CN111120252A - 一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，属于机械制造及流体和散热技术领域，包括电机，在电机的两端对称布置有两套压缩单元，两套压缩单元的高压气腔串联连接。每套压缩单元都具有至少6个压缩组件，同步工作，在同等排气压力下，排气量更大。并且本发明采用水冷却方式，全封闭式结构，不仅产品整体温升控制均匀，而且，水冷却吸振效果显著，产品的噪音和振动显著偏小。隐蔽式进气口设计，采用多孔铝合金板作滤清器壳体，极大地增加了进气面积，减小进气阻力，有利于降低进气噪音。

Description

一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机

技术领域

本发明属于机械制造及流体和散热技术领域，具体涉及一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机。

背景技术

为满足各行各业对清洁压缩空气能源的需求，无油空气压缩机已成为清洁压缩空气能源的主要提供者，深受市场青睐。目前，市场上流行比较广、技术相对比较成熟的是活塞式无油空气压缩机，而无油活塞式空气压缩机一般额定排气压力在1.05MPa~1.31MPa（表压），但其在额定排气压力下的排气流量不高，一般4缸活塞机流量在280L/min~320 L/min之间，对一般用气量不大的行业，如食品、医疗、中小型运输等无油活塞式压缩机能够满足他们的使用要求。

但是随着我国科技的飞速发展，如在大型重载卡车、高铁列车的制动、精密矿业和大型养殖的供养等，对无油空气压缩机的排气量参数提出了更高的要求，以至于目前的4缸活塞机的排气量很难满足这些行业的要求。

但无油活塞式空气压缩机由于受结构和运行环境的限制，特别是压缩机的排气量参数，主要受活塞直径、压气频率、行程决定。活塞直径越大，驱动活塞的连杆受力就越苛刻；压气频率越高，会造成压缩机振动加剧，温度升高；行程增大，也会引起振动增加。

发明内容

本发明为解决特殊行业需要大气量清洁压缩气体能源的问题，本发明在避开尺寸增大、频率增大、行程增大不利因素的基础上，提供了一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，包括电机，在电机的两端对称布置有两套压缩单元，两套压缩单元的高压气腔串联连接。每套压缩单元都具有至少6个压缩组件，同步工作，在同等排气压力下，排气量更大。

作为本发明的一种优选方案，所述两套压缩单元的冷却水通道错位设置并通过连通水管串联连接。冷却水通道是交错穿行在气缸体上，增大换热面积，提高降温效果。当然两套压缩单元的冷却水通道还可以相互独立，分别与主冷却水管道并联连接。

作为本发明的一种优选方案，所述压缩单元，包括气缸体；与电机的输出轴连接，具体地，所述气缸体中心位置设有电机轴承孔，电机的输出轴穿过电机轴承孔。

在气缸体外设有进出气组件，在气缸体内设有若干个压缩组件和传动组件；各压缩组件的连杆与传动组件的传动花盘连接；且传动花盘与电机的输出轴连接。

在气缸体的外壁设有冷却水通道，两个气缸体的冷却水通道位置交错并通过连通水管连接；在冷却水通道的开口处设有密封槽，o形密封圈或环形密封圈安装在密封槽内将冷却水通道密封。冷却水通道是交错穿行在气缸体上，增大换热面积，提高降温效果，采用封闭式水冷却方式，不仅能够使活塞式空气压缩机有良好的性能参数，特别是对产品整体温升的控制，噪音的降低有其他类型的压缩机无法比拟的优势，特别是裸机噪音在65dB以下。

作为本发明的一种优选方案，所述进出气组件，包括外罩、滤清器、进气口、出气口、空气通道；外罩罩设气缸体且气缸体的外壁与外罩内壁之间设有空气通道；滤清器安装在外罩的外侧且进气口设置在滤清器上，出气口设置在外罩上。

本发明中将整个进气口与滤清器一体化设计，且具有隐蔽性效果。即滤清器的进气孔由大而单一改为小而多的形式，使进气面积倍增。通过增加滤清器的进气面积，减小进气阻力，降低进气噪音。同时，这种进气口在外观上失去了明显进气口的特征，即进气口具有隐蔽性。

