一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機的製作方法

2023-06-13 18:31:31 3

本實用新型屬於空壓機技術領域，具體地，本實用新型涉及一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機。

背景技術：

目前，空壓機是氣源裝置中的主體，它是將原動機(通常是電動機)的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。空壓機被廣泛應用於各個領域，無論軍用、民用、工廠企業、車船交通、礦山冶煉、建築裝修、家用電器、汽車等領域，尤其是在糧油加工、食品飲料、醫藥衛生、紡織印染、橡膠造紙、捲菸釀酒、水產養殖、電子儀器、交通電信、石油化工、化肥製藥、水泥玻璃、科研院所等需要高壓空氣和動力氣源的部門。因此，社會的發展、人們的生活都離不開空壓機。目前常用的空氣壓縮機主要是活塞式空氣壓縮機和螺杆式空氣壓縮機，但是體積較大，重量較重，均為一級過濾，壓縮效率低，排氣溫度高，維護比較複雜。

專利號為CN201610028727.X的發明專利公開了一種活塞總成呈直線往復運動且多缸同平面的無油空壓機，它主要由主軸、凸輪、軸承、活塞總成、氣缸、進排氣閥板、氣缸蓋、進氣口、排氣口、箱體、連接軸、連杆、進氣簧片和排氣簧片組成；凸輪的中心與主軸固接為一整體，軸承鑲嵌在活塞總成中活塞座與凸輪相對應一端的中心，各活塞總成通過連杆與連接軸相套而相互連接；當電機帶動固接有凸輪的主軸旋轉時，凸輪上相對稱的兩個凸出弧形面驅動活塞總成中的軸承使活塞總成在各自的氣缸內在同一平面同時呈直線往復運動，並使空壓機連續穩定工作，但是該專利也僅為一級過濾，並沒有解決壓縮效率低、排氣溫度高等問題。

技術實現要素：

為了克服以上現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，包括電機，電機的電機軸設置在曲軸箱內部，曲軸箱內還設有過濾結構和飛輪軸，電機通過電機軸帶動飛輪軸轉動，飛輪軸的兩端設有低壓活塞缸和高壓活塞缸，低壓活塞缸內設有低壓活塞連杆組件，高壓活塞缸內設有高壓缸活塞連杆組件，飛輪軸能夠帶動低壓活塞連杆組件和高壓缸活塞連杆組件做往復式運動，低壓活塞缸外設有低壓出氣閥板組件，低壓活塞缸上設有進氣閥片，低壓出氣閥板組件與進氣閥片共同作用完成空氣一級壓縮，空氣經過濾結構過濾後進入高壓活塞缸進行二次壓縮，壓縮後的氣體通過冷卻源終冷為低溫的高壓氣體。

優選的是，低壓活塞連杆組件和高壓缸活塞連杆組件的結構相同，均包括活塞、活塞環、導向套、活塞銷、連杆和進氣閥片，滾珠軸承內圈固定於飛輪軸上，滾珠軸承的外圈連接連杆，連杆的另一端連接滾針軸承，滾針軸承通過活塞銷與活塞連接，活塞環與導向套進一步設置在活塞上，進氣閥片固定於活塞頂部。

上述任一方案中優選的是，低壓出氣閥板組件包括出氣閥片、限程板、螺栓和閥板，所述出氣閥片位於閥板上，限程板設置在出氣閥片上方，限程板固定在閥座上。

上述任一方案中優選的是，高壓活塞缸的一端設有高壓缸閥板組，高壓缸閥板組包括缸蓋和高壓閥板，出氣閥片固定於高壓閥板上，高壓閥板上設置密封圈，缸蓋設置在密封圈的上方，缸蓋下方還設有進氣閥片。

上述任一方案中優選的是，高壓閥板設有進氣區域和出氣區域，進氣區域和出氣區域由O型圈槽II進行分隔，進氣區域設有進氣口，出氣區域上設有出氣孔及閥片螺栓安裝孔。

上述任一方案中優選的是，高壓缸蓋上設有高壓出氣口區域和低壓進氣口區域，高壓出氣口區域內設有出氣口和螺帽讓位孔，低壓進氣區域內設有閥片安裝孔以及進氣孔，散熱片I進一步設置在高壓缸蓋上。

