CN208396885U - 一种四缸无油直联空压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种四缸无油直联空压机，包括电机以及设于电机两侧的两组气缸压缩组，两组气缸压缩组呈180°错位设置；气缸压缩组包括一箱体、一连杆、一曲轴、一驱动杆、两压缩缸、两活塞、一风叶和一风罩；箱体安装于电机壳的端面，两个压缩缸安装于箱体的前后侧；连杆设于箱体内，其两侧分别由箱体侧壁的通孔伸入两个压缩缸内；两个活塞分别设于连杆的前后端，与相应的压缩缸滑动配合；曲轴与转子固定连接；驱动杆的一端活动套设于曲轴的偏心轴，另一端与连杆活动连接；风叶的偏心孔套装于偏心轴的尾部并绕电机轴线转动；风罩安装于箱体的端面。本实用新型具有极高的平稳性和可靠性，同时还可提高电机转化为空气能的转化效率，减低能量损耗。

Description

一种四缸无油直联空压机

技术领域

本发明涉及空气压缩机领域，尤其涉及的是一种四缸无油直联空压机。背景技术

空气压缩机主要是往复活塞式压缩机，其运动机构主要包括电机主轴、曲轴和连杆，气缸的活塞通过连杆与曲轴相连，电机带动曲轴旋转，曲轴转动的同时带动连杆运动，使活塞在缸体内作往复直线运动。

背景技术

现有的气缸主要呈V、M等状分布在曲轴周围，从而构成V型、M型等空压机。这些空压机的气缸都呈倾斜设置于空压机的上部，在其运转过程中必然会产生倾斜的惯性力。由于现有空压机的若干活塞不处于同一直线，虽然目前的空压机厂家会通过合理结构设计，能够使电机相对平衡，但是仍然无法完全消除所有惯性力，而这些惯性力将作用于电机主轴，对其产生阻碍，使其运转速率降低，造成电机能量的损耗；另外即使空压机各个方向的惯性力得到了平衡，但是其轴线不位于同一直线，惯性力矩仍无法得到消除，压缩机仍然存在运作不平稳，存在振动等情，特别是在主轴转速提高时，振动尤其明显。

另外，现有活塞的密封圈一般设计为倒喇叭状，促使其能与气缸的内侧壁相抵触，从而达到密封效果，但是其相对地增加了密封圈与气缸的相互摩擦，使用一段时间后，密封圈将会产生磨损，降低其与气缸的密合性，进一步的将严重影响空压机压缩空气的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种结构设计合理，运作更加平稳、可靠、能量损耗低的四缸无油直联空压机。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种四缸无油直联空压机，包括主要由电机壳、定子、转子构成的卧式的电机，定子设置在电机壳内，转子活动设置在定子的内圈，转子的两端分别延伸至电机壳外。

电机的左右侧各设有一组气缸压缩组，两组气缸压缩组呈错位设置且它们之间的错位角为180°。

气缸压缩组包括一箱体、一连杆、一曲轴、一驱动杆、两压缩缸、两活塞、一风叶和一风罩；箱体安装于电机壳的端面，两个压缩缸安装于箱体的前后侧；连杆设于箱体内，其两侧分别由箱体侧壁的通孔伸入两个压缩缸内；两个活塞分别设于连杆的前后端，与相应的压缩缸滑动配合；曲轴与转子固定连接，曲轴包括曲柄和偏心轴；驱动杆的一端活动套设于偏心轴，另一端与连杆活动连接，从而使连杆沿压缩缸的轴线水平位移；风叶的偏心孔套装于偏心轴的尾部，使风叶绕电机轴线转动；风罩安装于箱体的端面，用于罩住风叶。

优选的，活塞包括活塞环和密封组件；密封组件包括设于活塞环端面的环圆件、设于环圆件外缘的弹性件，以及相互叠合地套设于弹性件外缘的第一密封垫圈和第二密封垫圈，弹性件使第一防密封圈和第二密封垫圈径向扩张抵触于压缩缸的内壁。

