CN110219793B - 一种二级压缩的无油活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二级压缩的无油活塞式压缩机，包括安装座，固定在安装座上的曲轴箱体，固定在安装座上且位于曲轴箱体一侧的电机，固定连接在电机动力轴上且位于曲轴箱体内的曲轴，分别固定在曲轴箱体上的一级缸筒和二级缸筒，分别通过连杆转动连接在曲轴上的一级活塞和二级活塞，分别密封盖合在一级缸筒和二级缸筒上端的一级缸盖和二级缸盖，以及布置在安装座上的气体管路。本发明气体管路设计合理，级间冷却效果好；采用二级压缩，减小空压机结构件的受力，延长空压机使用寿命，二级递进式压缩减小单级压缩功率，并设置级间冷却结构进行冷却，降低空压机压缩空气产生的热量。

Description

一种二级压缩的无油活塞式压缩机

技术领域

本发明涉及一种二级压缩的无油活塞式压缩机，属于压缩机设备技术领域。

背景技术

空压机，即空气压缩机，空气压缩机是一种用以压缩气体的设备。空气压缩机分速度型和容积型两大类，容积式空压机包括往复式（如：活塞式）、回转式（如滑片式、螺杆式、转子式）。大多数空气压缩机是往复活塞式，旋转叶片（滑片）或旋转螺杆。活塞式压缩机是容积式压缩机，其压缩元件是一个活塞，在活塞式空气压缩机气缸内做往复运动。按润滑方式又可分为有油润滑空压机和无油润滑空压机。

在现有新能源领域中用到的有油活塞式空压机主要是一级（压缩）空压机，一级（压缩）空压机机内面积大，在达到所需压缩气体压强时，不仅工作行程长，而且空压机内压力高，从而出现下述问题：

1、空压机的受力与工作压力、活塞的直径成正比，空压机增加气量或者增加工作压力，都会使结构件的受力成比例增长，轴承，轴瓦等结构件超过所承受力的范围后会减少机器的寿命，或者同样规格的空压机为增加强度而大量增重。

2、一级压缩空压机在压缩空气时，会产生热量，压比越大，产生的热量越多，排气温度就越高。高温下会加剧活塞环、活塞的磨损，减少整机寿命。

针对上述问题，新能源大巴领域二级空压机的应用越来越广泛，二级压缩可以达到较大压比，更能适应该领域的发展。二级压缩就是把一级压缩腔和二级压缩腔串联在一起，对空气逐级加压最终达到所需要的压力。自然空气通过空气过滤器进入第一级压缩腔，将气体压缩至级间压力，通过一定的降温措施后，该部分压缩气体进入第二级压缩腔，进行二次压缩，被压缩到最终排气压力，完成整个压缩过程。（多）二级压缩的优势在于：1.省功，由于存在级间冷却，降低了气体温度，使被压缩的气体体积缩小，减少了下一级的压缩功；2.降低排气温度，由于各种压缩机的排气温度是受限制的，而排气温度和压比的（1-n）/n方成正比，因此限制各级压比可以限制排气温度。3.一级压缩时，压比达到一定的数值后容积效率会降为0，因此通过二级压缩可以提高压缩机的容积效率。4.均匀以及降低气体作用力，将较高的压比分为二级压缩（等压比）后能够降低气体作用力为一级压缩的50%。）

但是现有的二级空压机还存在以下问题：多采用油冷却结构，油路结构复杂，需要零部件精度高，生产造价高、维修也不方便；而采用风冷的结构冷却效果差，大多对级间压缩气没有设置合理的冷却结构，造成级间冷却效果差的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通过级间冷却管自由散热，有效降低级间压缩气温度的二级压缩的无油活塞式压缩机。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种二级压缩的无油活塞式压缩机，包括安装座，固定在安装座上的电机，固定在电机上且位于电机两侧的曲轴箱体，固定连接在电机动力轴上且位于曲轴箱体内的曲轴，分别固定在曲轴箱体上的一级缸筒和二级缸筒，分别通过连杆转动连接在曲轴上的一级活塞和二级活塞，分别密封盖合在一级缸筒和二级缸筒上端的一级缸盖和二级缸盖，以及布置在安装座上的气体管路；所述一级活塞在一级缸筒内往复运动对气体进行一级压缩，所述二级活塞在二级缸筒内往复运动对气体进行二级压缩。

