CN111271262A - 由柴油机改装的空压机及其改装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由柴油机改装的空压机，属于空压机领域，由柴油机改装而来，包括气缸体和气体收集装置，凸轮轴上设有用于控制进气门或排气门开闭的凸轮凸起，所述控制同一气缸进气门或排气门开闭的凸轮凸起设置有两个，且关于凸轮轴的中心旋转180度对称设置。本发明的改装方法为：包括令原柴油机的进气门与排气门同时打开用于进气，将原柴油机的喷油嘴变为用于排气的单向阀，并增加气体收集装置；其中，将控制原柴油机单个气缸进气门或排气门的凸轮轴上的凸轮凸起改为，设有两个关于凸轮轴的中心旋转180度对称的凸起，同时使控制进气门和排气门凸轮轴的安装方式相同。本发明利用原有的柴油机进行改造，改造成本低，压缩空气的效率高，后期维护方便，经久耐用，适用于所有空压机。

Description

由柴油机改装的空压机及其改装方法

技术领域

本发明属于空压机领域，具体地说是一种由柴油机改装的空压机，还涉及一种由柴油机改装的空压机的改装方法。

背景技术

空气压缩机也称为空压机，利用活塞在缸体内的往复运动将空气压缩，然后收集于集气瓶中，压缩后的空气具有压力高、占用空间小、易于存储、便于运输等特点，因此，通过空压机压缩后的空气被广泛应用于各个领域。其中，我们生活中常见的喷漆、轮胎充气、吹瓶机、油井压裂、高压空气爆炸采煤、制药工业食、用压缩空气拌和浆液、车辆制动、门窗启闭等都是利用了压缩空气。压缩空气的使用，为我们的生产生活带来了便捷。

现有技术中，常见的空压机是利用活塞在缸体内的往复运动来压缩空气，但是现有技术中的空压机发展相对滞后，还存在工作压力小、不能满足特殊制造行业的生产需求、生产成本高、后期维护费用高、制造精度相对较低等缺点。中国专利ZL201710463322.3公开了一种基于柴油机技术改装的空压机，此篇专利中的空压机，由柴油机改装而来，因为柴油机与空压机工作原理相似，因此，上述专利文件中通过改变控制柴油机进气门和排气门的凸轮结构、曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的传动比，将柴油机的做功过程变为空气的压缩过程。使空压机由技术发展成熟的柴油机改装而来，降低了空压机的制作成本，提高了空压机的质量。但是，这种改造存在如下缺点：改造后的空压机需要改变曲轴齿轮与凸轮轴齿轮的传动比和凸轮轴上的凸轮，因此，柴油机原有的传动齿轮需要重新加工制作，不仅增加了改造成本，如果制作精度达不到要求，还会使空压机的质量降低，甚至造成安全事故。同时，单独更换定制的传动齿轮，如果发生损坏，零件的通用性低，市场上不易买到，更换麻烦。如何在尽可能减少改动的情况下，依然能完成空压机的功能，且保证质量，是丞待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种由柴油机改装的空压机，以达到改造成本低、后期维护方便、提高空气压缩效率的目的；

本发明还要提供一种由柴油机改装的空压机的改装方法，以达到改造简单、提高改造质量的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种由柴油机改装的空压机，由柴油机改装而来，包括气缸体和气体收集装置，所述气缸体至少设有一个用于压缩气体的气缸，所述气缸包括用于驱动活塞往复运动的曲轴，所述气缸体上设有进气管道、排气管道、用于代替原柴油机喷油嘴的单向阀和用于分别控制进气门开闭和排气门开闭的凸轮轴，所述单向阀通过气体收集管路将气缸的内腔和气体收集装置连接在一起；还包括用于控制曲轴和凸轮轴联动的传动机构，所述凸轮轴上设有用于控制进气门或排气门开闭的凸轮凸起，所述控制同一进气门或同一排气门开闭的凸轮凸起设置有两个，且关于凸轮轴的中心旋转180度对称设置，同一气缸中控制进气门凸轮轴和控制排气门凸轮轴的安装方式相同。

作为对本发明的限定：所述凸轮轴的安装方式为：初始状态时，凸轮轴上凸轮凸起所在的直线与活塞的轴线垂直，且活塞位于上止点。

作为对本发明的进一步限定：空压机由设有六个气缸的柴油机改装而来，第一气缸和第六气缸形成第一压缩组，第二气缸和第五气缸形成第二压缩组，第三气缸和第四气缸形成第三压缩组，与第一压缩阻、第二压缩组、第三压缩组相互对应的凸轮轴上凸轮凸起所在直线的角度依次相差60度。

