CN109707594A - 一种新型无油活塞式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型无油活塞式空气压缩机，它包括高效电机（1）、箱体（4）、缸盖（5）、双级活塞（6）、前端盖（24）、曲轴（28），所述高效电机（1）提供动力源，所述曲轴（28）设置于箱体（4）内部，所述高效电机（1）内置弹性联轴器直联驱动曲轴（28），所述曲轴（28）前、后对置偏心曲柄上设置有连杆活塞组件（2）。本发明的新型无油活塞式空气压缩机采用低行程双曲柄传动结构，并辅以集成式内通气双级双作用活塞，提升排气压力，减小活塞作用力；双缸双作用活塞使得电机扭力输出均衡，高效节能，并极大的降低运行振动；箱体双缸内双级活塞及内气道集成阀片布置设计，使得机组运行噪音大大降低。

Description

一种新型无油活塞式空气压缩机

技术领域

本发明涉及汽车空气压缩设备技术领域，具体涉及一种新型的车用电驱动无油活塞式空气压缩机。

背景技术

汽车空气压缩机主要用于汽车制动技术、悬挂系统、车门开启关闭及辅助用气动装置提供必要气源。目前车用空气压缩机主要有滑片式、螺杆式、涡旋式、活塞式空气压缩机等，普遍工作压力过低，常用压缩机大多为有油空压机，而无油活塞式相较于无油涡旋、螺杆等回转类压缩机存在先天性弱势：噪音、震动、功耗、体积相对较大，随着新能源电动车快速发展，对车用空气压缩机NVH等方面提出了更高的需求。

在现有技术中，公开号为CN208236606U的中国实用新型专利公开了一种活塞式无油润滑空气压缩机，其曲轴箱一侧外壁上固定有电机箱，电机箱远离曲轴箱一侧内壁上固定有第一电机，第一电机输出轴连接有水平设置的第一转轴，第一转轴远离第一电机的一端穿过曲轴箱的外壁转动连接在曲轴箱的一侧内壁上，第一转轴的中间位置设有倒U形曲轴，曲轴顶端中间位置转动连接有垂直设置的活塞杆，曲轴箱顶端中间位置固定有气缸，气缸与曲轴箱相互连通，活塞杆顶端固定有水平设置的活塞，该结构的往复活塞式全无油润滑空压机能有效降低气缸温度，冷却效果好，但在部件装配、压缩效率、减振等方面需要改进。公开号为CN107917059A的中国发明专利申请提供了一种无油活塞式空气压缩机，它主要包括电机、电机主轴、曲轴箱、飞轮轴和连杆，曲轴箱和活塞缸，曲轴箱的两侧水平对置有两个活塞缸，两活塞缸的外侧均装有排气阀板，电机通过螺栓固定在曲轴箱的尾部，电机主轴直联驱动飞轮轴旋转，飞轮轴通过一承载支承轴承安放于曲轴箱内，该结构的空压机由于电机前端轴承负荷小，能够降低噪音，但排气压力、功耗、体积等方面不能满足使用需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种新型无油活塞式空气压缩机。本发明的新型无油活塞式空气压缩机采用低行程双曲柄传动结构，并辅以集成式内通气双作用双级活塞，提升排气压力，减小活塞作用力；双缸双作用活塞使得电机扭力输出均衡，高效节能，并极大的降低运行振动；箱体双缸内双级活塞及内气道集成阀片布置设计，使得机组运行噪音大大降低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明的新型无油活塞式空气压缩机，包括高效电机、箱体、缸盖、双级活塞、前端盖、曲轴，所述高效电机提供动力源，所述曲轴设置于箱体内部；所述高效电机内置弹性联轴器直联驱动曲轴；所述曲轴前、后对置偏心曲柄上设置有连杆活塞组件，并放置于箱体缸孔内。

优选的是，所述双级活塞为内通气双级压缩双作用活塞。

在上述任一技术方案中优选的是，所述连杆活塞组件采用分体式，其小端内部安放有滚动轴承，两侧为防护油封一，通过活塞销与双级活塞连接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述活塞销两侧设置孔用挡圈，环侧可设置减震隔热套。