上述任一方案中優選的是，高壓活塞缸上設有螺栓安裝孔、冷排固定讓位缺口和支架固定螺栓讓位缺口及減震墊讓位缺口，散熱片II進一步設置在高壓活塞缸的周圍。

上述任一方案中優選的是，過濾結構固定於曲軸箱上，過濾結構包括濾芯，濾芯定位於濾芯底座上並由進氣蓋壓緊限位，進氣蓋中間開有進氣孔。

上述任一方案中優選的是，濾芯底座內部採用環形槽設計，四周設有起定位和增加氣流循環空間作用的凸塊，底部設置有出氣口。

上述任一方案中優選的是，濾芯由上蓋板、濾紙粘結膠、下蓋板、無紡布粘結膠、濾紙、無紡布墊片和夾條組成，濾紙為摺疊型並通過夾條來間隔，濾紙通過無紡布粘結膠粘接於上蓋板之間，無紡布墊片設置在下蓋板下方並通過無紡布粘結膠進行粘結。

上述任一方案中優選的是，所述進氣蓋上設有圓柱和O型圈槽I，圓柱用於限制濾芯的徑向距離。

上述任一方案中優選的是，低壓活塞缸上部連接有低壓出氣管，經一級壓縮後的低壓氣體經低壓出氣管進入冷卻器中，經冷卻後的氣體進入高壓活塞缸進行二次壓縮，壓縮後的氣體經高壓進氣管再次進入冷卻器進行終冷，最終輸出低溫的高壓氣體。

上述任一方案中優選的是，所述冷卻器安裝在曲軸箱的上方，冷卻器分為中冷區域和出氣後冷卻區域，中冷區域用於冷卻一級缸壓縮後的低壓氣體，出氣後冷卻區域用於降低高壓氣體的溫度。

上述任一方案中優選的是，飛輪軸將電機的旋轉運動轉換為活塞往復運動，飛輪軸上設有鍵槽、螺紋固緊孔和擋圈槽。

上述任一方案中優選的是，所述電機上設有低壓直流接出口和高壓交流接入口，電機尾部設置有冷卻風扇。

上述任一方案中優選的是，曲軸箱設有冷排安裝孔、高壓缸連接孔、低壓缸連接孔、電機安裝孔和進氣蓋連接孔。

上述任一方案中優選的是，電機外部設有導流罩，導流罩將風扇的氣流集中導向到活塞缸和冷卻器，導流罩尾部設有進氣小孔，導流罩上方設置電纜插孔，導流罩的兩側設有安裝固定孔。

上述任一方案中優選的是，冷卻器的一側連接有電磁閥，電磁閥直接通過閥芯固定於冷卻器上，電磁閥包括線圈和兩組閥芯，閥芯包括外六角銅座、鐵芯活塞和導磁鐵芯，外六角銅座上有兩個出氣口，鐵芯活塞設置在外六角銅座內，導磁鐵芯與外六角銅座固定連接，導磁鐵芯設有通氣道。

上述任一方案中優選的是，所述冷卻器的一側連接有安全閥，安全閥由調節螺母、閥體、彈簧和活塞組成。

本實用新型的兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，具有靜音，環保，節能，結構緊湊、體積小、高度低、震動小等優點，主要用於純電動、混合動力商用車輛。

