CN110552864B - 水冷式皮带无油空压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷式皮带无油空压机，涉及空压机技术领域，其技术方案要点是：包括电机、曲轴箱、储气罐，低压缸的排气口与高压缸的进气口间连通有低压管，高压缸的排气口与储气罐间连通有高压管；还包括水箱、水泵，循环管，低压管外套设有冷却套一，高压管外套设有冷却套二，从动带轮同轴固定有风扇，循环管将水箱、水泵、冷却套一、冷却套二依次连通后接回水箱形成循环，循环管经过风扇旁，风扇旁的循环管呈多段弯曲形成换热段。本空压机能对二级压缩前后的空气进行高效散热，显著降低二级压缩的阻力和耗能，空压机不易产生损坏；通过散热分段与换热段的组合，与常规的风冷相比，本空压机对冷却水的降温效率较高。

Description

水冷式皮带无油空压机

技术领域

本发明涉及空压机技术领域，特别涉及一种水冷式皮带无油空压机。

背景技术

空压机是制备压缩空气的设备，目前活塞式的空压机使用最为广泛。随着空压机技术的发展，油润滑的空压机逐渐被无油空压机所取代，无油空压机本身材料不含油性物质，工作时也无需添加任何润滑油，而是采用自润滑的耐磨材料进行滑动接触，因此排出气体中的含油量极少，大大提高了排出气体的质量。空压机的活塞由曲柄摇杆机构驱动运动，空压机可并列设置多个气缸及活塞，以提高空气压缩的效率。

现有授权公告号为CN209212489U的中国实用新型专利公开了一种皮带无油空压机，包括曲轴箱和位于曲轴箱内的曲轴，曲轴箱上设置有气缸一、气缸二和气缸三且该三者均与曲轴箱相连通且该三者的连杆皆延伸至曲轴箱内并与所述的曲轴传动连接，曲轴的后端枢接于曲轴箱的侧壁上，曲轴的前端穿过所述的曲轴箱的侧壁并连接有主机轮且该主机轮用于与电机通过皮带传动连接，曲轴和主机轮之间具有将主机轮在曲轴上周向旋转限位并使主机轮与曲轴同步旋转的连接结构。

该三缸式的皮带空压机较为常见。目前市面上还具有两缸作为低压缸、一缸作为高压缸的空压机，低压缸的排气口连通至高压缸的进气口，该种空压机对空气进行二级压缩，大幅提高了压缩空气压力。

但低压缸的空气压缩完成后温度已经较高，因热胀冷缩原理，空气直接进行二级压缩的阻力、耗能均较大，高压缸的工作状况较为恶劣，容易产生损坏。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水冷式皮带无油空压机，能对二级压缩前后的空气进行高效散热，显著降低二级压缩的阻力和耗能，空压机不易产生损坏。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水冷式皮带无油空压机，包括电机、曲轴箱、储气罐，所述曲轴箱设有主轴、低压缸、高压缸，所述电机的输出端同轴固定有主动带轮，所述主轴同轴固定有从动带轮，所述主动带轮、从动带轮通过张紧在两者间的皮带进行传动，所述低压缸的排气口与高压缸的进气口间连通有低压管，所述高压缸的排气口与储气罐间连通有高压管；

还包括水箱、水泵、循环管，所述低压管外套设有冷却套一，所述高压管外套设有冷却套二，所述从动带轮同轴固定有风扇，所述循环管将水箱、水泵、冷却套一、冷却套二依次连通后接回水箱形成循环，所述循环管经过风扇旁，所述风扇旁的循环管呈多段弯曲形成换热段。

通过上述技术方案，本空压机工作前，预先在水箱内倒入足量冷却水，当电机工作、空压机进行压缩空气作业时，启动水泵使循环管内产生水循环。冷却水经过冷却套一、冷却套二时，冷却水能够带走低压管、高压管内的空气热量，因热胀冷缩原理，使空气在二级压缩时更易被压缩，二级压缩后的空气也更易进入储气罐内。