作为对本发明另一种限定：所述空压机包括第一冷却循环机构和用于为压缩气体流入与收集降温的第二冷却循环机构，所述第一冷却循环机构为柴油机原有的气缸体冷却循环机构，所述第二冷却循环机构的管路依次经过进气管道、气体收集管路和排气管道，且管路的入口连接气缸体冷却循环机构中水泵的出水口，管路的出口连接气缸体冷却循环机构的水箱。

作为对本发明的限定：所述气体收集管路为内外套双壁管道，且内管道为压缩后的气体流通管道，外管道为冷却液流通管道，所述冷却液流通管道与第二冷却循环机构的管路通过支管连接。

作为对本发明的第三种限定：所述原柴油机的进气管道和排气管道的自由端口均连接有增压机构。

本发明还提供了一种由柴油机改装的空压机的改装方法，包括仅改变原柴油机凸轮轴的结构及设置方式，将原柴油机的进气门与排气门均作为空压机的进气门用于进气，将原柴油机的喷油嘴变为用于排气的单向阀，并增加气体收集装置，将压缩后的气体通过单向阀收集到气体收集装置中，具体包括以下步骤：

步骤一：将控制原柴油机同一气缸进气门的凸轮轴上的凸轮改为，设置有两个关于凸轮轴的中心旋转180度对称的凸起，同时使控制同一气缸的排气门的凸轮轴上凸轮凸起的结构与控制进气门的凸轮轴上凸轮凸起的结构相同；

步骤二：使控制进气门和排气门凸轮轴的安装方式相同，保证凸轮轴旋转一周，进气门和排气门同时打开和关闭两次，使原柴油机的四个冲程变为两个冲程。

作为对本发明由柴油机改装的空压机的改装方法的限定：步骤二中，凸轮轴的安装方式为，曲轴转动180度，控制进气门的凸轮轴和控制排气门的凸轮轴均转动90度时，气缸内空腔最大，且进气门和排气门同时打开到最大程度。

作为对本发明由柴油机改装的空压机的改装方法的另一种限定：利用原柴油机气缸体的冷却循环机构，再增加一组为原柴油机的进气管道和排气管道以及气体收集装置降温的冷却循环机构；将气缸两两组合，使气体压缩按顺序依次进行。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果在于：

(1)本发明利用现有技术中已经发展成熟的柴油机进行改造，将柴油机中的四个冲程变为空压机中的吸气和压缩两个冲程，通过改变控制进气门凸轮轴和排气门凸轮轴上凸轮凸起的结构，将原柴油机中的进气门和排气门均变为进气，增大气缸体内的进气量，提高压缩空气的效率，仅改变凸轮轴上凸轮凸起的结构就能实现空气的压缩，避免了传动机构中传动齿轮的改造，节省了改造成本，避免了后期维修更换的不便，对原柴油机改造的越少，未知故障的风险就越低，空压机的质量就越好；

（2）本发明的凸轮轴上凸轮凸起所在直线与活塞垂直，活塞的初始位置在上止点，使活塞向下止点运动时，进气门和排气门逐渐打开到最大，保证最大的进气量，增大气体压缩的效率；

（3）本发明的六个气缸压缩空气的先后顺序不一样，既能防止收集气体的过程中压力过大，又能提高压缩的效率；

（4）本发明设有两组冷却循环机构，分别对气缸体与气体流通过的管道进行冷却，既保证了气缸体的安全，又保证了压缩气体的稳定性，两组冷却循环机构大部分都是利用原柴油机的冷却系统，为了增加冷却效果，仅是多增加了一些管路，改造成本较低；

（5）本发明气体收集管路为内外套双壁管道，既能进气气体流通，又能进行冷却液流通，且冷却液包覆在气体的四周，降温效果好，还节省空间，降低了改造成本；

（6）本发明还设置了增压机构，能够增大气缸中的进气量，提高空压机的压缩效率。

综上所述，本发明利用原有的柴油机进行改造，改造成本低，压缩空气的效率高，后期维护方便，经久耐用，适用于所有空压机。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例1的气缸2进气状态示意图；

图2为本发明实施例1的气缸2压缩状态示意图；

图3为本发明实施例1凸轮轴5上凸轮凸起6的结构示意图。

图中：1-气缸体，2-气缸，3-进气管道，4-排气管道，5-凸轮轴，6-凸轮凸起， 7-活塞，8-单向阀，9-气体收集管路，10-集气瓶，11-进气门，12-排气门，13-曲轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的由柴油机改装的空压机及其改装方法为优选实施例，仅用于说明和解释本发明，并不构成对本发明的限制。