作为本发明的进一步改进，所述一级缸筒与一级缸盖之间设置有供一级压缩气体排气的一级阀板，所述二级缸筒与二级缸盖之间设置有供二级压缩气体排气的二级阀板。

作为本发明的进一步改进，所述曲轴箱体端口固定连接曲轴箱盖，曲轴箱体内部形成密封空间；

所述一级活塞上设置有供曲轴箱体内气体进入一级缸筒的气体进气阀，所述二级活塞上设置有供一级压缩气体进入二级缸筒的一级压缩气体进气阀。

作为本发明的进一步改进，所述曲轴箱体外侧固定连接有导风罩。

作为本发明的进一步改进，所述气体管路包括固定安装在安装座上且位于曲轴箱体一侧的三通件，固定安装在安装座上且位于曲轴箱体另一侧的分流部件，连接在三通件两个端口上的两条进气管，两端分别连接一级缸盖的一级压缩气体排气口与分流部件之间的级间冷却管路a，两端分别连接分流部件与二级缸筒之间的级间冷却管c，以及连接在二级缸筒排气口上的排气管。

作为本发明的进一步改进，所述三通件的上端口为进气口，所述进气管的另一端连通曲轴箱体内的密封空间。

作为本发明的进一步改进，所述分流部件包括底部固定连接在安装座上的分流体、位于分流体内部的空腔、固定在空腔内将空腔分隔为上部的排气腔室和下部的分流腔室的分隔板、开设在分流腔室侧部用来连通级间冷却管路的分流通孔、开设在排气腔室侧部用来连通排气管的排气通孔以及开设在排气腔室上端的排气口。

作为本发明的进一步改进，所述一级缸筒的数量为两个，分别为一级压缩气缸a和一级压缩气缸b；

所述二级缸筒的数量为两个，分别为二级压缩气缸c和二级压缩气缸d；

两个所述一级缸筒与两个所述二级缸筒分别位于曲轴箱体的两侧。

作为本发明的进一步改进，两条进气管分别包括连通在三通件一个端口与一级压缩气缸a进气口之间的第一进气支管，以及连通在三通件另一个端口与一级压缩气缸b进气口之间的第二进气支管；

所述级间冷却管路a连通在分流腔室与一级压缩气缸a排气口之间，所述级间冷却管c连通在分流腔室与二级压缩气缸c进气口之间；

所述分流腔室与一级压缩气缸b排气口之间连接有级间冷却管路b，所述分流腔室与二级压缩气缸d进气口之间连接有级间冷却管路d。

作为本发明的进一步改进，所述二级压缩气缸c排气口和二级压缩气缸d排气口通过两根排气管连通排气腔室。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

本发明气体管路设计合理，级间冷却效果好；采用二级压缩，减小空压机结构件的受力，延长空压机使用寿命，二级递进式压缩减小单级压缩功率，并设置级间冷却结构进行冷却，降低空压机排气温度；本机工作时清洁的空气首先通过进气管进入两侧密封的曲轴箱体，气体通过设置在活塞顶部的进气阀进入一级压缩腔，气体经过一级压缩后进入级间冷却管路，级间冷却管路盘绕设置在机体外侧，一级压缩气体在通过级间冷却管路过程中，一级压缩气体的热量自然散热到空气中，从而降低一级压缩气体的温度，实现级间冷却，然后进入二级压缩腔，经过二级压缩后通过排气管路排出。整机安装在底座上，该底座同时安装有风扇和减震器，风扇用于对缸筒缸盖的冷却，减震器用于减震降噪。

附图说明

附图1为本发明一方向的轴测结构示意图；

附图2为本发明另一方向的轴测结构示意图；

附图3为本发明动力机构的结构示意图；

附图4为附图3的A向剖视结构示意图；

附图5为本发明分流部件的内部结构示意图；

附图6为本发明气体流向示意框图。

在附图中：

1安装座、2曲轴箱体、3曲轴箱盖、4导风罩、5曲轴、6电机、7风扇、8连杆、9二级活塞、10二级缸筒、11二级阀体、12二级缸盖、13一级活塞、14一级缸筒、15一级阀板、16一级缸盖、17进气口、181第一进气支管、182第二进气直管、19级间冷却管a、20级间冷却管c、21排气管、22排气口、23分流部件、24分隔板、25固定底座、26三通件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步详细的叙述。

如附图1-6所示，一种二级压缩的无油活塞式压缩机，包括安装座1，固定在安装座1上的电机6，固定在电机6上且位于电机6两侧的曲轴箱体2，固定连接在电机6动力轴上且位于曲轴箱体2内的曲轴5，分别固定在曲轴箱体2上的一级缸筒14和二级缸筒10，分别通过连杆8转动连接在曲轴5上的一级活塞13和二级活塞9，分别密封盖合在一级缸筒14和二级缸筒10上端的一级缸盖16和二级缸盖12，以及布置在安装座1上的气体管路；所述一级活塞13在一级缸筒14内往复运动对气体进行一级压缩，所述二级活塞9在二级缸筒10内往复运动对气体进行二级压缩。