主要優點有以下幾個方面：

（1）.採用往復活塞式、水平對置結構，體積小，高度低，重量輕；

（2）.自帶空氣過濾器，採用兩級過濾，清潔的進氣避免運動件的早期磨損，壽命更長；

（3）.全無油空壓機，輸出的氣體綠色環保；

（4）.防護等級為IP67級防水防塵，適應苛刻、惡劣的工作環境；

（5）.採用高效電機，優化配置的飛輪，啟動能力強，高效節能；

（6）.採用兩級壓縮，中冷、後冷卻器兩級冷卻，壓縮效率高，能獲得更高排氣壓力，排氣溫度低；

（7）.採用模塊化設計，各型號間主要零部件通用性高，維護簡單；

（8）.獨立風扇冷卻，導流罩導風，對整機進行充分冷卻；

（9）.自帶安全閥，確保主機運行安全；

（10）.採用集成卸荷、排水雙作用電磁閥。

附圖說明

圖1是按照本實用新型的兩級壓縮車用活塞式無油空壓機一優選實施例的結構示意圖；

圖2為按照本實用新型的兩級壓縮車用活塞式無油空壓機的另一實施例的一局部結構示意圖；

圖3為按照本實用新型的兩級壓縮車用活塞式無油空壓機的再一實施例的另一局部結構示意圖；

圖4為圖1中高低壓活塞連杆組件的結構示意圖；

圖5為圖1中低壓出氣閥板組件的結構示意圖；

圖6為圖1中高壓缸閥板組的結構示意圖；

圖7為圖1中高壓缸閥板的結構示意圖；

圖8為圖7的俯視圖；

圖9為圖8的A-A向剖視圖；

圖10為圖1中高壓缸蓋的結構示意圖；

圖11為圖10的俯視圖；

圖12為圖11的剖視圖；

圖13為圖10的A-A向剖視圖；

圖14為圖10的局部結構示意圖；

圖15為圖1的高壓活塞缸結構示意圖；

圖16為圖15的局部結構示意圖；

圖17為圖15的側視圖；

圖18為圖1中的過濾結構結構示意圖；

圖19為圖18的局部結構示意圖；

圖20為圖19的A-A向剖視圖；

圖21為圖18的另一局部結構示意圖；

圖22為圖1中的進氣蓋結構俯視圖；

圖23為圖22的剖視圖；

圖24為圖1中的冷卻器結構示意圖；

圖25為圖24的剖視圖；

圖26為圖24的另一局部結構剖視圖；

圖27為圖1的飛輪軸結構示意圖；

圖28為圖27的剖視圖；

圖29為圖1的電機結構示意圖；

圖30為圖1的曲軸箱結構示意圖；

圖31為圖1的導流罩結構示意圖；

圖32為圖31的仰視圖；

圖33為圖31的左視圖；

圖34為圖1的電磁閥結構示意圖；

圖35為圖34的局部結構剖視圖；

圖36為圖1的安全閥結構示意圖。

具體實施方式

為了更好理解本實用新型的技術方案和優點，以下通過具體實施方式，並結合附圖對本實用新型做進一步說明。

實施例1

如圖1-圖3所示，本實用新型提供一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，包括電機26，電機26的電機軸42設置在曲軸箱17內部，曲軸箱17內還設有過濾結構和飛輪軸9，電機26通過電機軸42帶動飛輪軸9轉動，飛輪軸9的兩端設有低壓活塞缸4和高壓活塞缸19，低壓活塞缸4內設有低壓活塞連杆組件8，高壓活塞缸19內設有高壓缸活塞連杆組件18，飛輪軸9能夠帶動低壓活塞連杆組件8和高壓缸活塞連杆組件18做往復式運動，低壓活塞缸4外設有低壓出氣閥板組件5，低壓活塞缸4上設有進氣閥片7，低壓出氣閥板組件5與進氣閥片共同作用完成空氣一級壓縮，空氣經過濾結構過濾後進入高壓活塞缸19進行二次壓縮，壓縮後的氣體通過冷卻源終冷為低溫的高壓氣體。

