CN105986986A - 一种双级压缩机构 - Google Patents

Abstract

一种双级压缩机构，包括一动力机构和由动力机构驱动的四个压缩气缸，四个压缩气缸环绕动力机构均匀分布，且相对的两个为低压级气缸，另外相对的两个为高压级气缸，两个低压级气缸的进气口与外部连通，排气口通过气管连接到一缓冲腔上，其活塞杆铰接在一连接轴承A的外圈上，两个高压级气缸的进气口通过气管连接到缓冲腔上，其活塞杆铰接在一连接轴承B的外圈上。本发明采用在一级压缩和二级压缩之间设置缓冲腔，理论上实现两级气缸压缩过程接近等温压缩，不仅降低了二级压缩的功耗，而且由于省略了体积较大的冷却器，从而缩小了整个压缩机构的体积，使得结构更加紧凑、成本降低，拆卸安装检修维护也变得简单。

Description

一种双级压缩机构

技术领域

本发明涉及到空气压缩机领域，具体的说是一种双级压缩机构。

背景技术

现有的空气压缩机由电机驱动曲轴，曲轴带动曲柄使活塞产生往复运动，引起气缸内体积变化，压缩空气。当前市场上的十字型压缩机大多是单级压缩，由于受到容积效率、排气温度等条件限制，能达到的最大排气压力有限。而传统的双级压缩，在空气由低压级压缩完成之后，进入高压级气缸之前需要设置进行冷却，在此过程中需要用到中间冷却器，该中间冷却器由于是用来冷却气体的，而气体的换热系数比较小，需要用到很大的换热面积才能满足冷却的需要，这就导致中间冷却器的体积十分巨大，限制了其在小排量压气机上的应用，而且也导致生产成本的增加，以及增大了拆卸安装检修维护时的复杂。

发明内容

为解决现有的双级压缩机由于中间设置的冷却器体积较大所导致的生产成本高、安装检修维护复杂的问题，本发明提供了一种双级压缩机构，该机构通过设计一气体缓冲腔将一级压缩与二级压缩完美结合，省掉了两级压缩中间的冷却器，从而使得该压缩机构的结构更加紧凑，同时减小了工作时的振动，而且提高了工作效率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双级压缩机构，包括一动力机构和由动力机构驱动的四个压缩气缸，所述四个压缩气缸环绕动力机构均匀分布，且相对的两个为低压级气缸，另外相对的两个为高压级气缸，其中，两个低压级气缸的进气口与外部连通，排气口通过气管连接到一缓冲腔上，其活塞杆铰接在一连接轴承A的外圈上，两个高压级气缸的进气口通过气管连接到缓冲腔上，其活塞杆铰接在一连接轴承B的外圈上；

所述动力机构包括由动力驱动的曲轴和通过轴瓦固定在曲轴上的连接体，所述连接体由对称的两个滑块拼合而成，每个滑块由半圆柱形的连接块A和连接块B通过端面连接而成，且两者的矩形表面位于同一水平面上并彼此错开，以使两者的中轴线不重合，在连接块A和连接块B重合的位置设置有贯穿两者轴线方向的半圆形凹槽，连接块A和连接块B的中轴线位于半圆形凹槽中轴线的两侧，所述两个滑块的半圆形凹槽拼合形成容纳轴瓦和曲轴的圆形通孔；

所述连接轴承A的内圈套设在构成连接体的两个连接块A的外表面上，连接轴承B的内圈套设在构成连接体的两个连接块B的外表面上。

所述半圆柱形连接块A和连接块B的直径相等，且两者的中轴线对称位于半圆形凹槽中轴线的两侧。

所述四个压缩气缸的上方设置有风扇，以对其进行强制对流冷却。

所述构成连接体的两个滑块上分布有若干减重腔，以减轻连接体的重量，并增大其表面积，同时，利于润滑油进入其内部。

所述半圆形凹槽的两端设置有半圆形卡台，以便于卡瓦卡在半圆形卡台上。

所述两个滑块的矩形表面上设置有连接孔。

所述曲轴下部设置有随其转动的搅油盘，以使润滑油飞溅对各构件进行润滑，这些构件包括但不限于四个压缩气缸的活塞杆、连接体、连接轴承A和连接轴承B。

所述构成连接体的两个滑块上均分布有若干减重腔，且其中两个减重腔为分布于连接块A和连接块B圆弧面上的两个切槽，这两个切槽与连接块A和连接块B的矩形表面间形成平台，在该平台上设置连接孔。

