RU207237U1

RU207237U1 - Air Compressor Cylinder Head

Info

Publication number: RU207237U1
Application number: RU2021109426U
Authority: RU
Inventors: Константин Алексеевич Посаженников; Константин Юрьевич Першин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Производственная Компания АЙК"
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-10-19

Abstract

Полезная модель относится к воздушному компрессору с жидкостным охлаждением и по меньшей мере с одним поршнем для сжатия воздуха, установленным в блоке цилиндров, закрытым головкой цилиндра. Воздушный компрессор может использоваться, например, в тормозных системах грузового автотранспорта, автотракторных средств, с двигателями внутреннего сгорания.Технической задачей является повышение эффективности охлаждения нагнетаемого компрессором воздуха.Головка цилиндра воздушного компрессора с каналами для охлаждающей жидкости, с крышкой и прокладкой, со всасывающей и нагнетательной полостями, снабженными всасывающим и нагнетательными клапанами, имеющая входное и выходное отверстия. В нагнетательной полости установлен рассеиватель выходящего потока, выполненный, например, в виде пластины, образующей зазоры со стенками нагнетательной полости. Площадь зазоров выполняется, преимущественно, не меньше площади выходного отверстия. Рассеиватель выходящего потока закреплен на крышке. Выход для охлаждающей жидкости расположен на крышке.The utility model relates to a liquid-cooled air compressor with at least one piston for compressing air, installed in a cylinder block closed by a cylinder head. The air compressor can be used, for example, in braking systems of trucks, automotive vehicles, with internal combustion engines. The technical task is to increase the efficiency of cooling the air forced by the compressor. Cylinder head of an air compressor with channels for coolant, with a cover and a gasket, with suction and discharge cavities equipped with suction and discharge valves, having inlet and outlet openings. An outlet flow diffuser is installed in the discharge cavity, made, for example, in the form of a plate that forms gaps with the walls of the discharge cavity. The area of the gaps is preferably not less than the area of the outlet. The outlet diffuser is fixed to the cover. The coolant outlet is located on the cover.

Description

Полезная модель относится к воздушному компрессору с жидкостным охлаждением и по меньшей мере с одним поршнем для сжатия воздуха, установленным в блоке цилиндров, закрытым головкой цилиндра. Воздушный компрессор может использоваться, например, в тормозных системах грузового автотранспорта, автотракторных средств, с двигателями внутреннего сгорания.The utility model relates to a liquid-cooled air compressor with at least one piston for compressing air, installed in a cylinder block closed by a cylinder head. The air compressor can be used, for example, in braking systems of trucks, automotive vehicles, with internal combustion engines.

Известны головки цилиндра воздушного компрессора (например, по патентам DE2733089, RU2429378), с каналами для охлаждающей жидкости, с крышкой, с всасывающим и нагнетательными клапанами, установленными во всасывающей и нагнетательной полости, имеющими входное и выходное отверстие. Каналы для охлаждающей жидкости расположены вокруг камеры высокого давления для нагнетания сжатого воздуха. Общим их недостатком является возможность перегрева нагнетаемого из компрессора воздуха из-за низкой эффективности охлаждения, и, как следствие, снижение эффективности и надежности работы устройства, поскольку выходящий поток проходит по всему поперечному сечению камеры высокого давления, а охлаждение происходи только тонкого слоя потока у стенок, смежных с каналами для охлаждающей жидкости.Known air compressor cylinder heads (for example, according to patents DE2733089, RU2429378), with channels for coolant, with a cover, with suction and discharge valves installed in the suction and discharge cavities, having an inlet and outlet. Coolant ducts are located around the high pressure chamber for the injection of compressed air. Their common disadvantage is the possibility of overheating the air discharged from the compressor due to low cooling efficiency, and, as a consequence, a decrease in the efficiency and reliability of the device operation, since the outflow flow passes through the entire cross section of the high-pressure chamber, and only a thin layer of flow at the walls is cooled. adjacent to the coolant channels.