本實用新型的工作原理如下：電機軸42帶動飛輪軸9轉動。飛輪9上設有偏心軸，帶動低壓活塞連杆組件8和高壓缸活塞連杆組件18做往復式運動，其中低壓活塞缸4上設有進氣閥片7，由於進氣閥片7的單向運動，使曲軸箱內產生真空，使得自然空氣經空濾被吸入，過濾後通過低壓活塞進入低壓活塞缸4，低壓活塞缸4外設有低壓出氣閥板組件5，在與活塞上進氣閥片7的共同作用下，完成一級缸的空氣壓縮。隨後經一級壓縮後的低壓氣體經低壓出氣管30進入冷卻器32中冷區域，經冷卻後的氣體經高壓進氣管37進入高壓活塞缸19進行二次壓縮，壓縮後的氣體再經高壓出氣管34再次進入冷卻器32進行終冷，最終輸出溫度較低的高壓氣體。冷卻源為風扇風冷：電機26轉動時，主軸帶動電機尾部風扇旋轉產生的風力，在導流罩27作用下對冷卻器32、低壓活塞缸4和高壓活塞缸19進行冷卻（當然，此處也可採用獨立電源的風機冷卻）。

低壓出氣閥板組件5和低壓活塞缸4之間設有O型圈I7, 低壓活塞缸4通過低壓缸蓋3密封，低壓活塞缸4和低壓缸蓋3之間設有旋轉接頭2和M26堵頭6，旋轉接頭2內部設有M26通氣螺栓1。

如圖4所示，低壓活塞連杆組件8和高壓缸活塞連杆組件18的結構相同，均由活塞46、活塞環47、導向套48、活塞銷49、內六角平端緊定螺釘50、滾針軸承51、連杆52、滾珠軸承53、內六角螺栓54、進氣閥片45和外六角螺栓44組成，其中滾珠軸承53內孔固定於飛輪軸上，滾珠軸承53的外圓由連杆52通過內六角螺釘54鎖緊，連杆52的另一端裝有滾針軸承51，並通過活塞銷49與活塞46連接，其中活塞46由兩顆內六角平端緊定螺釘50來固定，活塞46上還裝有起密封和導向的活塞環47與導向套48，進氣閥片45由外六角螺栓44固定於活塞46頂部。

低壓出氣閥板組件5起單向導氣的作用，結構如圖5所示，由O型圈III55、出氣閥片56、限程板57、螺栓58、閥板59組成。其中出氣閥片56位於閥板59上，出氣閥片56上方為限程板57並通過螺栓58固定在閥座上，閥板59的端面環槽內設有 O型圈III55用於密封。

高壓活塞缸19的一端設有高壓缸閥板組20，高壓缸閥板組20結構如圖6所示，包括缸蓋25和高壓閥板21，出氣閥片24由螺栓固定於高壓閥板21上，高壓閥板21上設置密封圈23，缸蓋25設置在密封圈23的上方，缸蓋25下方還設有進氣閥片22。

如圖10-圖14所示，高壓缸蓋25上設有高壓出氣口區域251和低壓進氣口區域252，高壓出氣口區域251內設有出氣口253和螺帽讓位孔254，出氣口253稍傾斜的角度用來限制閥片的高度，低壓進氣區域252內設有閥片安裝孔255以及進氣孔256，散熱片I257進一步設置在高壓缸蓋25上。高壓缸蓋25上還設有散熱片及與曲軸箱17連接的螺栓孔。

如圖15-圖17所示，高壓活塞缸19上設有螺栓安裝孔191、冷排固定讓位缺口192和支架固定螺栓讓位缺口194及減震墊讓位缺口195，散熱片II 193進一步設置在高壓活塞缸19的周圍。高壓活塞缸19通過高壓缸端蓋25密封，高壓活塞缸19和高壓缸缸蓋25之間設有過濾結構。

如圖22-圖23所示，進氣蓋14上設有圓柱141和O型圈槽I 142，圓柱141用於限制濾芯13的徑向距離。進氣蓋14上還有用於固定的四個安裝孔143以及O型圈槽I142用於密封，進氣蓋14端面設有進氣螺紋孔可用於連接進氣彎管接頭等。