作为本发明的一种优选方案，所述压缩组件包括至少六个，且两两一组，每套压缩单元都有至少六个压缩组件，共计至少12个压缩组件同步工作，能大幅度提高排气量。

作为本发明的一种优选方案，所述每个压缩组件，均包括活塞、连杆、单向阀、压缩腔；压缩腔设置在气缸体的内侧壁上且压缩腔的轴线与气缸体的轴线垂直，便于加工的统一性；每个压缩腔内均安装有活塞，活塞在压缩腔内滑动；连杆的一端与活塞铰接，连杆的另一端与传动组件的传动花盘铰接；并且在压缩腔与空气通道相通处安装有单向阀。

活塞在气缸体的压缩腔内周期性地往复运动，压缩气体，再通过安装在压缩腔头部的单向阀的自动开合，将压缩气体排出压缩腔至空气通道内。

两套压缩单元，共有12个压缩容腔，因此，在相同的电机频率和活塞行程下，本发明的排气量参数是4缸压缩机的3倍。

作为本发明的一种优选方案，所述传动组件，包括传动花盘，在传动花盘上设有电机偏心轴承孔和连杆安装孔；电机的输出轴穿过气缸体的电机轴承孔后插入电机偏心轴承孔内，并带传动花盘转动；且所述的电机偏心轴承孔与电机轴承孔的轴线错位平行；连杆与连杆安装孔一一对应连接。

电机带动传动花盘往复转动，传动花盘带动连杆，连杆带动给自的活塞在压缩腔内往复运动，实现气体的压缩。

作为本发明的一种优选方案，所述传动组件，还包括偏心轴，偏心轴的一端通过轴承安装在气缸体的偏心轴固定孔内，偏心轴的另一端通过轴承安装在传动花盘的偏心轴孔内，连杆安装孔两两一组分列在各偏心轴孔之间。并且所述偏心轴固定孔关于电机轴承孔呈环形阵列分布；所述偏心轴孔和两两一组的连杆安装孔均关于电机偏心轴承孔呈环形阵列分布。

在气缸体中部位置均匀开设3个偏心轴固定孔，即3个滚针轴承或角接触球轴承孔，装上滚动轴承尽量减小摩擦阻力，再将等偏心距的3个偏心轴装到3个偏心轴固定孔内，3个偏心轴的端面组成一个平面，而同时旋转的偏心轴是同步的，3个偏心轴的另一端共同带动的传动花盘，其运动轨迹与3个偏心轴完全一样，即实现传动花盘是平动的运动轨迹，也就能够实现一个传动花盘同时带动6个连杆，达到一端6缸、两端12缸活塞压缩机压缩气体，排出气体的目的。并且本发明中每个压缩单元的气缸、活塞、连杆、传动花盘组成一个四连杆机构，四连杆机构实现活塞的吸气、压缩、排气功能。

本发明的有益效果为：

1.具有无油活塞式空气压缩机的特点：加工工艺成熟，制造简单，生产、调试、安装容易，成本低。输出的气体无油、清洁，无污染。

2.开设有交错的冷却水通道，有利于气缸体的散热。同时，采用水冷却方式，全封闭式结构，不仅提高了散热效率使整体温升控制均匀，而且，水冷却吸振效果显著，产品的噪音和振动显著偏小,裸机噪音在65dB以下。

3.一机12个气缸，在同等排气压力下，是4缸活塞式压缩机排气量的4倍，排气量大。

4.隐蔽式进气口设计，采用多孔铝合金板作滤清器壳体，极大地增加了进气面积，减小进气阻力，有利于降低进气噪音；经氧化处理后，防锈能力强。滤清器安装在外罩的最外部，更换滤清器滤芯方便，降低劳动强度，而且，铝合金材质，经阳极氧化后，有非常强的防锈能力。

5.压缩腔的轴线与电机轴承孔的轴线垂直，便于加工的统一性。并且气缸体材质选用5A05防锈铝合金，并且在气缸体的圆周面上做硬质阳极氧化处理，硬度不低于HV1000；或在压缩腔镶装铝青铜套，硬度不低于HRC45。

6.用O形密封圈与环形密封槽的配合密封，充分利用O形密封圈制造工艺成熟、标准化的特点；同时，环形密封槽的加工工艺简单。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明压缩单元的主视图。