Известна головка цилиндра серийного воздушного компрессора для автомобилей КАМАЗ (например, модели 53205-3509015-02, выбрана в качестве прототипа, схема известной головки цилиндра с крышкой приведена на фиг.1). Известная головка цилиндра воздушного компрессора выполнена с каналами для охлаждающей жидкости, с крышкой, с всасывающим и нагнетательными клапанами, установленными во всасывающей и нагнетательной полостях (в камерах), имеющих входное и выходное отверстие. Нагнетаемый воздух беспрепятственно проходит через нагнетающую полость в выходное отверстие. Интенсивность охлаждения нагнетаемого воздуха является недостаточной, особенно, при работе при высоком давлении и большой скорости потока, например, когда компрессор производит подкачку пневмосистемы тормозов автомобиля. Срединные потоки воздуха в нагнетательной полости практически не охлаждаются, так как не имеют контакта с ее стенками, смежными с каналами для охлаждающей жидкости. Слив охлажадающей жидкости производится через патрубок в боковой стенке, что приводит к неполному заполнению каналов в головке цилиндра и снижению эффективности охлаждения.Known cylinder head serial air compressor for KAMAZ vehicles (for example, model 53205-3509015-02, selected as a prototype, a diagram of a known cylinder head with a cover is shown in figure 1). The known cylinder head of an air compressor is made with channels for a coolant, with a cover, with suction and discharge valves installed in the suction and discharge cavities (in chambers) with an inlet and outlet. The injected air flows unhindered through the delivery cavity into the outlet. The cooling intensity of the charge air is insufficient, especially when operating at high pressure and high flow rates, for example, when the compressor is pumping the pneumatic system of the car's brakes. The middle air flows in the discharge cavity are practically not cooled, since they have no contact with its walls adjacent to the channels for the coolant. The cooling liquid is drained through a branch pipe in the side wall, which leads to incomplete filling of the channels in the cylinder head and a decrease in cooling efficiency.

Технической задачей полезной модели является повышение эффективности охлаждения нагнетаемого компрессором воздуха.The technical problem of the utility model is to increase the efficiency of cooling the air forced by the compressor.

Технический результат достигается в головке цилиндра воздушного компрессора, с крышкой, со всасывающей и нагнетательной полостями, снабженными всасывающим и нагнетательными клапанами, имеющей входное и выходное отверстия, с каналами для охлаждающей жидкости, охлаждающей стенки нагнетательной полости. В нагнетательной полости установлен рассеиватель выходящего потока, образующий зазоры со стенками нагнетательной полости, выполненный, например, в виде пластины. Площадь зазоров, выполняется, преимущественно, не меньше площади выходного отверстия. Рассеиватель выходящего потока закреплен на крышке. Выход канала для охлаждающей жидкости расположен на крышке.The technical result is achieved in the cylinder head of an air compressor, with a cover, with suction and discharge cavities, equipped with suction and discharge valves, with inlet and outlet openings, with channels for coolant, cooling walls of the discharge cavity. An outlet flow diffuser is installed in the discharge cavity, which forms gaps with the walls of the discharge cavity, made, for example, in the form of a plate. The area of the gaps is preferably not less than the area of the outlet. The outlet diffuser is fixed to the cover. The coolant outlet is located on the cover.

Полезная модель поясняется рисунками:The utility model is illustrated by drawings:

фиг. 1 - головка цилиндра воздушного компрессора 53205-3509015- 02 (структурная схема, прототип);fig. 1 - the cylinder head of the air compressor 53205-3509015-02 (structural diagram, prototype);

фиг. 2 - головка цилиндра воздушного компрессора (структурная схема);fig. 2 - air compressor cylinder head (structural diagram);

фиг. 3 – воздушный компрессор (вид сбоку, в разрезе).fig. 3 - air compressor (side view, section).