优选地，弹性件为形成有弹性缺口的环体，第一密封垫圈形成有第一斜切口，第二密封垫圈形成有第二斜切口，第一斜切口和第二斜切口错位设置。

优选的，环圆件具有一端缘部，端缘部延伸有套缘部，以及形成于该端缘部和套缘部之间的凹环部；弹性件、第一密封垫圈和第二密封垫圈设于该凹环部。

优选的，密封组件还包括有缓套件，缓套件套设于环圆件的套缘部，当密封组件设于活塞环上，缓套件位于活塞环与环圆件之间；还包括套设于活塞环外缘的引导环，引导环形成有弹性切口，该弹性切口使引导环与压缩缸的内壁抵触，以导引活塞相对压缩缸水平位移。

优选的，连杆由两根平行设置的连接杆构成；驱动杆设于两根连接杆之间的间隙；驱动杆通过销轴与两根连接杆活动连接；驱动杆和偏心轴之间套装有轴承，驱动杆和销轴之间也套装有轴承。

优选的，箱体远离电机的端面开有与通孔连通的通道，通道的宽度小于通孔的直径；箱体的侧壁设有若干加强筋；箱体靠近电机的端面设有若干加强板。

优选的，风叶和箱体之间安装有前盖。

优选的，四个压缩缸都为一级压缩缸；或四个压缩缸包括两个一级压缩缸和两个二级压缩缸，或四个压缩缸包括三个一级压缩缸和一个二级压缩缸。

优选的，活塞的组件由铝硅合金、铝基复合材料、树脂基复合材料、碳纤维增强基复合材料、陶瓷纤维增强基复合材料中的一种或多种制成。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：

1、安装于同一连杆的两个活塞沿压缩缸的轴线作朝向相反的水平位移，两者产生惯性力将被完全抵消，且由于两个惯性力不存在距离差，因此不产生惯性力矩，保证空压机的平稳性和可靠性，降低空压机的振动，大大提高电机转化为空气能的转化效率，降低能量损耗。

2、电机两侧的气缸压缩组呈180°错位设置，保证电机左右两侧的平衡性，减小电机的负担，减小振动。

3、两个分别风叶设置在空压机的最外侧，并朝向中间的箱体、电机等输送冷风，实现了精准、广泛地为各个发热部件降温。

4、弹性件使第一防密封圈和第二密封垫圈径向扩张抵触于压缩缸的内壁，使其达到良好的密封效果，同时能够有效减轻两个密封圈的磨损；而两个密封圈的斜切口采用错位设置，因此能保证不对本发明密封性产生任何影响。

5、活塞的组件采用高耐磨、耐高温、低膨胀系数的材料制成，使得本空压机能够满足无油工作的基本条件，驱动杆采用轴承作为旋转件，降低了摩擦力，进一步确保本空压机能够无油工作。

附图说明

图1为本发明的爆炸图；

图2为箱体的结构示意图；

图3为曲轴的结构示意图；

图4为连杆的结构示意图；

图5为活塞的爆炸图；

图6为风叶的结构示意图；

主要附图标记说明：（1、电机；11、电机壳；12、定子；13、转子；14、电机座板；2、压缩缸；21、缸体；22、缸盖；23、上阀板；24、下阀板；25、密封圈；26、进气口；27、出气口；3、活塞；31、活塞环；32、引导环；321、弹性切口；33、环圆件；331、端缘部；332、套缘部；333、凹环部；34、弹性件；341、弹性缺口；35、第一密封垫圈；351、第一斜切口；36、第二密封垫圈；361、第二斜切口；37、缓套件；4、箱体；41、台阶孔；42、加强筋板；43、加强筋条；44、通孔；45、通道；5、曲轴；51、曲柄；52、偏心轴；53、安装孔；54、螺丝孔；6、驱动杆；61、轴承；7、连杆；71、连接杆；72、圆孔；73、销轴孔；74、销轴；81、风叶；811、偏心孔；82、风罩；83、前盖；9、中冷器；91、气管）。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。

需要注意的是，本发明中所提及的方向性词语，例如：上、下、前、后、左、右等，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。

如图1所示，一种四缸无油直联空压机，包括电机1、四个压缩缸2、以及与四个压缩缸2滑动配合的活塞3，四个压缩缸2呈长方形地分布于电机1的周围，同侧的压缩缸2的轴线相同，同侧的两个活塞3沿其对应的压缩缸5的轴线做方向相反的水平位移。