实施例1 由柴油机改装的空压机

本实施例如图1、图2、图3所示，本实施例提供了一种由柴油机改装的空压机，本实施例的空压机采用现有技术的6-135柴油机作为改装的标本，所述柴油机具有六个气缸2，且六个气缸2中均包括活塞7，六个活塞7分别通过六个连杆连接在一个曲轴13上，将活塞7的往复运动转化为曲轴13的转动。所述柴油机的气缸体1上设有气缸体3、排气管道4、用于控制进气门11开闭的凸轮轴5和用于控制排气门12开闭的凸轮轴5，曲轴13和凸轮轴5的联动，完成活塞7的做功。柴油机的做功是通过油料的燃烧产生动力，需要四个冲程完成（即吸气、压缩、爆发、排气），方可产生动力，而空压机只需要将空气压缩后排出并收集即可，柴油机的前两个冲程正是压缩气体的过程，因此，两者的工作原理很相似，只需要采用柴油机的前两个冲程就能完成气体的压缩。具体的结构改装为：

由于原柴油机的曲轴13和凸轮轴5的传动比为2:1，因此，当曲轴13转动720度，带动活塞7往复运动产生四个冲程时，控制进气门11开闭和控制排气门12开闭的凸轮轴5转动360度，即控制进气门11开闭的凸轮轴5上的凸轮凸起6与进气门11接触一次，进气门11打开一次，用于进气，控制排气门12开闭的凸轮轴5上的凸轮凸起6与排气门12接触一次，排气门12打开一次，用于排气。而空压机只需要进气和压缩两个过程，因此，只需要两个冲程就能完成空气压缩，即曲轴13转动360度，凸轮轴5转动180度，凸轮轴5上的凸轮凸起6与进气门11接触一次，进气门11由打开到关闭进行一次。

为了实现上述功能，节省活塞7做功的时间，本实施例省去了原柴油机中的排气冲程，将原柴油机的排气管道4改为进气，使原有的排气门12与进气门11同时打开（共同作为空压机的进气门），因此，控制排气门12开闭的凸轮轴5与控制进气门11开闭的凸轮轴5安装方式相同，保证进气门11和排气门12同时打开，均用于进气。为了排出压缩气体，将原柴油机的喷油嘴改为单向阀8。所述单向阀8固设于气缸体1上，本实施例的单向阀8采用现有技术中的压力阀，使压缩后的气体达到一定的压力后，只能通过单向阀8由气缸2向外排出。所述单向阀8一端与气缸2的内腔连接，一端与气体收集管路9连接，气体收集管路9的另一端连接气体收集装置用于收集压缩后的气体，本实施例的气体收集装置为集气瓶10。为了保证压缩空气的压力，本实施例的集气瓶10上还设有压力表，方便观察和调节。

由于不需要油料的燃烧，也就不需要燃烧的冲程，因此，曲轴13转动360度，凸轮轴5转动180度，完成一次压缩空气，为了提高工作效率，保证凸轮轴5在转动下一个180时，也能正常压缩空气，本实施例将凸轮轴5上的凸轮凸起6进行改造，如图3所示，同一气缸2中，凸轮轴5与原柴油机相同，均为直径R1为20cm的圆柱，且用于控制同一气缸2上进气门11或排气门12开闭的凸轮凸起6原有的凸起形状不改变，仅将凸轮凸起6的数量设置为两个，且两个凸轮凸起6关于凸轮轴5的中心旋转180度对称设置形成一对凸起，即凸轮轴5转动一圈，进气门11打开两次，气缸2内进行两次吸气。本实施例中由于设有六个气缸2，因此一个凸轮轴5上就设有六对凸轮凸起6。

当活塞7运动到下止点时，气缸2内的空腔最大，为了保证气缸2的空腔内能最大量的进入气体，需要使原柴油机的进气门11和排气门12均打开到最大状态，因此，控制进气门11开闭的凸轮轴5和控制排气门12开闭的凸轮轴5的安装方式（凸轮轴5与曲轴13的初始状态）相同，均为活塞7位于上止点，凸轮轴5上的凸轮凸起6所在的直线与活塞7的轴线垂直，即位于水平线上。当曲轴13转动180度，位于下止点时，凸轮轴5转动90度，进气门11和排气门12同时打开到最大状态。所述凸轮轴5上的凸轮凸起6均为圆弧形凸起，使进气门11和排气门12的开打和关闭缓慢过渡，减少摩擦的阻力。