图3为本发明压缩单元的左视图。

图4为本发明压缩单元的剖视图。

图5为本发明气缸体的主视图。

图6为图5中A-A向剖视图。

图7为本发明气缸体的左视图。

图8为本发明传动花盘的结构示意图。

图9为本发明滤清器的结构示意图。

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付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。

实施例1：

一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，包括电机，在电机的两端对称布置有两套压缩单元，两套压缩单元的高压气腔通过气管串联连接，两套压缩单元的冷却水通道相互独立，分别与主冷却水管道并联连接。

实施例2：

一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，如图1所示，包括电机1，在电机1的两端对称布置有两套压缩单元，两套压缩单元的高压气腔通过气管9串联连接，所述两套压缩单元的冷却水通道错位设置并通过连通水管8串联连接。

具体地，所述压缩单元，包括气缸体21，如图6所示，在气缸体21中心位置设有电机轴承孔4，电机1的输出轴穿过电机轴承孔4。

如图7所示，在气缸体21的外壁设有冷却水通道7，两个气缸体的冷却水通道位置交错并通过连通水管8连接；在冷却水通道7的开口处设有密封槽，o形密封圈或环形密封圈安装在密封槽内将冷却水通道7密封。

冷却水通道是交错穿行在气缸体上，增大换热面积，提高降温效果，采用封闭式水冷却方式，不仅能够使活塞式空气压缩机有良好的性能参数，特别是对产品整体温升的控制，噪音的降低有其他类型的压缩机无法比拟的优势，特别是裸机噪音在65dB以下。

并且在气缸体21外设有进出气组件，所述进出气组件，如图2-4所示，包括外罩31、滤清器32、进气口33、出气口34、空气通道35；外罩31罩设气缸体21且气缸体21的外壁与外罩31内壁之间设有空气通道35；滤清器32安装在外罩31的外侧且进气口33设置在滤清器32上，滤清器32结构如图9所示，出气口34设置在外罩31上。

本发明中将整个进气口与滤清器一体化设计，且具有隐蔽性效果。即滤清器的进气孔由大而单一改为小而多的形式，使进气面积倍增。通过增加滤清器的进气面积，减小进气阻力，降低进气噪音。同时，这种进气口在外观上失去了明显进气口的特征，即进气口具有隐蔽性。

在气缸体21内设有若干个压缩组件和传动组件；各压缩组件的连杆与传动组件的传动花盘连接；且传动花盘与电机1的输出轴连接。

所述压缩组件包括至少六个，且两两一组，每套压缩单元都有至少六个压缩组件，共计至少12个压缩组件同步工作，能大幅度提高排气量。

所述每个压缩组件，均包括活塞51、连杆52、单向阀53、压缩腔54；如图4-6所示，压缩腔54设置在气缸体21的内侧壁上且压缩腔54的轴线与气缸体21的轴线垂直，便于加工的统一性；每个压缩腔54内均安装有活塞51，活塞51在压缩腔54内滑动；连杆52的一端与活塞51铰接，连杆52的另一端与传动组件的传动花盘铰接；并且在压缩腔54与空气通道35相通处安装有单向阀53。

活塞在气缸体的压缩腔内周期性地往复运动，压缩气体，再通过安装在压缩腔头部的单向阀的自动开合，将压缩气体排出压缩腔至空气通道内。

两套压缩单元，共有12个压缩容腔，因此，在相同的电机频率和活塞行程下，本发明的排气量参数是4缸压缩机的3倍。

所述传动组件，包括传动花盘61，如图4和8所示，在传动花盘61上设有电机偏心轴承孔611和连杆安装孔612；电机1的输出轴穿过气缸体21的电机轴承孔4后插入电机偏心轴承孔611内，并带传动花盘61转动；且所述的电机偏心轴承孔611与电机轴承孔4的轴线错位平行；连杆52与连杆安装孔612一一对应连接。

电机带动传动花盘往复转动，传动花盘带动连杆，连杆带动给自的活塞在压缩腔内往复运动，实现气体的压缩。

为了确保传动花盘上所有点的运动轨迹都一样，所述传动组件，还包括偏心轴62，偏心轴62的一端通过轴承安装在气缸体21的偏心轴固定孔211内，偏心轴62的另一端通过轴承安装在传动花盘61的偏心轴孔613内，连杆安装孔612两两一组分列在各偏心轴孔613之间。