本发明中，连接体实际上是由两个不同心的扁圆柱构成的，并且与曲轴配合形成两个偏心轮，这两个偏心轮分别与低压级气缸的活塞杆和高压级气缸的活塞杆铰接，因为相对的两个低压级气缸或高压级气缸活塞杆的运动相背，所以两个低压级气缸其中一个吸气时，另一个排气，同样的，两个高压级气缸其中一个吸气时，另一个也排气；

一个低压级气缸的活塞杆压缩将一次压缩后的气体排入到缓冲腔内，与其相对的另一个低压级气缸的活塞杆伸出以吸入外界空气，与其相邻的一个高压级气缸的活塞杆伸出，从而吸取缓冲腔内经过一次压缩的气体，与该高压级气缸相对的另一个高压级气缸的活塞杆处于压缩状态，从而将其内的气体进行二次压缩并排出。

本发明中，缓冲腔内气体的压力最佳值近似地用下式确定：

式中：为缓冲腔内压力，为低压级吸气压力，为高压级排气压力。

本发明中，可以将缓冲腔设置成圆柱状的环形，且位于四组气缸与风扇之间并环绕曲轴设置，这样不仅方便各气缸与缓冲腔的连接，而且也有助于增强散热。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1）传统的两级压缩机中，经过一次压缩的气体在进入二级压缩之前，需要使用冷却器对其进行冷却，以降低经过一次压缩后气体的温度，从而进行二级压缩，这样做的目的是希望节省压气机工作过程的耗功，而本发明则采用在一级压缩和二级压缩之间设置缓冲腔，理论上实现两级气缸压缩过程接近等温压缩，不仅降低了二级压缩的功耗，而且由于省略了体积较大的冷却器，从而缩小了整个压缩机构的体积，使得结构更加紧凑、成本降低，拆卸安装检修维护也变得简单；

2）本发明在四组气缸上设置风扇，虽然风扇消耗了一定的功耗，但是，可以对四组气缸进行强制冷却降温，从而使两级压缩过程更加的接近为等温压缩，不仅提高了压气机的容积效率，还节省了两级压缩的过程耗功(根据压气机工作过程的原理可知，等温压缩是耗功最小的压缩过程)；

3）本发明通过设置结构独特的连接体将四个气缸的活塞杆有机的联系起来，使其按照一定的行程差进行依次工作并完成循环，有效的提高了工作效率；

4）本发明通过在曲轴上设置搅油盘，使得曲轴带动搅油盘在转动过程中甩飞润滑油，不仅实现了对各部件的润滑，而且与风扇结合，能够起到良好的辅助降温作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1A-A处的剖视结构示意图；

图3为构成连接体的滑块结构示意图；

图4为滑块的正视结构示意图；

图5为图4的俯视图；

附图标记：1、曲轴，2、低压级气缸，3、高压级气缸，4、连接体，401、连接块A，402、连接块B，403、半圆形凹槽，404、半圆形卡台，405、减重腔，406、连接孔，5、风扇，6、搅油盘。

具体实施方式

如图所示，一种双级压缩机构，包括一动力机构和由动力机构驱动的四个压缩气缸，所述四个压缩气缸环绕动力机构均匀分布，且相对的两个为低压级气缸2，另外相对的两个为高压级气缸3，其中，两个低压级气缸2的进气口与外部连通，排气口通过气管连接到一缓冲腔上，其活塞杆201铰接在一连接轴承A202的外圈上，两个高压级气缸3的进气口通过气管连接到缓冲腔上，其活塞杆301铰接在一连接轴承B302的外圈上；

