CN110953137A - 一种双级水冷离合式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双级水冷离合式空气压缩机，包括缸体、曲轴组件、齿轮、离合器及缸头，缸体内具有一级缸孔和二级缸孔，一级缸孔内设有第一活塞，二级缸孔内设有第二活塞。曲轴组件包括第一曲轴、第二曲轴及连接套，第一曲轴通过连接套与第二曲轴相连。第一曲轴通过第一连杆与第一活塞相连，第二曲轴通过第二连杆与第二活塞相连。离合器设在第一曲轴远离连接套的一端，齿轮设在离合器的外侧。缸头设在缸体的上方，缸头上开设有进气口和出气口。进气口与一级缸孔相通，出气口与二级缸孔相通，一级缸孔通过缸头内的一级排气通道与二级缸孔相通。本发明消除了窜油的状况，彻底解决积碳的问题，降温效果显著，压缩效率高，功耗低。

Description

一种双级水冷离合式空气压缩机

技术领域

本发明涉及汽车制动控制技术领域，具体涉及一种双级水冷离合式空气压缩机。

背景技术

现有的汽车用空气压缩机(简称空压机)的缸体采用金属制活塞环，工作过程中需要用润滑油进行润滑，另外，配置在连杆及曲轴上的轴承多采用普通轴承，导致缸体内的润滑油随压缩空气窜入汽车的储气系统中，长期使用中出现积碳严重的问题。为了彻底消除因空压机窜油出现的积碳问题，需要首先彻底消除空压机窜油的问题。另外，现有的空压机不具备降温系统，导致空压机长期处于高温运行的状况，气体温度越高越难以被压缩，导致压缩效率低，功耗高的问题。因此，现有技术亟待进一步改进。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种双级水冷离合式空气压缩机，解决现有的空压机因窜油污染空气，长期使用中导致积碳严重的问题，以及存在空压机温度过高，压缩效率低，功耗高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种双级水冷离合式空气压缩机，包括缸体、曲轴组件、齿轮、离合器及缸头，缸体的内部具有一级缸孔和二级缸孔，一级缸孔内设有第一活塞，二级缸孔内设有第二活塞。

曲轴组件设在缸体的内，其包括第一曲轴、第二曲轴及连接套，第一曲轴的一端通过连接套与第二曲轴的一端相连。

第一曲轴通过第一连杆与第一活塞相连，第二曲轴通过第二连杆与第二活塞相连。

离合器设置在第一曲轴远离连接套的一端，齿轮设置在离合器的外侧。

所述缸头设置在缸体的上方，且与缸体的顶部固定相连，缸头上设有进气口和出气口。

进气口与一级缸孔相通，出气口与二级缸孔相通，一级缸孔通过缸头内的一级排气通道与二级缸孔相通。

缸体的内部设有一段缸体水道，缸头的内部设有一段缸头水道。

缸体水道的进水端位于二级缸孔的一侧，其另一端与缸头水道的一端相连相通，缸头水道的出水端位于缸头的顶部。

进一步地，所述缸体为铝制的，其一级缸孔和二级缸孔竖向相对平行布置，一级缸孔和二级缸孔的顶部敞口。

所述一级缸孔、二级缸孔的内壁上具有聚四氟乙烯涂层，第一、第二活塞的外侧分别设置有一个活塞环，所述活塞环是由聚四氟乙烯材料制成的。

进一步地，所述第一曲轴的一端与连接套的一侧固定插接，其另一端与缸体转动相连。第二曲轴的一端与连接套的另一侧固定插接，其另一端与缸体转动相连。

进一步地，所述第一、第二连杆的上端分别通过一个第一轴承与对应的活塞转动相连，第一、第二连杆的下端分别通过一个第二轴承与对应的活塞转动相连，所述第一、第二曲轴远离连接套的一端分别通过一个第三轴承与缸体转动配合。