并且所述偏心轴固定孔211关于电机轴承孔4呈环形阵列分布；所述偏心轴孔613和两两一组的连杆安装孔612均关于电机偏心轴承孔611呈环形阵列分布。

对应的在气缸体中部位置均匀开设3个偏心轴固定孔211，即3个滚针轴承或角接触球轴承孔，装上滚动轴承尽量减小摩擦阻力，再将等偏心距的3个偏心轴装到3个偏心轴固定孔211内，3个偏心轴的端面组成一个平面，而同时旋转的偏心轴是同步的，3个偏心轴的另一端共同带动的传动花盘，其运动轨迹与3个偏心轴完全一样，即实现传动花盘是平动的运动轨迹，也就能够实现一个传动花盘同时带动6个连杆，达到一端6缸、两端12缸活塞压缩机压缩气体，排出气体的目的。并且本发明中每个压缩单元的气缸、活塞、连杆、传动花盘组成一个四连杆机构，四连杆机构实现活塞的吸气、压缩、排气功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，包括电机（1），其特征在于：在电机（1）的两端对称布置有两套压缩单元，两套压缩单元的高压气腔串联连接。

2.根据权利要求1所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述两套压缩单元的冷却水通道错位设置并通过连通水管串联连接。

3.根据权利要求1或2所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述压缩单元，包括气缸体（21）；气缸体（21）与电机（1）的输出轴连接；在气缸体（21）外设有进出气组件，在气缸体（21）内设有若干个压缩组件和传动组件；各压缩组件的连杆与传动组件的传动花盘连接；且传动花盘与电机（1）的输出轴连接；在气缸体（21）的外壁设有冷却水通道（7），两个气缸体的冷却水通道位置交错并通过连通水管（8）连接。

4.根据权利要求3所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述气缸体（21）中心位置设有电机轴承孔（4），电机（1）的输出轴穿过电机轴承孔（4）。

5.根据权利要求3所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述进出气组件，包括外罩（31）、滤清器（32）、进气口（33）、出气口（34）、空气通道（35）；外罩（31）罩设气缸体（21）且气缸体（21）的外壁与外罩（31）内壁之间设有空气通道（35）；滤清器（32）安装在外罩（31）的外侧且进气口（33）设置在滤清器（32）上，出气口（34）设置在外罩（31）上。

6.根据权利要求3所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述压缩组件包括至少六个，且两两一组。

7.根据权利要求6所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述每个压缩组件，均包括活塞（51）、连杆（52）、单向阀（53）、压缩腔（54）；压缩腔（54）设置在气缸体（21）的内侧壁上且压缩腔（54）的轴线与气缸体（21）的轴线垂直；每个压缩腔（54）内均安装有活塞（51），活塞（51）在压缩腔（54）内滑动；连杆（52）的一端与活塞（51）铰接，连杆（52）的另一端与传动组件的传动花盘铰接；并且在压缩腔（54）与空气通道（35）相通处安装有单向阀（53）。

8.根据权利要求6或7所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述传动组件，包括传动花盘（61），在传动花盘（61）上设有电机偏心轴承孔（611）和连杆安装孔（612）；电机（1）的输出轴穿过气缸体（21）的电机轴承孔（4）后插入电机偏心轴承孔（611）内，并带传动花盘（61）转动；连杆（52）与连杆安装孔（612）一一对应连接。

9.根据权利要求8所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述传动组件，还包括偏心轴（62），偏心轴（62）的一端通过轴承安装在气缸体（21）的偏心轴固定孔（211）内，偏心轴（62）的另一端通过轴承安装在传动花盘（61）的偏心轴孔（613）内，连杆安装孔（612）两两一组分列在各偏心轴孔（613）之间。

10.根据权利要求9所述的水冷却无油12缸活塞式空气压缩机，其特征在于：所述偏心轴固定孔（211）关于电机轴承孔（4）呈环形阵列分布；所述偏心轴孔（613）和两两一组的连杆安装孔（612）均关于电机偏心轴承孔（611）呈环形阵列分布。

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