Головка 1 цилиндра (далее, также, ГЦ 1) воздушного компрессора выполнена с каналами 2 для охлаждающей жидкости (далее, также, каналы 2). Подача и слив охлаждающей жидкости из каналов 2 производятся через вход и выход 3, 4 для охлаждающей жидкости (отверстия 3, 4). Выход 4 для охлаждающей жидкости из канала 2 выполнен в крышке 5, что позволяет обеспечить наибольшую заполненность рубашки охлаждения в головке цилиндра жидкостью.The cylinder head 1 (hereinafter also referred to as HZ 1) of the air compressor is made with channels 2 for the coolant (hereinafter also referred to as channels 2). The supply and drain of the coolant from the channels 2 are made through the inlet and outlet 3, 4 for the coolant (holes 3, 4). The outlet 4 for the coolant from the channel 2 is made in the cover 5, which makes it possible to ensure the greatest filling of the cooling jacket in the cylinder head with liquid.

Крышка 5 установлена через прокладку 6, повторяющую контуры полостей и каналов, имеющую отверстия для крепежных элементов (болтов 7, шпильки 8 с гайкой 10). Прокладка 6 может быть изготовлена из алюминиевого листа 1 мм с силиконовым уплотнительным слоем, или из без асбестового паронита толщиной 0,8 мм, с высокой рабочей температурой (300 градусов С). Прокладка 9 между головкой 1 цилиндра и блоком-картером 22 компрессора выполняется из алюминиевого листа 1 мм с силиконовым уплотнительным слоем.The cover 5 is installed through the gasket 6, repeating the contours of the cavities and channels, with holes for fasteners (bolts 7, pins 8 with a nut 10). Gasket 6 can be made of 1 mm aluminum sheet with a silicone sealing layer, or from asbestos-free paronite 0.8 mm thick, with a high operating temperature (300 degrees C). The gasket 9 between the cylinder head 1 and the compressor crankcase 22 is made of 1 mm aluminum sheet with a silicone sealing layer.

Головка 1 цилиндра имеет всасывающий и нагнетательный клапаны 12, 13, установленные на всасывающем отверстии 14 за всасывающей полостью 28 (по направлению движения воздушного потока) и в нагнетательной полости 17, за нагнетательным отверстием 15 соответственно (по направлению движения воздушного потока). ГЦ 1 имеет входное и выходное отверстия 18, 19 для воздушного потока. Всасывающий клапан 12 - фигурная пластина из каленой стальной ленты толщиной 0,4(±0,03) мм. Нагнетательный клапан 13 – пластина прямоугольной формы из каленой стальной ленты толщиной 0,6(±0,03) мм, над которой устанавливается ограничитель 25, выполненный в виде дугообразной металлической пластины, закрепленный самостопорящимися гайками 26.The cylinder head 1 has a suction and discharge valves 12, 13 installed on the suction port 14 behind the suction cavity 28 (in the direction of the air flow) and in the discharge cavity 17, behind the discharge hole 15, respectively (in the direction of the air flow). HZ 1 has inlet and outlet openings 18, 19 for air flow. The suction valve 12 is a shaped plate made of a hardened steel strip with a thickness of 0.4 (± 0.03) mm. The discharge valve 13 is a rectangular plate made of a hardened steel tape 0.6 (± 0.03) mm thick, above which a limiter 25 is installed, made in the form of an arcuate metal plate, secured with self-locking nuts 26.

В нагнетательной полости 17 установлен рассеиватель 23 выходящего потока, выполненный, например, в виде фигурной пластины, повторяющей контур боковых стенок нагнетательной полости 17 и образующей зазоры с этими стенками. Рассеиватель 23 выходящего потока делит полость, образованную ГЦ 1 с крышкой 5 на две камеры: «горячую» и «холодную», он прижимает воздушный поток к охлаждаемым охлаждающей жидкостью стенкам нагнетательной полости 17, тем самым, усиливается теплообмен и повышается эффективность охлаждения нагнетаемого воздуха. Рассеиватель 23 выходящего потока закреплен на крышке 5 болтами 24.An outlet flow diffuser 23 is installed in the discharge cavity 17, made, for example, in the form of a figured plate repeating the contour of the side walls of the discharge cavity 17 and forming gaps with these walls. The outflow diffuser 23 divides the cavity formed by the GC 1 with the cover 5 into two chambers: "hot" and "cold", it presses the air flow against the walls of the discharge cavity 17 cooled by the cooling liquid, thereby increasing heat exchange and increasing the efficiency of cooling the forced air. The outflow diffuser 23 is fixed to the cover 5 by bolts 24.