循环管内因传热而升温的冷却水，通过循环管外壁与空气的接触进行散热。呈多段弯曲的换热段与空气的接触面积较大，当从动带轮转动时，风扇转动产生的风正对换热段，风扇对换热段内的冷却水进行高效散热。本空压机的水冷结构与常规的空冷相比散热效果更好，能够显著降低二级压缩的阻力和耗能，优化了高压缸的工作状况，本空压机不易产生损坏。

优选的，所述水泵由电机驱动运行，所述电机的输出端同轴固定有副轮，所述副轮与水泵的转轴通过张紧在两者间的副带进行传动。

通过上述技术方案，电机运转时，电机在驱动空气压缩作业的同时驱动水泵运转，水泵与电机同步启停；水泵的运行无需另设驱动源。

优选的，还包括用于遮挡皮带的保护罩，所述保护罩沿皮带的周向位于皮带外，所述循环管具有固定于保护罩的散热分段，所述散热分段固定于保护罩朝向皮带的壁面上。

通过上述技术方案，一方面，保护罩用于防止人触碰皮带造成事故。另一方面，散热分段极大地延长了循环管的总长度，利于循环管与空气接触进行散热。当皮带运转时，皮带也会带动周边的空气产生流动，散热分段能对内部的冷却水起到良好的散热效果。固定于保护罩内壁的散热分段被保护罩遮挡，散热分段的隐蔽性好，散热分段不易受碰撞产生损坏。

优选的，所述换热段外固定有多个金属片，相邻的金属片间形成供风扇的风流通的空隙，所述换热段通过外壁与金属片接触。

通过上述技术方案，换热段的热量能通过金属热传导的方式直接传递给金属片，金属片大幅增加了与换热段的散热面积。风扇转动产生的风正对换热段和金属片，风扇对换热段内的冷却水进行高效散热。

优选的，所述水箱位于低于曲轴箱的位置，所述水箱内滑动设置有活塞，所述活塞将水箱内部分隔为水腔和气腔，所述循环管的两端均连通于水腔，所述水箱内设有弹簧，所述弹簧的弹力驱使活塞压缩气腔；所述储气罐与气腔间连通有气管一，所述气管一上设有控制其通断的电磁阀一，所述水箱外壁设有与气腔连通的气管二，所述气管二上设有控制其通断的电磁阀二，所述电磁阀一、电磁阀二均与电机的电源电路串联，所述电磁阀一为常闭阀，所述电磁阀二为常开阀；所述循环管的最高处旁通设置有阻水排气阀。

通过上述技术方案，循环管和水箱内无需充满冷却水，本空压机处于工作状态时，电磁阀一处于导通状态，储气罐内递增的空气压力经气管一进入气腔，气压推动活塞移动缩小水腔的体积，使水向上充满循环管，循环管内的空气自动经阻水排气阀外排。此时循环管内充满冷却水，在水泵的抽水作用下循环管内能可靠进行水循环。

当空压机处于停机状态时，电机停止运行，电磁阀一处于闭合状态，电磁阀二处于导通状态，此时气腔内的空气经气管二外排，弹簧的弹力和水的重力作用于活塞，使活塞向气腔方向移动，水腔的容积扩张。循环管内的水大部分进入水腔内。这样设置，在空压机停机时，循环管内的水量能够自动低于低压缸和高压缸，当曲轴箱需要拆检维修时，冷却水不会对拆检造成麻烦。若空压机工作，通冷却水的管子因意外产生漏水时，人员能通过停机的方式快速降低循环管内的液位，能够快速制止漏水，并方便后续维修。

优选的，所述活塞朝向气腔的一侧固定有滑杆，所述气腔内壁固定有与滑杆滑动连接的滑套，所述滑杆的长度方向沿活塞的滑动方向，所述弹簧套设于滑套外，所述弹簧预设有内缩的弹力，所述弹簧的一端固定于活塞，所述弹簧的另一端固定于气腔正对活塞的内壁上。

通过上述技术方案，滑套与滑杆的配合用于为活塞的滑动提供导向，提高活塞的滑动稳定性。

优选的，所述水腔的内壁固定有限位块，所述限位块用于抵接活塞以限制活塞的行程。

通过上述技术方案，限位块用于抵接活塞以限制活塞向水腔方向移动的行程，冷却水的水量可设置为：当活塞抵接限位块时，循环管内的水位正好到达阻水排气阀处。当活塞移动时，冷却水均不会溢出循环管，循环管内也不会积聚过大的水压增加密封难度。

