出口连接气缸体冷却循环机构的水箱。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：它还包括增压机构，所述增压机构的出气口分别连接柴油机原有的进气管道与出气管道的自由端口。

6.根据权利要求4所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：它还包括增压机构，所述增压机构的出气口分别连接柴油机原有的进气管道与出气管道的自由端口。

7.根据权利要求6所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述压缩气体收集机构包括气体流通管道，所述气体流通管道的入口通过单向阀连接气缸的内腔，出口连接用于收集压缩气体的气体收集器；气体流通管道和冷却液流通管道为内外套双壁管道，内孔为气体流通管道，外套管道为冷却液流通管道；所述冷却液流通管道的入口连接冷却液流入管道的出口，冷却液流通管道的出口连接冷却液流出管道的入口。

8.根据权利要求1、2、3、6、7中任意一项所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述活塞的顶端为平面结构。

9.根据权利要求4所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述活塞的顶端为平面结构。

10.根据权利要求5所述的基于柴油机技术改装的空压机，其特征在于：所述活塞的顶端为平面结构。