电机1呈卧式设置，直接采用现有电机的一种，例如普通永磁电机、带有气体静压轴承的永磁电机、带有气体动压轴承的永磁电机等。无论何种电机，现有电机的必需组件包括电机壳11、定子12、转子13，定子12设置在电机壳11内，转子13活动设置在定子12的内圈，转子13的两端分别延伸至电机壳11外，还包括轴承和若干密封圈等，在此不再针对电机1的其他零部件作详细结构。电机1通过螺丝锁定于电机座板14。电机座板14可以是由若干型材焊接而成。

为方便描述本发明，将电机1一侧的两个压缩缸2及相关配套机构统称为气缸压缩组，因此本发明共计有两组气缸压缩组。两组气缸压缩组分别设置于电机1的左右侧，这两组气缸压缩组呈错位设置且它们之间的错位角为180°，采用该设计，电机1两侧的气缸压缩组运转时，其产生的力方向相反，可以相互抵消，有利于提高本发明的稳定性，减少振动，降低噪音。

如图1所示，气缸压缩组还包括一箱体3、一连杆7、一曲轴5、一驱动杆6、两活塞、一风叶81、一风罩82、以及与分别与两个压缩缸2滑动配合的两个活塞3。

两个箱体4分别通过螺丝安装于电机壳11的左右端面。如图2所示，箱体4靠近电机1的端面封闭，但留有供转子13穿过的台阶孔41，台阶孔41朝电机1延伸，位于台阶孔41周围可以布设若干加强筋板42。箱体4的前后侧壁各设有一安装面(为标记），安装面上开有锁定的压缩缸2的螺丝孔（未标记）。安装面开有供连杆7穿过的通孔44，通孔44呈圆形。箱体4侧壁除安装面以外的位置均匀分布有加强筋条43。箱体4远离电机1的端面为开放式的，该端面形成有与通孔44连通的通道45，该通道45的宽度小于通孔44的直径，以使连杆7横躺地穿过但无法以竖立地方式穿过。上方提及的加强筋板42和加强筋条43不仅增强箱体4的刚性和强度，达到减少材料，延长使用寿命，还可以作为箱体4的散热翅，提高箱体4的散热效果。

两个压缩缸2通过螺丝锁于箱体4前后侧的安装面，两个压缩缸2的轴线位于同一直线。如图1所示，压缩缸2采用现有气缸，包括缸体21和缸盖22。压缩缸2内安装有上下阀板（23、24）上下阀板（23、24）和压缩缸2之间都安装有密封圈（未标记）。上下阀板（23、24）都安装有相应的阀片、固定阀片的定位销和辅助开关阀片的弹片等机构，在此也不做进一步介绍。压缩缸2的进气口26和出气口27分别设置于缸盖22的上下侧。

如图3所示，曲轴3包括曲柄51和偏心轴52。曲柄51靠近电机1的端面中间开有容纳转子13的安装孔53，其侧面则开有供螺丝穿过的螺丝孔54，该螺丝孔54与电机1轴向垂直。安装时，先将转子13套入安装孔53后，再用螺丝锁定。

连杆7设于箱体4内，其前后端各安装有一活塞3并分别由通孔44伸入两个压缩缸2内。如图3所示，连杆7由两根平行设置的连接杆71构成，连接杆71呈偏平状，两根连接杆71之间留有间隙，用于容纳驱动杆6，并能供驱动杆6在此作垂直面的上下摆动。连接杆71呈中间大两边小；中间的纵截面呈圆形，开有供偏心轴52穿过的圆孔72；两边则呈长条状，其中一边开有销轴孔73。安装时，先将驱动杆6置于两根连接杆71，再将销轴74穿过连接杆71和驱动杆6，从而实现连接杆71和驱动杆6的活动连接，然后再将连杆7安装于箱体4，最后驱动杆6的另一端则与曲柄5的偏心轴52活动连接。更进一步的，驱动杆6和偏心轴52之间套装有轴承61，驱动杆6和销轴74之间也套装有轴承61，轴承61作为驱动杆6的旋转件，提高驱动杆6的灵活性，减小了摩擦，无需添加润滑油等，使本发明做到真正无油。