优选的，所述储气罐上固定有底座，所述水箱位于底座与储气罐之间，所述曲轴箱、电机固定于底座的顶面上。

通过上述技术方案，将水箱设置于底座下方，水箱的隐蔽性好，水箱不易对空压机的外观产生明显影响。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、本空压机能对二级压缩前后的空气进行高效散热，显著降低二级压缩的阻力和耗能，空压机不易产生损坏；

2、通过散热分段与换热段的组合，本空压机对冷却水的降温效率较高；

3、循环管和水箱内无需充满冷却水，冷却水不易对曲轴箱的拆检造成麻烦，也能快速制止漏水。

附图说明

图1为实施例的水冷式皮带无油空压机的立体图；

图2为实施例的爆炸图；

图3为实施例的水冷结构的示意图；

图4为图3的剖视图，主要突出水箱的内部结构。

图中，1、电机；2、曲轴箱；3、储气罐；31、底座；4、水箱；21、主轴；22、低压缸；23、高压缸；11、主动带轮；24、从动带轮；12、皮带；221、低压管；231、高压管；241、风扇；32、保护罩；5、水泵；6、循环管；13、副轮；51、副带；61、冷却套一；62、冷却套二；63、散热分段；64、换热段；641、金属片；41、活塞；42、水腔；43、气腔；411、滑杆；412、滑套；44、弹簧；45、限位块；33、气管一；331、电磁阀一；46、气管二；461、电磁阀二；65、阻水排气阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种水冷式皮带无油空压机，包括电机1、曲轴箱2、储气罐3，储气罐3上固定有底座31，底座31和储气罐3间固定有水箱4，曲轴箱2、电机1固定于底座31的顶面上。曲轴箱2设有主轴21、两个低压缸22、一个高压缸23，电机1的输出端同轴固定有主动带轮11，主轴21同轴固定有从动带轮24，主动带轮11、从动带轮24通过张紧在两者间的皮带12进行传动。

两个低压缸22的排气口共同连通有低压管221，低压管221与高压缸23的进气口连通，高压缸23的排气口与储气罐3间连通有高压管231。电机1运转时，电机1通过主动带轮11、皮带12、从动带轮24驱使主轴21转动，主轴21经曲轴箱2内的曲柄摇杆机构使低压缸22、高压缸23进行空气压缩作业。两个低压缸22同时对空气进行一级压缩，高压缸23将一级压缩后的空气再次压缩，然后高压空气经高压管231输至储气罐3储存。

从动带轮24同轴固定有风扇241，风扇241的扇叶形成了从动带轮24的轮毂，紧凑程度高。底座31和曲轴箱2上固定有用于遮挡皮带12的保护罩32，保护罩32沿皮带12的周向位于皮带12外。

空压机对空气二级压缩会产生大量热量，本空压机设有水泵5和循环管6，本空压机采用水冷对压缩后的空气进行散热。循环管6为金属管，优选为铜管。水泵5固定于底座31上，水泵5由电机1驱动运行，其具体驱动方式如下：电机1的输出端还同轴固定有副轮13，副轮13与水泵5的转轴通过张紧在两者间的副带51进行传动，则电机1运转时，电机1在驱动空气压缩作业的同时驱动水泵5运转，水泵5与电机1同步启停。

参照图2和图3，低压管221外套设有冷却套一61，高压管231外套设有冷却套二62，循环管6将水箱4、水泵5、冷却套一61、冷却套二62依次连通后接回水箱4形成循环。循环管6经过保护罩32和风扇241旁，循环管6具有固定于保护罩32内壁的散热分段63，散热分段63固定于保护罩32朝向皮带12的壁面上。风扇241旁的循环管6呈多段弯曲形成换热段64，换热段64外固定有多个金属片641，相邻的金属片641间形成供风扇241的风流通的空隙，换热段64通过外壁与金属片641接触。