在上述任一技术方案中优选的是，所述活塞销的开孔槽内填充有润滑油脂，并通过紧盯螺钉密封。

在上述任一技术方案中优选的是，所述双级活塞端面进气道上通过一翻边螺栓固定有一级进气阀片Ⅰ。

在上述任一技术方案中优选的是，所述双级活塞内部多条二级进气道上通过阀板固定有集成了一级排气和二级进气功能为一体的阀片Ⅱ。

在上述任一技术方案中优选的是，所述双级活塞端面至下环侧依次布置有低压级辅助支撑导向环、起一级及二级压缩密封双作用的活塞环Ⅰ、高压活塞环Ⅱ、高压级支撑导向环。

在上述任一技术方案中优选的是，所述曲轴前、后两缸内双级活塞上均布置有一级进气阀片Ⅰ。

在上述任一技术方案中优选的是，所述高效电机设置有联轴器从动端、弹性体和内置联轴器主动端；高效电机主轴通锥孔配合内置联轴器主动端，带动弹性体柔性传动至联轴器从动端，其通过锥孔配合及螺栓固定于曲轴后侧。

在上述任一技术方案中优选的是，所述曲轴的两平衡块外侧轴颈上均布置有免维护轴承三。

在上述任一技术方案中优选的是，所述曲轴的前、后对置偏心曲柄上均安放有免维护轴承二以连接连杆活塞组件。

在上述任一技术方案中优选的是，由双级活塞端面、箱体缸孔、缸盖构成的缸体的缸壁下侧排气孔上设有多个高压排气阀，其阀片为环状阀、网状阀、舌簧阀或板状阀，其阀片外侧上布置有多孔消声稳流限程板。

在上述任一技术方案中优选的是，由双级活塞端面、箱体缸孔、缸盖构成的缸体还设置有用于排出高压气体的排气接头和用于密封散热的盖板。

在上述任一技术方案中优选的是，所述曲轴还设置有磁力联轴器从动端、 离心风扇和磁力联轴器主动端，磁力联轴器主动端固定于曲轴前侧，离心风扇固定于磁力联轴器从动端上，磁力联轴器从动端通过免维护轴承一固定于前端盖上。

在上述任一技术方案中优选的是，所述免维护轴承一外侧依次布置有挡圈及防护油封二。

在上述任一技术方案中优选的是，所述离心风扇外侧设置有导流罩。

在上述任一技术方案中优选的是，所述箱体两侧还布置有进气接头。

在上述任一技术方案中优选的是，所述新型无油活塞式空气压缩机还设置有支架和橡胶减振垫。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益效果：

采用低行程双曲柄传动结构，并辅以集成式双级双作用活塞，提升排气压力，减小活塞作用力；双缸双作用活塞使得电机扭力输出均衡，高效节能，并极大的降低运行振动；箱体双缸内双级活塞及内气道集成阀片布置设计，使得机组运行噪音大大降低。

此外，本发明的新型无油活塞式空气压缩机还具有体积小、重量轻、高防护IP68等级、自带冷却、无油压缩气源清洁等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为按照本发明的新型无油活塞式空气压缩机的一优选实施例的结构主视图；

图2为图1所示新型无油活塞式空气压缩机的A-A方向结构示意图。

附图标记：

1、高效电机，2、活塞连杆组件，3、活塞销，4、箱体，5、缸盖，6、双级活塞，7、高压级支撑导向环，8、高压活塞环Ⅱ，9、一级进气阀片Ⅰ，10、翻边螺栓，11、阀板，12、阀片Ⅱ，13、低压级辅助支撑导向环，14、活塞环Ⅰ，15、滚动轴承，16、导流罩，17、紧盯螺钉，18、孔用挡圈，19、防护油封一，20、防护油封二，21、磁力联轴器从动端，22、离心风扇，23、免维护轴承一，24、前端盖，25、磁力联轴器主动端，26、免维护轴承二，27、免维护轴承三，28、曲轴，29、联轴器从动端，30、弹性体，31、内置联轴器主动端，32、支架，33、橡胶减振垫，34、高压排气阀，35、盖板，36、进气接头，37、排气接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了克服汽车空气压缩设备存在的普遍工作压力过低，常用压缩机大多为有油空压机，而无油活塞式相较于无油涡旋、螺杆等回转类压缩机存在噪音、震动、功耗、体积相对较大等先天性弱势等技术缺陷问题，本发明实施例提出一种新型的车用电驱动无油活塞式空气压缩机。