如图1所示，两个活塞3分别设于连杆7的前后端，两个活塞3与相应的压缩缸3滑动配合。偏心轴52带动驱动杆6，驱动杆6通过连杆7带动两个活塞3于压缩缸2轴线作朝向相反位移。两个活塞3安装于同一连杆7并且沿压缩缸2的轴线作朝向相反的水平位移，两个活塞3的惯性力共同作用于连杆，两个惯性力将相互抵消，且两个惯性力之间不存在距离差，不会产生任何惯性力矩，保证了空压机运转过程中力的平衡性和可靠性，使得本发明运转平稳、振动小、噪声低，同时电机转化为空气压缩能的效率更高，降低能量损耗。

如图5所示，活塞3包括活塞环31、引导环32和密封组件。引导环32套设于活塞环31外缘，引导环32形成有弹性切口321，该弹性切口321使引导环32与压缩缸2的内壁抵触，以导引活塞3相对压缩缸2水平位移。密封组件包括包括环圆件33、弹性件34、第一密封垫圈35、第二密封垫圈36和缓套件37。环圆件33通过螺丝锁定于活塞环3的端面。环圆件33具有端缘部331，端缘部331延伸有套缘部332，端缘部331和套缘部332之间的凹环部333。弹性件34、第一密封垫圈35、第二密封垫圈36套设于凹环部333。其中，弹性件34为形成有弹性缺口341的环体，具有径向向外顶推的弹力。第一密封垫圈35和第二密封垫圈36分别形成有第一斜切口351和第二斜切口361，两个密封垫圈（35、36）相互叠合地套设于弹性体34外缘，并且第一斜切口351和第二斜切口361错位设置，通过弹性件34使第一防密封圈35和第二密封垫圈36径向扩张抵触于压缩缸2的内壁，达到良好的密封效果，同时可以延长活塞3的使用寿命。缓套件37则套设于环圆件33的套缘部332，当密封组件设于活塞环31时，缓套件37位于活塞环31和环圆件33之间。

本发明的活塞环31、引导环2和相关的密封组件，都是采用耐磨、耐高温、低膨胀系数的原材料制成，保证相关部件的膨胀系数满足无油机要求。满足上述要求的材料主要有：铝硅合金、铝基复合材料、树脂基复合材料、碳纤维增强基复合材料、陶瓷纤维增强基复合材料等，随着材料科学的不断发展，未来将有更多材料能够满足上述需求，因此在此不作一一列举。

如图1所示，风叶81安装于偏心轴52尾部。风叶81和箱体4之间通过前盖83隔开，前盖83通过螺丝锁于箱体4远离电机1的端面。风叶81设置有偏心孔811，并通过螺丝将偏心轴52锁于偏心孔811内，风叶81与电机2的轴线在同一直线上，保证风叶81绕电机2的轴线作圆周运动。其中，偏心轴52的螺丝孔（未示出）位于偏心轴52远离电机1的端面，风叶81的螺丝孔（未示出）由其远离电机1的端面朝电机1延伸至偏心孔811。两个风叶81设置在本发明的左右两侧，并分别朝向电机1吹风，结构设计合理，实现高效、精准、广泛地为各发热部件降温，避免部分发热部件被忽略。风叶81连接于偏心轴52，不仅简化本发明的结构，而且其偏心设计起到与曲柄51相同的效果，进一步保证运转过程中，力的平衡性和平衡性。

在风叶81远离电机1的一侧还安装有风罩82，风罩82通过螺丝锁于前盖83和两个压缩缸2之外。

通过改变相应气管91的连接方式和更换相应的压缩缸2，本发明既可输出低压气体(7 1Kg/cm²),又可输出高压气体（15 1Kg/cm²）,使用灵活性强。

第一种方法:四个压缩缸2都为一级压缩缸，它们之间的进气互不相关，各自的出气口27通过各自的气管连接至中冷器9，再为外部提供较大的排气量。

第二种方法：位于电机1同侧的两个压缩缸2分别为一级压缩缸和二级压缩缸，二级压缩缸的体积是一级压缩缸体积的1/2。一级压缩缸的出气口27通过气管91连接至二级压缩缸的进气口26，二级压缩缸的出气口27通过气管91连接至中冷器9，再为外部提供高压气体。