参照图3和图4，水箱4的长度方向沿水平方向，水箱4预设有较大的容积。水箱4内滑动设置有活塞41，活塞41的滑动方向沿水箱4的长度方向，活塞41通过设置于外缘的密封圈与水箱4内壁建立滑动密封，活塞41将水箱4内部分隔为水腔42和气腔43，其中水腔42用于盛放冷却水，气腔43内不含冷却水，循环管6的两端均连通于水腔42。

活塞41朝向气腔43的一侧固定有滑杆411，气腔43内壁固定有与滑杆411滑动连接的滑套412，滑杆411的长度方向沿活塞41的滑动方向，滑套412与滑杆411的配合用于为活塞41的滑动提供导向，提高活塞41的滑动稳定性。滑套412外套设有弹簧44，弹簧44的一端固定于活塞41，弹簧44的另一端固定于气腔43正对活塞41的内壁上，弹簧44预设有内缩的弹力，弹簧44的弹力驱使活塞41向压缩气腔43的方向移动。水腔42的内壁固定有限位块45，限位块45用于抵接活塞41以限制活塞41向水腔42方向移动的行程。

储气罐3与气腔43间连通有气管一33，气管一33上设有控制其通断的电磁阀一331，水箱4外壁设有与气腔43连通的气管二46，气管二46上设有控制其通断的电磁阀二461，电磁阀一331、电磁阀二461均与电机1的电源电路串联，电磁阀一331为常闭阀（断电常闭），电磁阀二461为常开阀（断电常开）。循环管6的最高处旁通设置有阻水排气阀65，阻水排气阀65具体位于保护罩32的顶部并凸出于保护罩32外。阻水排气阀65内设浮子，阻水排气阀65选用可双向通气的型号，阻水排气阀65为现有阀件，在此不作赘述。

本空压机的工况如下：预先在水箱4的水腔42内倒入足量冷却水，当电机1工作、空压机进行压缩空气作业时，水泵5同步运转使循环管6内产生水循环。冷却水经过冷却套一61、冷却套二62时，冷却水能够带走低压管221、高压管231内的空气热量，因热胀冷缩原理，使空气在二级压缩时更易被压缩，二级压缩后的空气也更易进入储气罐3内。

循环管6内因传热而升温的冷却水，通过循环管6外壁与空气的接触进行散热。散热分段63极大地延长了循环管6的总长度，利于循环管6与空气接触进行散热。当皮带12运转时，皮带12也会带动周边的空气产生流动，散热分段63能对内部的冷却水起到良好的散热效果。固定于保护罩32内壁的散热分段63被保护罩32遮挡，散热分段63的隐蔽性好，散热分段63不易受碰撞产生损坏。

呈多段弯曲的换热段64与空气的接触面积较大，换热段64的热量能通过金属热传导的方式直接传递给金属片641。当从动带轮24转动时，风扇241转动产生的风正对换热段64和金属片641，风扇241对换热段64内的冷却水进行高效散热。

散热分段63与换热段64的组合能够可靠降低循环管6内的水温。本空压机的水冷结构与常规的空冷相比散热效果更好，能够显著降低二级压缩的阻力和耗能，优化了高压缸23的工作状况，本空压机不易产生损坏。

通过设置活塞41、电磁阀一331、电磁阀二461，循环管6和水箱4内无需充满冷却水，冷却水的水量设置为：当活塞41抵接限位块45时，循环管6内的水位正好到达阻水排气阀65处。本空压机处于工作状态时，电磁阀一331处于导通状态，储气罐3内递增的空气压力经气管一33进入气腔43，气压推动活塞41移动缩小水腔42的体积，使水向上充满循环管6，循环管6内的空气自动经阻水排气阀65外排。此时循环管6内充满冷却水，在水泵5的抽水作用下循环管6内能可靠进行水循环。

当空压机处于停机状态时，电机1停止运行，电磁阀一331处于闭合状态，电磁阀二461处于导通状态，此时气腔43内的空气经气管二46外排，弹簧44的弹力和水的重力作用于活塞41，使活塞41向气腔43方向移动，水腔42的容积扩张。循环管6内的水进入水腔42内，高度大于水泵5的循环管6内重新进入空气。这样设置，在空压机停机时，循环管6内的水量能够自动低于低压缸22和高压缸23，当曲轴箱2需要拆检维修时，冷却水不会对拆检造成麻烦。若空压机工作，通冷却水的管子因意外产生漏水时，人员能通过停机的方式快速降低循环管6内的液位，能够快速制止漏水，方便后续维修。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，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 (7)