所述动力机构包括由动力驱动的曲轴1和通过轴瓦固定在曲轴1上的连接体4，所述连接体4由对称的两个滑块拼合而成，每个滑块由半圆柱形的连接块A401和连接块B402通过端面连接而成，且两者的矩形表面位于同一水平面上并彼此错开，以使两者的中轴线不重合，在连接块A401和连接块B402重合的位置设置有贯穿两者轴线方向的半圆形凹槽403，连接块A401和连接块B402的中轴线位于半圆形凹槽403中轴线的两侧，所述两个滑块的半圆形凹槽403拼合形成容纳轴瓦和曲轴1的圆形通孔；

所述连接轴承A202的内圈套设在构成连接体4的两个连接块A401的外表面上，连接轴承B302的内圈套设在构成连接体4的两个连接块B402的外表面上。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、限定和优化：

如，所述半圆柱形连接块A401和连接块B402的直径相等，且两者的中轴线对称位于半圆形凹槽403中轴线的两侧；

如，所述四个压缩气缸的上方设置有风扇5，以对其进行强制对流冷却；

又如，所述构成连接体4的两个滑块上分布有若干减重腔405，以减轻连接体的重量，并增大其表面积，同时，利于润滑油进入其内部；

又如，所述半圆形凹槽403的两端设置有半圆形卡台404，以便于卡瓦卡在半圆形卡台404上；

再如，所述两个滑块的矩形表面上设置有连接孔406；

进一步的，所述构成连接体4的两个滑块上均分布有若干减重腔405，且其中两个减重腔405为分布于连接块A401和连接块B402圆弧面上的两个切槽，这两个切槽与连接块A401和连接块B402的矩形表面间形成平台，在该平台上设置连接孔406；

最后，所述曲轴1下部设置有随其转动的搅油盘6，以使润滑油飞溅对各构件进行润滑，如四个压缩气缸的活塞杆、连接体、连接轴承A和连接轴承B。

Claims (8)

1.一种双级压缩机构，包括一动力机构和由动力机构驱动的四个压缩气缸，其特征在于：所述四个压缩气缸环绕动力机构均匀分布，且相对的两个为低压级气缸（2），另外相对的两个为高压级气缸（3），其中，两个低压级气缸（2）的进气口与外部连通，排气口通过气管连接到一缓冲腔上，其活塞杆（201）铰接在一连接轴承A（202）的外圈上，两个高压级气缸（3）的进气口通过气管连接到缓冲腔上，其活塞杆（301）铰接在一连接轴承B（302）的外圈上；

所述动力机构包括由动力驱动的曲轴（1）和通过轴瓦固定在曲轴（1）上的连接体（4），所述连接体（4）由对称的两个滑块拼合而成，每个滑块由半圆柱形的连接块A（401）和连接块B（402）通过端面连接而成，且两者的矩形表面位于同一水平面上并彼此错开，以使两者的中轴线不重合，在连接块A（401）和连接块B（402）重合的位置设置有贯穿两者轴线方向的半圆形凹槽（403），连接块A（401）和连接块B（402）的中轴线位于半圆形凹槽（403）中轴线的两侧，所述两个滑块的半圆形凹槽（403）拼合形成容纳轴瓦和曲轴（1）的圆形通孔；

所述连接轴承A（202）的内圈套设在构成连接体（4）的两个连接块A（401）的外表面上，连接轴承B（302）的内圈套设在构成连接体（4）的两个连接块B（402）的外表面上。

2.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述半圆柱形连接块A（401）和连接块B（402）的直径相等，且两者的中轴线对称位于半圆形凹槽（403）中轴线的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述四个压缩气缸的上方设置有风扇（5），以对其进行强制对流冷却。

4.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述构成连接体（4）的两个滑块上分布有若干减重腔（405）。

5.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述半圆形凹槽（403）的两端设置有半圆形卡台（404），以便于卡瓦卡在半圆形卡台（404）上。

6.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述两个滑块的矩形表面上设置有连接孔（406）。

7.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述曲轴（1）下部设置有随其转动的搅油盘（6），以使润滑油飞溅对各构件进行润滑。

8.根据权利要求1所述的一种双级压缩机构，其特征在于：所述构成连接体（4）的两个滑块上均分布有若干减重腔（405），且其中两个减重腔（405）为分布于连接块A（401）和连接块B（402）圆弧面上的两个切槽，这两个切槽与连接块A（401）和连接块B（402）的矩形表面间形成平台，在该平台上设置连接孔（406）。