进一步地，缸头包括自上而下依次设置的缸盖、冷却板、阀座板，进气口和出气口设在缸盖顶部，缸盖的底部设有缸盖一级进气腔、缸盖二级排气腔、缸盖一级排气腔。

缸盖一级进气腔连通一级缸孔与进气口，缸盖二级排气腔连通二级缸孔与出气口，所述缸盖一级排气腔连通一级缸孔和二级缸孔，缸盖一级排气腔与冷却板配合形成所述一级排气通道。

进一步地，阀座板内设有阀座板一级进气腔及阀座板一级排气腔，阀座板一级进气腔连通缸盖一级进气腔和一级缸孔，阀座板一级排气腔连通一级缸孔和缸盖一级排气腔。

阀座板内还设有阀座板二级进气腔和阀座板二级排气腔，阀座板二级进气腔连通缸盖一级排气腔和二级缸孔，所述阀座板二级排气腔连通二级缸孔和缸盖二级排气腔。

进一步地，阀座板位于阀座板一级进气腔的下方设有第一阀片，阀座板一级排气腔有两个，分别设置在阀座板一级进气腔的两侧，每个阀座板一级排气腔的内部均设有第二阀片。

阀座板位于阀座板二级进气腔的下方设有第三阀片，所述阀座板二级排气腔的内部设有第四阀片。

进一步地，冷却板上设有一级进气孔、一级排气孔、二级进气孔、二级排气孔，所述一级进气孔连通缸盖一级进气腔与阀座板一级进气腔，一级排气孔连通阀座板一级排气腔与缸盖一级排气腔。

所述二级进气孔连通缸盖一级排气腔与阀座板二级进气腔，二级排气孔连通阀座板二级排气腔与缸盖二级排气腔。

进一步地，所述阀座板的上表面设有阀座板水槽，阀座板水槽沿阀座板内各腔室的周边布置，缸盖的底部设有缸盖水槽，缸盖水槽沿缸盖内各腔室的周边布置。

所述冷却板上还设有导水孔，缸盖水槽与阀座板水槽通过导水孔配合形成所述缸头水道。

进一步地，所有第一轴承、第二轴承及第三轴承，均采用自润滑式轴承。

通过采用前述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明的缸体为铝制，降低了空压机重量，缸孔的内壁采用非金属涂层，活塞配置聚四氟乙烯活塞环，以及采用自密封轴承，消除了空压机窜油的状况，彻底解决积碳严重的问题，本发明优化了水道设计，在缸体及缸头内合理布置水道，提高了空压机的降温效果，一方面解决了非金属涂层及活塞环无法在高温环境下长时间运行的问题，另一方面降低压缩气体的温度，提高了气体压缩效率高，降低了功耗。

附图说明

图1是本发明一种双级水冷离合式空气压缩机的结构原理示意图。

图2是本发明一种双级水冷离合式空气压缩机的结构爆炸图。

图3是图1中某一部分的剖视图，示出的缸体及其内部结构。

图4是图3中某一部分的结构剖视图，示出的是曲轴组件及相关部分。

图5是图2中某一部分的结构示意图，示出的是缸盖。

图6是图2中另一部分的结构示意图，示出的是冷却板。

图7是图2中再一部分的结构示意图，示出的是阀座板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1至图7，一种双级水冷离合式空气压缩机，包括缸体1、曲轴组件、齿轮4、离合器3及缸头2，缸体1的内部具有一级缸孔11和二级缸孔12，一级缸孔11内设有第一活塞13，二级缸孔12内设有第二活塞14。所述缸体1为铝制的，二级缸孔12和一级缸孔11竖向相对平行布置在缸体1的左右两侧，一级缸孔11和二级缸孔12的顶部敞口的圆孔。所述一级缸孔11、二级缸孔12的内壁上具有聚四氟乙烯涂层，第一活塞13、第二活塞14的外侧分别套设有一个活塞环8，所述活塞环8是由聚四氟乙烯材料制成的，活塞环8随对应的活塞一起运动，活塞环8的外壁与缸孔的内壁滑动配合，缸孔内壁的涂层和活塞环8均是由用非金属材料制成的，相对运动过程中无需润滑油润滑，解决了缸体1窜油导致积碳的问题。