低壓活塞缸4上設有螺栓安裝孔，冷排固定螺栓讓位缺口，散熱片，支架固定螺栓讓位缺口及減震墊讓位缺口。

低壓活塞缸4上部連接有低壓出氣管30，經一級壓縮後的低壓氣體經低壓出氣管30進入冷卻器32中，經冷卻後的氣體進入高壓活塞缸19進行二次壓縮，壓縮後的氣體經高壓出氣管34再次進入冷卻器32進行終冷，最終輸出溫度較低的高壓氣體。低壓出氣管30的一端 通過M18旋轉接頭連接冷卻器32，冷卻器32的下端設有出氣接頭33和高壓出氣管34， 高壓進氣管37的一端通過M18通氣螺栓39和冷卻器32連接，高壓進氣管37和M18通氣螺栓39之間還設有M18銅墊38。

如圖24-圖26所示，冷卻器32安裝在曲軸箱17的上方，冷卻器32分為中冷區域321和出氣後冷卻區域322，中冷區域321用於冷卻一級缸壓縮後的低壓氣體，此區域還設有低壓進氣口323和低壓出氣口324，以及電磁閥接口325和安全閥接口326。322出氣後冷卻區域用於降低高壓氣體的溫度，此區域也設有為高壓進氣口327和高壓出氣口328，以及對應的電磁閥接口和安全閥接口。兩區域的均設有三條冷卻氣道329。冷卻器32下方留有四個安裝支板，用於安裝在曲軸箱17上方。散熱片330通過螺栓35固定在冷卻器32上。

如圖27-圖28所示，飛輪軸9用於傳遞電機主軸扭矩，通過連杆將電機26的旋轉運動轉換為活塞往復運動，且飛輪軸9的重量及轉動慣量經過合理分配，提高了空壓機整體的啟動、工作的平穩定性，並減小了電流，使空壓機更加高效節能。飛輪軸9上設有鍵槽91、螺紋緊固孔92和擋圈槽93。電機軸42連接鍵槽91，軸用擋圈11設置在擋圈槽93內，軸用擋圈11上部設有軸套10。

如圖29所示，電機26為驅動空壓機的動力源，電機26上方集成了降壓逆變模塊，可輸出供整機上低壓控制裝置使用的低壓直流電源，以此減少控制線路，提高可靠性；電機上還設有低壓直流接出口261和高壓交流接入口262用於連接驅動電源。尾部設置有冷卻風扇263作為冷源，下方為固定安裝支架。

如圖30所示，曲軸箱17設有冷排安裝孔171、高壓缸連接孔172、低壓缸連接孔173、電機安裝孔174和進氣蓋連接孔175。

電機26外部設有導流罩27，導流罩27通過M8螺栓固定，導流罩27用於將風扇的氣流集中導向到活塞缸和冷卻器32，對其進行充分冷卻，如圖31-圖33所示，導流罩27尾部設有進氣小孔271，導流罩27上方設置電纜插孔272，導流罩27的兩側設有安裝固定孔273。

冷卻器32的一側連接有安全閥36， 安全閥36用於為空壓機提供過壓保護，空壓機上共有兩個安全閥36，直接安放於冷卻器32的中冷區域和出氣後冷卻區域對應接口，其中高壓區域的安全閥排氣壓力為2MPa，低壓區域的安全閥排氣壓力為1MPa安全閥36主要由調節螺母364，閥體362，彈簧363和活塞361組成，如圖36所示。

調節螺母364的端面凸起定位放置彈簧363，兩側為螺紋，中間內六角孔形設計，一是為了增加出氣通道，二是可通過內六角角扳手來調節彈簧363的壓縮量。

閥體362後端面為外六角結構，前端面為螺紋口，可用扳手直接固定於冷卻器32對應的接口上，外六角面上有兩個出氣孔365，頭部前端面有一個進氣口，閥體內長孔設計用於放置活塞361、調節螺母364和彈簧363，內螺紋用於安裝調節螺母364。