本实施例中的柴油机的气缸体1内具有六个气缸2，原来六个气缸2的工作为，按照第一气缸、第五气缸、第三气缸、第二气缸、第四气缸、第六气缸的顺序进行工作，而改进后，第一气缸与第六气缸同时工作形成第一空压机组，第二气缸与第五气缸同时工作形成第二空压机组，第三气缸与第四气缸同时工作形成第三空压机组，令控制第一气缸与第六气缸的凸轮轴5的凸轮排布方向一致，控制第二气缸与第五气缸的凸轮轴5的凸轮排布方向一致，控制第三气缸与第四气缸的凸轮轴5的凸轮排布方向一致，第一压缩阻、第二压缩组、第三压缩组相互对应的凸轮轴5上凸轮凸起6所在直线的角度依次相差60度，即第一压缩组先进行空气的压缩，第二压缩组再进行空气的压缩，第三压缩组最后进行空气的压缩。

本实施例的空压机包括第一冷却循环机构和第二冷却循环机构，所述第一冷却循环机构为柴油机原有的气缸体1冷却循环机构，为气缸体1内的气缸2压缩气体做功产生的热量降温。所述第二冷却循环机构为高速输入气缸2内的气体降温，同时为收集压缩后的高压、高温气体降温。所述第二冷却循环机构的管路依次经过气缸体3、气体收集管路9和排气管道4，管道内通入冷却液进行冷却。管路中的入口连接气缸体1冷却循环机构中水泵的出水口，用于冷却液的流入，管路的出口连接气缸体1冷却循环机构的水箱，用于收集冷却液。所述第二冷却循环机构管路的中间段流经气体收集管路9，为了方便气体的收集和降温，本实施例的气体收集管路9为内外套双壁管道，且内管道为压缩后的气体流通管道，外管道为冷却液流通管道，所述冷却液流通管道与第二冷却循环机构的管路连接，且两者之间通过多个支管连接，进行冷却液的流通。

为了保证气体能快速进入气缸2内，本实施例还设置有增压机构，所述原柴油机的气缸体3和排气管道4的自由端口均连接有增压机构。所述增压机构采用现有技术中的风机。

实施例2 由柴油机改装的空压机的改装方法

本实施例提供了一种由柴油机改装的空压机的改装方法，包括将原柴油机的排气门12用于进气，将原柴油机的喷油嘴变为用于排气的单向阀8，将单向阀8通过管路与气体收集装置连接，使压缩后的气体只能由气缸2通过单向阀8排出到气体收集装置中，将压缩后的气体通过单向阀8收集到气体收集装置中。将控制原柴油机同一气缸2进气门11的凸轮轴5上的凸轮凸起6改为设置有两个，且关于凸轮轴5的轴线对称，当凸轮轴5转动一圈时，进气门11打开两次，活塞7往复四次，即凸轮轴5转动一圈，进气和压缩进行两个周期，压缩的过程，向外排气，完成压缩气体的收集。

同一气缸2中控制排气门12的凸轮轴5上凸轮凸起6的结构与控制进气门11的凸轮轴5上凸轮凸起6的结构相同，且安装方式相同，保证进气门11与排气门12同时打开或关闭，用于向气缸2内进气。改装后原柴油机的四个冲程变为两个进气和压缩的冲程，提高了空压机的工作效率。

两个凸轮轴5的安装方式为：曲轴13转动180度，控制进气门11开闭的凸轮轴5和控制排气门12开闭的凸轮轴5均转动90度时，气缸2内空腔最大，且进气门11和排气门12同时打开到最大程度。如图1所示，为气缸2的进气状态，凸轮轴5上凸轮凸起6所在的直线与活塞7的轴线平行，活塞7位于下止点，气缸2内空腔最大，进气门11和排气门12开到最大，进气量也最大。如图2所示，当曲轴13转动180度，活塞7位于上止点时，此时，凸轮轴5转动90度，凸轮凸起6所在的直线与活塞7的轴线垂直，此时，气缸2内的气体被压缩，并排出。

本实施例的冷却机构有两组，一组利用原柴油机的冷却循环机构，再增加一组为气缸体3和气体收集装置降温的冷却循环机构，增加的冷却循环机构的管路依次经过原柴油机的气缸体3、气体收集管路9和原柴油机的排气管道4，其中冷却液的供给利用原柴油机冷去循环机构中的水泵，冷却液的收集为原柴油机中冷却循环机构的水箱，节省改装成本。