1.一种水冷式皮带无油空压机，包括电机(1)、曲轴箱(2)、储气罐(3)，所述曲轴箱(2)设有主轴(21)、低压缸(22)、高压缸(23)，所述电机(1)的输出端同轴固定有主动带轮(11)，所述主轴(21)同轴固定有从动带轮(24)，所述主动带轮(11)、从动带轮(24)通过张紧在两者间的皮带(12)进行传动，所述低压缸(22)的排气口与高压缸(23)的进气口间连通有低压管(221)，所述高压缸(23)的排气口与储气罐(3)间连通有高压管(231)；其特征是：

还包括水箱(4)、水泵(5)、循环管(6)，所述低压管(221)外套设有冷却套一(61)，所述高压管(231)外套设有冷却套二(62)，所述从动带轮(24)同轴固定有风扇(241)，所述循环管(6)将水箱(4)、水泵(5)、冷却套一(61)、冷却套二(62)依次连通后接回水箱(4)形成循环，所述循环管(6)经过风扇(241)旁，所述风扇(241)旁的循环管(6)呈多段弯曲形成换热段(64)；

所述水箱(4)位于低于曲轴箱(2)的位置，所述水箱(4)内滑动设置有活塞(41)，所述活塞(41)将水箱(4)内部分隔为水腔(42)和气腔(43)，所述循环管(6)的两端均连通于水腔(42)，所述水箱(4)内设有弹簧(44)，所述弹簧(44)的弹力驱使活塞(41)压缩气腔(43)；所述储气罐(3)与气腔(43)间连通有气管一(33)，所述气管一(33)上设有控制其通断的电磁阀一(331)，所述水箱(4)外壁设有与气腔(43)连通的气管二(46)，所述气管二(46)上设有控制其通断的电磁阀二(461)，所述电磁阀一(331)、电磁阀二(461)均与电机(1)的电源电路串联，所述电磁阀一(331)为常闭阀，所述电磁阀二(461)为常开阀；所述循环管(6)的最高处旁通设置有阻水排气阀(65)。

2.根据权利要求1所述的水冷式皮带无油空压机，其特征是：所述水泵(5)由电机(1)驱动运行，所述电机(1)的输出端同轴固定有副轮(13)，所述副轮(13)与水泵(5)的转轴通过张紧在两者间的副带(51)进行传动。

3.根据权利要求1所述的水冷式皮带无油空压机，其特征是：还包括用于遮挡皮带(12)的保护罩(32)，所述保护罩(32)沿皮带(12)的周向位于皮带(12)外，所述循环管(6)具有固定于保护罩(32)的散热分段(63)，所述散热分段(63)固定于保护罩(32)朝向皮带(12)的壁面上。

4.根据权利要求1所述的水冷式皮带无油空压机，其特征是：所述换热段(64)外固定有多个金属片(641)，相邻的金属片(641)间形成供风扇(241)的风流通的空隙，所述换热段(64)通过外壁与金属片(641)接触。

5.根据权利要求1所述的水冷式皮带无油空压机，其特征是：所述活塞(41)朝向气腔(43)的一侧固定有滑杆(411)，所述气腔(43)内壁固定有与滑杆(411)滑动连接的滑套(412)，所述滑杆(411)的长度方向沿活塞(41)的滑动方向，所述弹簧(44)套设于滑套(412)外，所述弹簧(44)预设有内缩的弹力，所述弹簧(44)的一端固定于活塞(41)，所述弹簧(44)的另一端固定于气腔(43)正对活塞(41)的内壁上。

6.根据权利要求1所述的水冷式皮带无油空压机，其特征是：所述水腔(42)的内壁固定有限位块(45)，所述限位块(45)用于抵接活塞(41)以限制活塞(41)的行程。

7.根据权利要求1所述的水冷式皮带无油空压机，其特征是：所述储气罐(3)上固定有底座(31)，所述水箱(4)位于底座(31)与储气罐(3)之间，所述曲轴箱(2)、电机(1)固定于底座(31)的顶面上。

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