本实施例所述的新型无油活塞式空气压缩机，如图1和图2所示，其包括高效电机1、箱体4、缸盖5、双级活塞6、前端盖24和曲轴28；高效电机1用于为本设备提供动力源，曲轴28设置于箱体4内部；高效电机1内置弹性联轴器直联驱动曲轴28；曲轴28前、后对置偏心曲柄上设置有连杆活塞组件2，并放置于箱体4缸孔内。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其双级活塞6为内通气双级压缩双作用活塞。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其连杆活塞组件2采用分体式；连杆活塞组件2小端内部安放有滚动轴承15，两侧为防护油封一19，通过活塞销3与双级活塞6连接。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其活塞销3两侧设置孔用挡圈18，环侧可设置减震隔热套。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其活塞销3的开孔槽内填充有润滑油脂，并通过紧盯螺钉17密封。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其双级活塞6端面进气道上通过一翻边螺栓10固定有一级进气阀片Ⅰ9。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其双级活塞6内部多条二级进气道上通过阀板11固定有集成了一级排气和二级进气功能为一体的阀片Ⅱ12。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其双级活塞6端面至下环侧依次布置有低压级辅助支撑导向环13、起一级及二级压缩密封双作用的活塞环Ⅰ14、高压活塞环Ⅱ8、高压级支撑导向环7。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其曲轴28前、后两缸内双级活塞6上均布置有一级进气阀片Ⅰ9。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其高效电机1设置有联轴器从动端29、弹性体30和内置联轴器主动端31；高效电机1主轴通锥孔配合内置联轴器主动端31，带动弹性体30柔性传动至联轴器从动端29，其通过锥孔配合及螺栓固定于曲轴28后侧。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其曲轴28的两平衡块外侧轴颈上均布置有免维护轴承三27。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其曲轴28的前、后对置偏心曲柄上均安放有免维护轴承二26以连接连杆活塞组件2。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，由双级活塞6端面、箱体4缸孔、缸盖5构成的缸体的缸壁下侧排气孔上设有多个高压排气阀34，其阀片为环状阀、网状阀、舌簧阀或板状阀，其阀片外侧上布置有多孔消声稳流限程板。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，由双级活塞6端面、箱体4缸孔、缸盖5构成的缸体还设置有用于排出高压气体的排气接头37和用于密封散热的盖板35。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其曲轴28还设置有磁力联轴器从动端21、 离心风扇22和磁力联轴器主动端25；磁力联轴器主动端25固定于曲轴28前侧，离心风扇22固定于磁力联轴器从动端21上，磁力联轴器从动端21通过免维护轴承一23固定于前端盖24上。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其免维护轴承一23的外侧依次布置有挡圈及防护油封二20。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其离心风扇22外侧设置有导流罩16。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其箱体4两侧还布置有进气接头36。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机还设置有支架32和橡胶减振垫33。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机还可采用卧式布局进一步降低高度，也可以采用增加多组缸头设计来提升排量，可为水平对置、V型、双头立式结构。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机还可以采用外置隔音罩辅以内部水冷结构，进一步降低噪音。