曲轴组件设在缸体1的内，其包括第一曲轴51、第二曲轴52及连接套53，连接套53位于第一曲轴51和第二曲轴52之间，第二曲轴52和第一曲轴51分别位于连接套53的左右两侧，第一曲轴51与第一活塞13对应，第二曲轴52与第二活塞14对应。第一曲轴51的左端通过连接套53与第二曲轴52的右端相连。连接套53的一端的左侧开设有一个插孔，连接套53另一端的右侧设有另一个插孔，所述两个插孔的轴线相互平行。

所述第二曲轴52的右端与连接套53的左侧固定插接，其左端与缸体1转动配合。第一曲轴51的左端与连接套53的右侧固定插接，其右与缸体1转动配合，所述第一曲轴51与连接套53之间以及第二曲轴52与连接套53之间采用过盈配合。第一曲轴51通过第一连杆15与第一活塞13相连，第二曲轴52通过第二连杆16与第二活塞14相连。工作状态下，第一曲轴51和第二曲轴52同步转动，第一曲轴51通过第一连杆15驱动第一活塞13在缸体内一级缸孔11内上下往复运动，第二曲轴52通过第二连杆16驱动第二活塞14在缸体内二级缸孔12内上下往复运动。

更进一步地，所述第一连杆15的上端通过一个第一轴承17与第一活塞13转动相连，第一连杆15的下端通过一个第二轴承18与第一曲轴51转动相连。第二连杆16的上端通过另一个第一轴承17与第二活塞14转动相连，第二连杆16的下端通过另一个第二轴承18与第二曲轴52转动相连。所述第一曲轴51的右端通过一个第三轴承19与缸体1转动配合，第二曲轴52的左端通过一个第三轴承19与缸体1转动配合。离合器3设置在第一曲轴51远离连接套53的一端，齿轮4设置在离合器3的外侧。所有第一轴承17、第二轴承18及第三轴承19，均采用自润滑式轴承，自润滑式轴承是一种自密封轴承，其内部的润滑油不会进入到一级缸孔11和二级缸孔12的内部，消除窜油的可能性，彻底消除因为窜油导致积碳的问题。

所述缸头2设置在缸体1的上方，且与缸体1的顶部固定相连，缸头2上设有进气口211和出气口212，进气口211与一级缸孔11相通，出气口212与二级缸孔12相通，一级缸孔11通过缸头2内的一级排气通道与二级缸孔12相通。具体地，缸头2包括自上而下依次设置的缸盖21、第一密封垫24、冷却板22、第二密封垫25、阀座板23，进气口211和出气口212设在缸盖21顶部，缸盖21的底部设有缸盖一级进气腔213、缸盖二级排气腔214、缸盖一级排气腔215。

缸盖一级进气腔213连通一级缸孔11与进气口211，进气口211连接整车的供气端，气体通过进气口211被吸入到一级缸孔11内，缸盖二级排气腔214连通二级缸孔12与出气口212，出气口212连接整车的储气系统，二级缸孔12内的压缩气体经过出气口212排至整车的储气系统储存。所述缸盖一级排气腔215连通一级缸孔11和二级缸孔12，缸盖一级排气腔215与冷却板22配合形成所述一级排气通道，一级缸孔11内的压缩气体经过一级排气通道进入二级缸孔12内继续压缩。

阀座板23内设有阀座板一级进气腔231及阀座板一级排气腔232，阀座板一级进气腔231连通缸盖一级进气腔213和一级缸孔11，阀座板一级排气腔232有两个，分别设置在阀座板一级进气腔231的两侧，两个阀座板一级排气腔232均连通一级缸孔11和缸盖一级排气腔215。阀座板23内还设有阀座板二级进气腔233和阀座板二级排气腔234，阀座板二级进气腔233连通缸盖一级排气腔215和二级缸孔12，所述阀座板二级排气腔234连通二级缸孔12和缸盖二级排气腔214。