第三种方法：四个压缩缸2中有三个一级压缩缸和一个二级压缩缸，二级压缩缸的体积是一级压缩缸体积的1/2。三个一级压缩缸的出气口27分别通过气管91连接至二级压缩缸的进气口26，二级压缩缸的出气口27通过气管91连接至中冷器9，再为外部提供高压气体。三个一级压缩缸中也可以只有一个出气口27通过气管91连接至二级压缩缸的进气口26，另外两个则直接为外部提供低压气体，从而使本发明即能提供高压也可以提供低压，具有多用性。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种四缸无油直联空压机，包括主要由电机壳、定子、转子构成的卧式的电机，定子设置在电机壳内，转子活动设置在定子的内圈，转子的两端分别延伸至电机壳外；其特征在于：

电机的左右侧各设有一组气缸压缩组，两组气缸压缩组呈错位设置且它们之间的错位角为180°；

气缸压缩组包括一箱体、一连杆、一曲轴、一驱动杆、两压缩缸、两活塞、一风叶和一风罩；箱体安装于电机壳的端面，两个压缩缸安装于箱体的前后侧；连杆设于箱体内，其两侧分别由箱体侧壁的通孔伸入两个压缩缸内；两个活塞分别设于连杆的前后端，与相应的压缩缸滑动配合；曲轴与转子固定连接，曲轴包括曲柄和偏心轴；驱动杆的一端活动套设于偏心轴，另一端与连杆活动连接，从而使连杆沿压缩缸的轴线水平位移；风叶的偏心孔套装于偏心轴的尾部，使风叶绕电机轴线转动；风罩安装于箱体的端面，用于罩住风叶。

2.根据权利要求1所述四缸无油直联空压机，其特征在于：活塞包括活塞环和密封组件；密封组件包括设于活塞环端面的环圆件、设于环圆件外缘的弹性件，以及相互叠合地套设于弹性件外缘的第一密封垫圈和第二密封垫圈，弹性件使第一防密封圈和第二密封垫圈径向扩张抵触于压缩缸的内壁。

3.根据权利要求2所述四缸无油直联空压机，其特征在于：弹性件为形成有弹性缺口的环体，第一密封垫圈形成有第一斜切口，第二密封垫圈形成有第二斜切口，第一斜切口和第二斜切口错位设置。

4.根据权利要求3所述四缸无油直联空压机，其特征在于：环圆件具有一端缘部，端缘部延伸有套缘部，以及形成于该端缘部和套缘部之间的凹环部；弹性件、第一密封垫圈和第二密封垫圈设于该凹环部。

5.根据权利要求4所述四缸无油直联空压机，其特征在于：密封组件还包括有缓套件，缓套件套设于环圆件的套缘部，当密封组件设于活塞环上，缓套件位于活塞环与环圆件之间；还包括套设于活塞环外缘的引导环，引导环形成有弹性切口，该弹性切口使引导环与压缩缸的内壁抵触，以导引活塞相对压缩缸水平位移。

6.根据权利要求1所述四缸无油直联空压机，其特征在于：连杆由两根平行设置的连接杆构成；驱动杆设于两根连接杆之间的间隙；驱动杆通过销轴与两根连接杆活动连接；驱动杆和偏心轴之间套装有轴承，驱动杆和销轴之间也套装有轴承。

7.根据权利要求1所述四缸无油直联空压机，其特征在于：箱体远离电机的端面开有与通孔连通的通道，通道的宽度小于通孔的直径；箱体的侧壁设有若干加强筋；箱体靠近电机的端面设有若干加强板。

8.根据权利要求1所述四缸无油直联空压机，其特征在于：风叶和箱体之间安装有前盖。

9.根据权利要求1所述四缸无油直联空压机，其特征在于：四个压缩缸都为一级压缩缸；或四个压缩缸包括两个一级压缩缸和两个二级压缩缸，或四个压缩缸包括三个一级压缩缸和一个二级压缩缸。

10.根据权利要求2-9任一项所述四缸无油直联空压机，其特征在于：活塞的组件由铝硅合金、铝基复合材料、树脂基复合材料、碳纤维增强基复合材料、陶瓷纤维增强基复合材料中的一种制成。