以下结合图1和图2进一步说明本实施例的新型无油活塞式空气压缩机的工作原理和工作过程。

如图1所示，本实施例的新型无油活塞式空气压缩机首创集成式双作用两级压缩活塞，并辅以双曲柄内双支撑曲轴传动，采用复合聚四氟乙烯等自润滑材料活塞环导向环，实现无油润滑压缩。由高效电机1供动力源，直联弹性联轴器驱动曲轴28，安放于曲轴28前、后偏心曲柄处活塞连杆组件2便做上下往复运动，其中前、后两缸内活塞上均布置有一级进气阀片Ⅰ9。本实施例采用集一级排气和二级进气功能为一体的阀片Ⅱ12，当前侧缸内活塞从上止点向下止点运动时，阀片Ⅱ12关闭，由双级活塞6端面、箱体4缸孔、缸盖5所构成的容积逐渐增大产生负压，此时一级进气阀片Ⅰ9开启，气体便从双级活塞6下方气道吸入缸内，同时由双级活塞6下侧所构成的缸内容积逐渐减小，气体被压缩，气压升高直至推动二级排气阀片Ⅲ排出，此时完成气体第二次压缩；与此同时，后缸内双级活塞6则从下止点向上止点运动，一级进气阀片Ⅰ9关闭，由双级活塞6上方所构成的缸内容积逐渐减小，气体被压缩，气压升高推动阀片Ⅱ12开启，同时由此双级活塞6下侧所构成的缸内容积逐渐增大，产生负压，经一级压缩后的气体便进入双级活塞6下侧缸内，此时完成气体第一次压缩。当前侧缸内双级活塞6从下止点向上止点运动时，一级进气阀片Ⅰ9关闭，此时由双级活塞6上方所构成的缸内容积减小，气体被压缩，气压升高推动阀片Ⅱ12开启，同时由此双级活塞6下侧所构成的缸内容积逐渐增大，产生负压，经一次压缩后的气体便进入双级活塞6下侧缸内；与此同时，后侧缸内双级活塞6则从上止点向下止点运动，此时阀片Ⅱ12关闭，由双级活塞6上方所构成的缸内容积逐渐增大产生负压，一级进气阀片Ⅰ9开启，气体便从双级活塞6下方气道吸入双级活塞6上侧缸内，同时由双级活塞6下侧所构成的缸内容积逐渐减小，气体被压缩，气压升高直至推动二级排气阀片Ⅲ排出，完成气体第二次压缩；电机旋转一周，前、后两侧缸内双级活塞6交替往复运动一次，每缸气体被压缩两次，上述过程反复出现气体被源源不断被压缩排出。曲轴28前侧还通过磁力联轴器带动离心风扇22旋转产生风力，经导流罩16对缸头进行降温冷却，通过磁力传动与箱内完全隔离，整机达IP68防护等级。

如图1和图2所示的本实施例可以采用立式布局，也可采用卧式布局。高效电机1主轴通锥孔配合内置联轴器主动端31，带动弹性体30柔性传动至联轴器从动端29，其通过锥孔配合及螺栓固定于曲轴28后侧；曲轴28两平衡块外侧轴颈上均布置有承载用免维护轴承三27，曲轴28并通过此轴承安放于箱体4内部，曲轴28前后对置偏心曲柄上均安放免维护轴承二26连接有活塞连杆组件2，此活塞连杆组件2也可以采用分体式，其中活塞连杆组件2小端内部安放有滚动轴承15，两侧为防护油封一19，通过活塞销3与双级活塞6连接，活塞销3两侧为孔用挡圈18，活塞销3开孔槽内填充有润滑油脂，并通过紧盯螺钉17密封；双级活塞6端面进气道上通过一翻边螺栓10固定有一级进气阀片Ⅰ9，双级活塞6内部多条二级进气道上通过阀板11固定有集成一级排气和二级进气功能为一体的阀片Ⅱ12，双级活塞6端面至下环侧依次布置有低压级辅助支撑导向环13、起一级及二级压缩密封的双作用活塞环Ⅰ14、高压活塞环Ⅱ8、高压级支撑导向环7；缸壁下侧排气孔上设有多个高压排气阀34，其中阀片可以为环状阀、网状阀、舌簧阀、板状阀等，阀片外侧上布置有多孔消声稳流限程版；两侧各排气阀通过内部气道相导通，高压气体从排气接头37排出，另一侧通过盖板35密封散热，也可以布置安全阀。

曲轴28的前侧还固定有磁力联轴器主动端25，离心风扇22固定于磁力联轴器从动端21上，磁力联轴器从动端21通过免维护轴承一23 固定于前端盖24上，轴承外侧依次布置挡圈及防护油封二20；离心风扇22外侧为导流罩16，工作时，曲,28通过磁力联轴器带动力离心风扇22旋转，气流从导流罩16前侧开孔处吸入，上侧吹出经导流罩16对缸头进行冷却。此外，箱体4两侧还布置有进气接头36，整机通过支架32安放于橡胶减振垫33上。