阀座板23位于阀座板一级进气腔231的下方设有第一阀片，每个阀座板一级排气腔232的内部均设有第二阀片。阀座板23位于阀座板二级进气腔233的下方设有第三阀片，所述阀座板二级排气腔234的内部设有第四阀片。

冷却板22上设有一级进气孔221、一级排气孔222、二级进气孔223、二级排气孔224，所述一级进气孔221连通缸盖一级进气腔213与阀座板一级进气腔231，一级排气孔222连通阀座板一级排气腔232与缸盖一级排气腔215。所述二级进气孔223连通缸盖一级排气腔215与阀座板二级进气腔233，二级排气孔224连通阀座板二级排气腔234与缸盖二级排气腔214。

工作状态下，一级缸孔11内的第一活塞13向下运动时，气体由缸盖21顶部的进气口211被吸入其内部的缸盖一级进气腔213，经过冷却板22上的一级进气孔221进入阀座板一级进气腔231，经过阀座板一级进气腔231进入一级缸孔11内，此过程中阀座板一级进气腔231下方的第一阀片保持打开状态。一级缸孔11内的第一活塞13向上运动时，一级缸孔11内的气体被压缩，阀座板一级进气腔231下方的第一阀片关闭，阀座板一级排气腔232内的第二阀片打开，一级缸孔11内的压缩气体经过阀座板一级排气腔232、冷却板22上的一级排气孔222进入缸盖一级排气腔215。

同时，二级缸孔12内的第二活塞14向下运动，缸盖一级排气腔215的压缩气体经过冷却板22上的二级进气孔223进入阀座板23内的阀座板二级进气腔233，此时，阀座板二级进气腔233下方的第三阀片保持打开状态，阀座板二级进气腔233的压缩气体被吸入二级缸孔12内。二级缸孔12内的第二活塞14运动到下止点后开始向上运动，此时，阀座板二级进气腔233下方的第三阀片关闭，压缩气体继续在二级缸孔12内被压缩，阀座板二级排气腔234内的第四阀片打开，二级缸孔12内的压缩空气依次经过阀座板二级排气腔234、冷却板22上的二级排气孔224、缸盖二级排气腔214、出气口212排至整车的储气系统储存。

一种双级水冷离合式空气压缩机的内部设有水道，所述水道由一段缸体水道6和一段缸头水道7连接构成，缸体水道6位于缸体1的内部，缸头水道7位于缸头2的内部。缸体水道6的进水端61位于二级缸孔12的一侧，其另一端与缸头水道7的一端相连相通，缸头水道7的出水端74位于缸盖21顶部的左侧。所述阀座板23的上表面设有阀座板水槽71，阀座板水槽71沿阀座板内各腔室的周边布置，缸盖21的底部设有缸盖水槽72，缸盖水槽72沿缸盖21内各腔室的周边布置。所述冷却板22上还设有导水孔73，缸盖水槽72与阀座板水槽71通过导水孔73配合形成所述缸头水道7。

工作状态下，气体先进入一级缸孔11进行压缩，再进入二级缸孔12内继续被压缩，二级缸孔12内压缩气体的温度要高于一级缸孔11内压缩气体的温度。冷却水从缸体1靠近二级缸孔12一侧的进水端61进入缸体水道6，缸体水道6内的冷却水对一级缸孔11和二级缸孔12内的压缩气体进行降温。缸体水道6内的冷却水再由缸体水道6位于一级缸孔11的另一端进入阀座板水槽71，即进入缸头水道7的内部，缸头水道7内部的冷却水对缸头内部的压缩气体进行降温，缸头水道7内的冷却水从位于缸盖21顶部出水端74排出，冷却水在缸体1和缸头2内不断循环。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双级水冷离合式空气压缩机，包括缸体、曲轴组件、齿轮、离合器及缸头，其特征在于，缸体的内部具有一级缸孔和二级缸孔，一级缸孔内设有第一活塞，二级缸孔内设有第二活塞；