所述一级缸筒14与一级缸盖16之间设置有供一级压缩气体排气的一级阀板15，所述二级缸筒10与二级缸盖12之间设置有供二级压缩气体排气的二级阀板11。

所述曲轴箱体2端口固定连接曲轴箱盖3，曲轴箱体3内部形成密封空间；

所述一级活塞13上设置有供曲轴箱体2内气体进入一级缸筒14的气体进气阀，所述二级活塞9上设置有供一级压缩气体进入二级缸筒10的一级压缩气体进气阀。

所述曲轴箱体2外侧固定连接有导风罩4。

所述气体管路包括固定安装在安装座1上且位于曲轴箱体2一侧的三通件26，固定安装在安装座1上且位于曲轴箱体2另一侧的分流部件23，连接在三通件26两个端口上的两条进气管18，两端分别连接一级缸盖16的一级压缩气体排气口与分流部件23之间的级间冷却管路a19，两端分别连接分流部件23与二级缸筒10之间的级间冷却管c20，以及连接在二级缸筒10排气口上的排气管21。

所述三通件26的上端口为进气口17，所述进气管18的另一端连通曲轴箱体2内的密封空间。

所述分流部件23包括底部固定连接在安装座1上的分流体25、位于分流体25内部的空腔、固定在空腔内将空腔分隔为上部的排气腔室和下部的分流腔室的分隔板24、开设在分流腔室侧部用来连通级间冷却管路的分流通孔、开设在排气腔室侧部用来连通排气管21的排气通孔以及开设在排气腔室上端的排气口22。

分流部件将级间冷却管路和排气口集成设计，从而使设备整体结构紧凑，减少管路排布相互干涉的问题，管路布置更加整齐简明，便于识别和检修操作。

所述一级缸筒14的数量为两个，分别为一级压缩气缸a和一级压缩气缸b；

所述二级缸筒10的数量为两个，分别为二级压缩气缸c和二级压缩气缸d；

两个所述一级缸筒14与两个所述二级缸筒10分别位于曲轴箱体2的两侧。

两条进气管18分别包括连通在三通件26一个端口与一级压缩气缸a进气口之间的第一进气支管，一级连通在三通件26另一个端口与一级压缩气缸b进气口之间的第二进气支管；

所述级间冷却管路a19连通在分流腔室与一级压缩气缸a排气口之间，所述级间冷却管c20连通在分流腔室与二级压缩气缸c进气口之间；

所述分流腔室与一级压缩气缸b排气口之间连接有级间冷却管路b，所述分流腔室与二级压缩气缸d进气口之间连接有级间冷却管路d。

所述二级压缩气缸c排气口和二级压缩气缸d排气口通过两根排气管21连通排气腔室。

本发明的工作过程如下：

电机6启动后带动曲轴5旋转，通过连杆8的传动，一、二级活塞做往复运动，由缸筒内壁、阀板和活塞顶面所构成的工作容积会发生周期性变化，一、二级活塞从缸盖侧开始运动时，缸筒内的工作容积逐渐增大，这时，容积增大一侧因气压减小通过气阀吸进气体，气体即沿着进气管推开进气阀而进入缸筒，直到工作容积变到最大时为止，进气阀关闭；活塞反向运动时，缸筒内工作容积缩小，气体压力升高，当缸筒内压力达到并略高于排气压力时，排气阀打开，气体排出，直到活塞运动到极限位置为止，排气阀关闭。

本发明进行气体压缩时气体流向过程如下：

本机工作时清洁的空气自进气口17进入三通件26，通过连接在三通件26两个端口上的第一进气支管和第二进气支管进入两侧密封的曲轴箱体2内，而后在一级压缩气缸a和一级压缩气缸b内各自对应的一级活塞13从一级缸盖侧开始运动时，气体从一级活塞13顶部的进气阀进入一级压缩气缸a和一级压缩气缸b内的一级压缩腔；经过一级压缩气缸a和一级压缩气缸b一级压缩后的气体分别通过级间冷却管a和级间冷却管b汇流到分流部件的分流腔室内，在一级压缩气体通过级间冷却管a和级间冷却管b时将一级压缩气体的热量发散到空气中；分流腔室内的一级压缩气体再通过级间冷却管c和级间冷却管d分别进入二级压缩气缸c和二级压缩气缸d, 在一级压缩气体通过级间冷却管c和级间冷却管d时进行再次将一级压缩气体的热量发散到空气中；经过二级压缩气缸c和一级压缩气缸d二级压缩后的气体通过排气管21汇流至排气腔室，再通过排气管21排出，排气管21排出的压缩气接入用气管路。