Суммарная площадь зазоров (зазоры по периметру рассеивателя 23 могут представлять собой один непрерывный зазор, например, в случае, если рассеиватель 23 закреплен на крышке 5), выполняется, преимущественно, не меньше площади выходного отверстия 19 для воздушного потока. Тем самым, рассеиватель 23 выходящего потока, повышая эффективность охлаждения, не снижает производительность воздушного компрессора, поскольку не создает перепад давлений. The total area of the gaps (the gaps around the perimeter of the diffuser 23 can be one continuous gap, for example, if the diffuser 23 is fixed on the cover 5) is preferably not less than the area of the outlet 19 for the air flow. Thus, the outlet diffuser 23, while increasing the cooling efficiency, does not reduce the performance of the air compressor, since it does not create a pressure drop.

Воздушный компрессор (фиг. 3) состоит из головки 1 цилиндра с крышкой 5, поршня 20 с шатуном 30, вала 21 коленчатого, блока- картера 22, шестерни 27 привода. При перемещении поршня 20 вниз, в цилиндре блока-картера 22, под всасывающим клапаном 12, образуется разряжение. Внешнее атмосферное давление через входное отверстие 18 отжимает всасывающий клапан 12 от дна ГЦ 1, всасывающий клапан 12, прогибаясь, открывает всасывающее отверстие 14 (может быть выполнено несколько всасывающих отверстий 14), через которое воздух поступает в полость цилиндра блока-картера 22. При перемещении вверх, поршень 20 сжимает воздух. Сжатый воздух, проходя через нагнетательное отверстие 15 (может быть выполнено несколько нагнетательных отверстий 15), отжимает нагнетательный клапан 13. Далее, сжатый воздух, пройдя через щель между рассеивателем 23 и стенками нагнетательной полости 17 проходит в выходное отверстие 19, после чего поступает в трубопровод, например, ведущий к тормозной системе автомобиля. Подача и слив охлаждающей жидкости показаны на рисунках.The air compressor (Fig. 3) consists of a cylinder head 1 with a cover 5, a piston 20 with a connecting rod 30, a crankshaft 21, a crankcase 22, a drive gear 27. When the piston 20 moves down, a vacuum is generated in the cylinder of the crankcase 22, under the suction valve 12. External atmospheric pressure through the inlet 18 pushes the suction valve 12 from the bottom of the HZ 1, the suction valve 12, bending, opens the suction opening 14 (several suction openings 14 can be made), through which air enters the cylinder cavity of the crankcase 22. When moving up, the piston 20 compresses the air. Compressed air, passing through the injection hole 15 (several injection holes 15 can be made), squeezes the injection valve 13. Further, the compressed air, passing through the gap between the diffuser 23 and the walls of the injection cavity 17, enters the outlet 19, and then enters the pipeline , for example, leading to the braking system of a car. The coolant supply and drain are shown in the figures.

Опыт эксплуатации рассеивателя 23 показал, что температура нагнетаемого воздуха, в сравнении с обычной конструкцией нагнетательной полости, уменьшилась в среднем на 10ºС-15ºС .The experience of operating the diffuser 23 showed that the temperature of the injected air, in comparison with the conventional design of the delivery cavity, decreased by an average of 10 ° C-15 ° C.

Claims

1. Cylinder head of an air compressor with a cover, with suction and discharge cavities, equipped with suction and discharge valves, having inlet and outlet openings, with channels for coolant, cooling walls of the discharge cavity, characterized in that an outlet flow diffuser is installed in the discharge cavity, forming gaps with the walls of the discharge cavity.

2. The cylinder head according to claim 1, characterized in that the outflow diffuser is made in the form of a plate.

3. The cylinder head according to claim 1, characterized in that the area of the gaps is not less than the area of the outlet.

4. The cylinder head of claim 1, wherein the outflow diffuser is attached to the cover.

5. The cylinder head according to claim 1, wherein the cover is fitted with a gasket.

6. The cylinder head according to claim 1, wherein the outlet of the coolant passage is located on the cover.