曲轴组件设在缸体的内，其包括第一曲轴、第二曲轴及连接套，第一曲轴的一端通过连接套与第二曲轴的一端相连；

第一曲轴通过第一连杆与第一活塞相连，第二曲轴通过第二连杆与第二活塞相连；离合器设置在第一曲轴远离连接套的一端，齿轮设置在离合器的外侧；

所述缸头设置在缸体的上方，且与缸体的顶部固定相连，缸头上设有进气口和出气口；

进气口与一级缸孔相通，出气口与二级缸孔相通，一级缸孔通过缸头内的一级排气通道与二级缸孔相通；

缸体的内部设有一段缸体水道，缸头的内部设有一段缸头水道；

缸体水道的进水端位于二级缸孔的一侧，其另一端与缸头水道的一端相连相通，缸头水道的出水端位于缸头的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，所述缸体为铝制的，其一级缸孔和二级缸孔竖向相对平行布置，一级缸孔和二级缸孔的顶部敞口；

所述一级缸孔、二级缸孔的内壁上具有聚四氟乙烯涂层，第一、第二活塞的外侧分别设置有一个活塞环，所述活塞环是由聚四氟乙烯材料制成的。

3.根据权利要求1所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，所述第一曲轴的一端与连接套的一侧固定插接，其另一端与缸体转动相连；

第二曲轴的一端与连接套的另一侧固定插接，其另一端与缸体转动相连。

4.根据权利要求1所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，所述第一、第二连杆的上端分别通过一个第一轴承与对应的活塞转动相连，第一、第二连杆的下端分别通过一个第二轴承与对应的活塞转动相连，所述第一、第二曲轴远离连接套的一端分别通过一个第三轴承与缸体转动配合。

5.根据权利要求1所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，缸头包括自上而下依次设置的缸盖、冷却板、阀座板，进气口和出气口设在缸盖顶部，缸盖的底部设有缸盖一级进气腔、缸盖二级排气腔、缸盖一级排气腔；

缸盖一级进气腔连通一级缸孔与进气口，缸盖二级排气腔连通二级缸孔与出气口，所述缸盖一级排气腔连通一级缸孔和二级缸孔，缸盖一级排气腔与冷却板配合形成所述一级排气通道。

6.根据权利要求5所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，阀座板内设有阀座板一级进气腔及阀座板一级排气腔，阀座板一级进气腔连通缸盖一级进气腔和一级缸孔，阀座板一级排气腔连通一级缸孔和缸盖一级排气腔；

阀座板内还设有阀座板二级进气腔和阀座板二级排气腔，阀座板二级进气腔连通缸盖一级排气腔和二级缸孔，所述阀座板二级排气腔连通二级缸孔和缸盖二级排气腔。

7.根据权利要求6所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，阀座板位于阀座板一级进气腔的下方设有第一阀片，阀座板一级排气腔有两个，分别设置在阀座板一级进气腔的两侧，每个阀座板一级排气腔的内部均设有第二阀片；

阀座板位于阀座板二级进气腔的下方设有第三阀片，所述阀座板二级排气腔的内部设有第四阀片。

8.根据权利要求6所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，冷却板上设有一级进气孔、一级排气孔、二级进气孔、二级排气孔，所述一级进气孔连通缸盖一级进气腔与阀座板一级进气腔，一级排气孔连通阀座板一级排气腔与缸盖一级排气腔；

所述二级进气孔连通缸盖一级排气腔与阀座板二级进气腔，二级排气孔连通阀座板二级排气腔与缸盖二级排气腔。

9.根据权利要求5所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，所述阀座板的上表面设有阀座板水槽，阀座板水槽沿阀座板内各腔室的周边布置，缸盖的底部设有缸盖水槽，缸盖水槽沿缸盖内各腔室的周边布置；

所述冷却板上还设有导水孔，缸盖水槽与阀座板水槽通过导水孔配合形成所述缸头水道。

10.根据权利要求1所述的一种双级水冷离合式空气压缩机，其特征在于，所有第一轴承、第二轴承及第三轴承，均采用自润滑式轴承。

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