本实施例的原柴油机设有六个气缸2，为了保证压缩气体的及时收集，避免产生过大的压力，将六个气缸2两两组合，所述使第一气缸和第六气缸形成第一压缩组，第二气缸和第五气缸形成第二压缩组，第三气缸和第四气缸形成第三压缩组，第一空压组先进气气体的压缩，第二空压组再进气气体的压缩，第三空压组最后进气气体的压缩，气体压缩顺序进行，减小气体收集装置的负担，避免收集过程中压力过大。

Claims (9)

1.一种由柴油机改装的空压机，由柴油机改装而来，包括气缸体和气体收集装置，所述气缸体至少设有一个用于压缩气体的气缸，所述气缸包括用于驱动活塞往复运动的曲轴，所述气缸体上设有进气管道、排气管道、用于代替原柴油机喷油嘴的单向阀和用于分别控制进气门开闭和排气门开闭的凸轮轴，所述单向阀通过气体收集管路将气缸的内腔和气体收集装置连接在一起；还包括用于控制曲轴和凸轮轴联动的传动机构，其特征在于：所述凸轮轴上设有用于控制进气门或排气门开闭的凸轮凸起，所述控制同一进气门或同一排气门开闭的凸轮凸起设有两个，且关于凸轮轴的中心旋转180度对称设置，且同一气缸中控制进气门凸轮轴和控制排气门凸轮轴的安装方式相同。

2.根据权利要求1所述的由柴油机改装的空压机，其特征在于：所述凸轮轴的安装方式为：初始状态时，凸轮轴上凸轮凸起所在的直线与活塞的轴线垂直，且活塞位于上止点。

3.根据权利要求2所述的由柴油机改装的空压机，其特征在于：空压机由设有六个气缸的柴油机改装而来，第一气缸和第六气缸形成第一压缩组，第二气缸和第五气缸形成第二压缩组，第三气缸和第四气缸形成第三压缩组，与第一压缩阻、第二压缩组、第三压缩组相互对应的凸轮轴上凸轮凸起所在直线的角度依次相差60度。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的由柴油机改装的空压机，其特征在于：所述空压机包括第一冷却循环机构和用于为压缩气体流入与收集降温的第二冷却循环机构，所述第一冷却循环机构为柴油机原有的气缸体冷却循环机构，所述第二冷却循环机构的管路依次经过进气管道、气体收集管路和排气管道，且管路的入口连接气缸体冷却循环机构中水泵的出水口，管路的出口连接气缸体冷却循环机构的水箱。

5.根据权利要求4所述的由柴油机改装的空压机，其特征在于：所述气体收集管路为内外套双壁管道，且内管道为压缩后的气体流通管道，外管道为冷却液流通管道，所述冷却液流通管道与第二冷却循环机构的管路通过支管连接。

6.根据权利要求1-3、5中任意一项所述的由柴油机改装的空压机，其特征在于：所述原柴油机的进气管道和排气管道的自由端口均连接有增压机构。

7.一种权利要求1-6中任意一项所述的由柴油机改装的空压机的改装方法，包括仅改变原柴油机凸轮轴的结构及设置方式，将原柴油机的进气门与排气门均作为空压机的进气门用于进气，将原柴油机的喷油嘴变为用于排气的单向阀，并增加气体收集装置，将压缩后的气体通过单向阀收集到气体收集装置中，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：

步骤一：将控制原柴油机同一气缸进气门的凸轮轴上的凸轮改为，设置有两个关于凸轮轴的中心旋转180度对称的凸起，同时使控制同一气缸的排气门的凸轮轴上凸轮凸起的结构与控制进气门的凸轮轴上凸轮凸起的结构相同；

步骤二：使控制进气门和排气门凸轮轴的安装方式相同，保证凸轮轴旋转一周，进气门和排气门同时打开和关闭两次，使原柴油机的四个冲程变为两个冲程。

8.根据权利要求8所述的由柴油机改装的空压机的改装方法，其特征在于：步骤二中，凸轮轴的安装方式为，曲轴转动180度，控制进气门的凸轮轴和控制排气门的凸轮轴均转动90度时，气缸内空腔最大，且进气门和排气门同时打开到最大程度。

9.根据权利要求7-9中任意一项所述的由柴油机改装的空压机的改装方法，其特征在于：利用原柴油机气缸体的冷却循环机构，再增加一组为原柴油机的进气管道和排气管道以及气体收集装置降温的冷却循环机构；将气缸两两组合，使气体压缩按顺序依次进行。

Images