活塞361大端圓柱部分起到導向的作用，活塞前凸起錐形設計能更好的密封，另外其端部的環槽用於彈簧363的導向和定位，圓周方向環形布置四個導氣孔。

安全閥36的工作原理如下：當氣體壓力低於設定值時，即氣體壓力小於彈簧363的力無法推動活塞361，此時氣道關閉。當氣體壓力超過設定值時，高壓氣體將推動活塞361，此時氣道打開，管道內高壓氣體將通過閥座上的出氣通道排出，從而保護空壓機，其中調節螺母364通過改變彈簧363的壓縮量來調節排氣壓力。

減振墊28設置在電機26的周圍，減振墊28具有多向吸振能力，整機依靠減振墊用於消除振動，降低噪聲。其上方為連接嵌件，下方為安裝於車架的底板。

實施例2

一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，與實施例1不同的是，所述高壓缸閥板21設有進氣區域211和出氣區域212，進氣區域211和出氣區域212由O型圈槽II213進行分隔，進氣區域211設有進氣口214，進氣口214稍傾斜的角度用來限制閥片的變形程度；出氣區域212上設有出氣孔215及閥片螺栓安裝孔216，如圖7-圖9所示。

實施例3

一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，與實施例2不同的是，如圖18所示，過濾結構:如下圖所示過濾部分通過螺栓15固定於曲軸箱17上。其中濾芯13定位於濾芯底座12上，並由進氣蓋14壓緊限位。進氣蓋14中間開有進氣孔。當空壓機工作時，曲軸箱17內部形成負壓，自然空氣按如圖所示氣流方向經過濾後，再進入曲軸箱17在通過低壓活塞進入低壓活塞缸4進行壓縮。濾芯底座12和曲軸箱17之間還設有O型圈II16，

實施例4

一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，與實施例3不同的是，如圖19和圖20所示，所述濾芯底座12內採用環形槽設計用於放置濾芯13，四周凸塊121起定位和增加氣流循環空間作用，底部設計有出氣口122。四周的螺栓孔123用於固定於曲軸箱17上，採用O型圈槽III124密封曲軸箱17端面。

實施例5

一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，與實施例4不同的是，一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，如圖21所示，濾芯13由上蓋板60、濾紙粘結膠61、下蓋板62、無紡布粘結膠63、濾紙64、無紡布墊片65和夾條66組成，濾紙64為摺疊型並通過夾條66來間隔，濾紙64通過無紡布粘結膠63粘接於上蓋板60之間，下蓋板62下方是用於減震的無紡布墊片65並通過無紡布粘結膠63進行粘結。

實施例6

一種兩級壓縮車用活塞式無油空壓機，與實施例5不同的是，冷卻器32的一側連接有電磁閥31，電磁閥31直接通過閥芯固定於冷卻器32上，如圖34、圖35所示，電磁閥31包括線圈70和兩組閥芯，閥芯包括外六角銅座67、鐵芯活塞68和導磁鐵芯69，外六角銅座67上有兩個出氣口671，鐵芯活塞68設置在外六角銅座67內，導磁鐵芯69與外六角銅座67固定連接，導磁鐵芯69設有通氣道691。

閥芯包括外六角銅座67、鐵芯活塞68和導磁鐵芯69，外六角銅座67內為空腔用於放置鐵芯活塞68，鐵芯活塞68環形面有兩個矩形缺口用於通氣，導磁鐵芯69與外六角銅座67固定方式為先鉚後焊接，導磁鐵芯69內為通氣道，外為螺紋。

電磁閥31體積小，可靠性高。電磁閥32為空壓機卸荷閥，有兩組閥芯直接安放於冷卻器32對應接口,分別卸荷低壓活塞缸4和高壓活塞缸19，能有效解決空壓機帶載啟動困難、啟動電流大的問題，同時起排出冷卻器32內的冷凝水，起到放水閥的作用。兩組閥芯分別安放於冷卻器32對應接口，當空壓機開始工作時，電磁線圈70得電使導磁鐵芯69產生磁力推動鐵芯活塞 68將出氣口691堵住，當空壓機停止工作時，線圈斷電，導磁鐵芯69失去磁力，管內高壓氣體將推動鐵芯活塞 68向外運動，此時通道打開排出高壓氣體到大氣。

需要說明的是，以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。