本实施例的新型无油活塞式空气压缩机，其磁力传动目的：一是保证与曲轴箱内部完全隔离达IP68防护等级，解决了传统轴伸风扇采用油封防护，空压机工作时内部产生反冲气流、负压，密封性能不佳，及后期橡胶件年久老化密封性能下降且易失效；二是具备轴向径向补偿能力，避免零部件加工和装配误差造成不同心问题传动损伤；三是起保护作用，一旦风扇卡死，切断与主轴传动，避免机器内部损坏。磁力传动实施方式：磁力联轴器主动端25一侧偏心曲柄处通过螺栓固定于曲轴28曲柄上，磁力联轴器主动端25内壁上布置有永磁铁，相邻的两块磁铁呈相反布置，磁力联轴器从动端21外圆上同样布置有相邻两块磁极相反的永磁铁，在静止时主、从动端磁铁南北极相互吸引，磁场是完全对称的，当主动端转动时，磁场产生偏转，产生的磁力带动从动端旋转，从动端通过一免维护轴承固定在前端盖24上，起到隔离罩作用，保证与箱体4内部完全隔离，此外轴承外侧还布置有油封初步隔离粉尘保护轴承，轴流风扇通过螺栓固定于从动端上也可采用过盈压装、键、销等连接。

本实施例的这种新型无油活塞式空气压缩机采用低行程双曲柄传动结构，并辅以集成式双级双作用活塞，提升排气压力，减小活塞作用力；双缸双作用活塞使得电机扭力输出均衡，高效节能，并极大的降低运行振动；箱体双缸内双级活塞及内气道集成阀片布置设计，使得机组运行噪音大大降低。此外，本实施例的这种车用电驱动无油活塞式空气压缩机还具有体积小、重量轻、高防护IP68等级、自带冷却、无油压缩气源清洁等优点。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型无油活塞式空气压缩机，包括高效电机（1）、箱体（4）、缸盖（5）、双级活塞（6）、前端盖（24）、曲轴（28），所述高效电机（1）提供动力源，所述曲轴（28）设置于箱体（4）内部，其特征在于：所述高效电机（1）内置弹性联轴器直联驱动曲轴（28）；所述曲轴（28）前、后对置偏心曲柄上设置有连杆活塞组件（2），并放置于箱体（4）缸孔内。

2.如权利要求1所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述双级活塞（6）为内通气双级压缩双作用活塞。

3.如权利要求1所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述连杆活塞组件（2）采用分体式，其小端内部安放有滚动轴承（15），两侧为防护油封一（19），通过活塞销（3）与双级活塞（6）连接。

4.如权利要求3所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞销（3）两侧设置孔用挡圈（18），环侧设置减震隔热套。

5.如权利要求3所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述活塞销（3）的开孔槽内填充有润滑油脂，并通过紧盯螺钉（17）密封。

6.如权利要求3所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述双级活塞（6）端面进气道上通过一翻边螺栓（10）固定有一级进气阀片Ⅰ（9）。

7.如权利要求3所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述双级活塞（6）内部多条二级进气道上通过阀板（11）固定有集成了一级排气和二级进气功能为一体的阀片Ⅱ（12）。

8.如权利要求3所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述双级活塞（6）端面至下环侧依次布置有低压级辅助支撑导向环（13）、起一级及二级压缩密封双作用的活塞环Ⅰ（14）、高压活塞环Ⅱ（8）、高压级支撑导向环（7）。

9.如权利要求1所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述曲轴（28）前、后两缸内双级活塞（6）上均布置有一级进气阀片Ⅰ（9）。

10.如权利要求1所述的新型无油活塞式空气压缩机，其特征在于：所述高效电机（1）设置有联轴器从动端（29）、弹性体（30）和内置联轴器主动端（31）；高效电机（1）主轴通锥孔配合内置联轴器主动端（31），带动弹性体（30）柔性传动至联轴器从动端（29），其通过锥孔配合及螺栓固定于曲轴（28）后侧。