本发明气体管路设计合理，级间冷却效果好；采用二级压缩，减小空压机结构件的受力，延长空压机使用寿命，二级递进式压缩减小单级压缩功率，降低空压机排气温度；本机工作时清洁的空气首先通过进气管进入两侧密封的曲轴箱体，气体通过设置在活塞顶部的进气阀进入一级压缩腔，气体经过一级压缩后进入级间冷却管路，级间冷却管路盘绕设置在机体外侧，一级压缩气体在通过级间冷却管路过程中，一级压缩气体的热量自然散热到空气中，从而降低一级压缩气体的温度，实现级间冷却，然后进入二级压缩腔，经过二级压缩后通过排气管路排出。整机安装在底座上，该底座同时安装有风扇和减震器，风扇用于对缸筒缸盖的冷却，减震器用于减震降噪。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种二级压缩的无油活塞式压缩机，其特征在于：包括安装座（1），固定在安装座（1）上的电机（6），固定在电机(6)上且位于电机（6）两侧的曲轴箱体（2），固定连接在电机（6）动力轴上且位于曲轴箱体（2）内的曲轴（5），分别固定在曲轴箱体（2）上的一级缸筒（14）和二级缸筒（10），分别通过连杆（8）转动连接在曲轴（5）上的一级活塞（13）和二级活塞（9），分别密封盖合在一级缸筒（14）和二级缸筒（10）上端的一级缸盖（16）和二级缸盖（12），以及布置在安装座（1）上的气体管路；所述一级活塞（13）在一级缸筒（14）内往复运动对气体进行一级压缩，所述二级活塞（9）在二级缸筒（10）内往复运动对气体进行二级压缩；所述一级缸筒（14）与一级缸盖（16）之间设置有供一级压缩气体排气的一级阀板（15），所述二级缸筒（10）与二级缸盖（12）之间设置有供二级压缩气体排气的二级阀板（11）；所述曲轴箱体（2）端口固定连接曲轴箱盖（3），曲轴箱体（2）内部形成密封空间；所述一级活塞（13）上设置有供曲轴箱体（2）内气体进入一级缸筒（14）的气体进气阀，所述二级活塞（9）上设置有供一级压缩气体进入二级缸筒（10）的一级压缩气体进气阀；所述曲轴箱体（2）外侧固定连接有导风罩（4）；所述气体管路包括固定安装在安装座（1）上且位于曲轴箱体（2）一侧的三通件（26），固定安装在安装座（1）上且位于曲轴箱体（2）另一侧的分流部件（23），连接在三通件（26）两个端口上的两条进气管（18），两端分别连接一级缸盖（16）的一级压缩气体排气口与分流部件（23）之间的级间冷却管路a（19），两端分别连接分流部件（23）与二级缸筒（10）之间的级间冷却管c（20），以及连接在二级缸筒（10）排气口上的排气管（21）；所述三通件（26）的上端口为进气口（17），所述进气管（18）的另一端连通曲轴箱体（2）内的密封空间；所述分流部件（23）包括底部固定连接在安装座（1）上的分流体（25）、位于分流体（25）内部的空腔、固定在空腔内将空腔分隔为上部的排气腔室和下部的分流腔室的分隔板（24）、开设在分流腔室侧部用来连通级间冷却管路的分流通孔、开设在排气腔室侧部用来连通排气管（21）的排气通孔以及开设在排气腔室上端的排气口（22）。

2.根据权利要求1所述的一种二级压缩的无油活塞式压缩机，其特征在于：所述一级缸筒（14）的数量为两个，分别为一级压缩气缸a和一级压缩气缸b；所述二级缸筒（10）的数量为两个，分别为二级压缩气缸c和二级压缩气缸d；两个所述一级缸筒（14）与两个所述二级缸筒（10）分别位于曲轴箱体（2）的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种二级压缩的无油活塞式压缩机，其特征在于：两条进气管（18）分别包括连通在三通件（26）一个端口与一级压缩气缸a进气口之间的第一进气支管，以及连通在三通件（26）另一个端口与一级压缩气缸b进气口之间的第二进气支管；所述级间冷却管路a（19）连通在分流腔室与一级压缩气缸a排气口之间，所述级间冷却管c（20）连通在分流腔室与二级压缩气缸c进气口之间；所述分流腔室与一级压缩气缸b排气口之间连接有级间冷却管路b，所述分流腔室与二级压缩气缸d进气口之间连接有级间冷却管路d。

4.根据权利要求3所述的一种二级压缩的无油活塞式压缩机，其特征在于：二级压缩气缸c排气口和二级压缩气缸d排气口通过两根排气管（21）连通排气腔室。