CN101776059A - 一种提高活塞式空气压缩机效率的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，它包括气缸体、活塞、进气阀、排气阀和阀板，其特殊之处是在气缸壁上设有自上而下的纵向泄压凹槽，在活塞上设有连通活塞外面与内腔的排气孔。当压缩行程完成时纵向泄压凹槽与排气孔相通，实现高压被释放的目的。或者在活塞上设有贯穿上下两面的通孔，在该通孔内由上至下依次安装球珠、弹簧和其中有通气孔的止头螺丝，通孔的直径大于球珠的直径，但是通孔的顶端孔径小于球珠的直径，并且通孔顶端的内表面为与球珠相吻合的球面。当压缩行程完成时球珠与通孔脱离，余隙内的高压被释放；本发明使余隙对效率的影响控制2％以内，从而极大地提高了活塞式空气压缩机的效率。

Description

一种提高活塞式空气压缩机效率的结构

技术领域

本发明属于空气压缩机技术领域，特别涉及阀板、活塞、气缸体的结构。

背景技术

活塞式空气压缩机是由机体、曲轴、缸盖、阀座、连杆、活塞、电机、电机盖、轴承座、底盖等主要部件组成。由电机转动曲轴，曲轴带动连杆和活塞在气缸中上下运动.缸面上安装着阀座并带有进气阀和排气阀。阀座上带有进气孔和排气孔，在进气孔的下方装有进气阀片，在排气孔的上方装有排气阀片。当活塞往下移动时，排气阀片由于受高压的原因，自动关闭。由于缸孔内的压力随着活塞的下移而下降，当缸孔内的压力小于进气压力时，进气阀片自动打开。活塞上移时，气缸内压力逐渐增大。当气缸内压力大于进气压力时，进气阀片关闭。随着内压力的进一步增加，排气阀片打开。这一过程循环往复。

影响空气压缩机效率的因素有三：1)进排气阀片的密封性如何；2)由排气高压引起的缸孔内壁高温，从而导致气体的膨胀降低了密度，使得有效作功下降；3)余隙或称残留空间。其中最主要的因素是余隙。

所谓余隙是由下面几个部分组成：1)为了防止活塞不会直接撞击阀座，两者中间必须留有一定的空间；2)同样的道理，对进气阀片的厚度，也必须在活塞与阀座之间，留有相应的距离；3)因为排气阀片在阀座的上方，排气孔及阀座的厚度也形成一定的余隙；4)活塞环外径与活塞外径差所形成的空间。由于每一种余隙存在的必然性，当压缩机完成了压缩行程后，这一余隙带有高压及高温的气体。

当活塞进入进气行程时，必须等待内部的压力下降到低于进气压力，才能把进气口的低压气体引入气缸内。所以带有高温与高压的余隙把很大一部分作功行程给浪费掉了。以三缸压缩机为例：在正常的运行工况下也就是在压缩比8的情况下，余隙对效率的影响约是20％.压缩比越大，对效率的影响越大，反之亦然。

常规的改进方式有：1)在活塞顶端上加工出进气阀片的形状及深度，由此极大地减少了由进气阀片厚度所产生的余隙；2)厚度更薄的阀板来减少排气孔引起的余隙。这些方法在一定程度上减小了余隙，提高了压缩机的效率，但是并没有从根本上解决问题。

发明内容

为了解决余隙内的高压影响压缩机效率的问题，提出一种将余隙内的高压在瞬间释放掉的全新技术方案。

一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，它包括气缸体、活塞、进气阀、排气阀和阀座，其特殊之处是在活塞上或者在活塞和气缸体上设有连通活塞上面余隙内的高压腔和活塞下面低压腔的通道，以便在压缩行程完成时将余隙内的高压释放。

上述连接余隙内的高压和低压腔的通道有两种结构。

第一种结构如下。

在气缸壁上设有自上而下的纵向泄压凹槽，在活塞上设有连通活塞外面与内腔的排气孔。

上述纵向泄压凹槽可以有两个，分别设在气缸与进气阀片两个限位平台的相交处。纵向泄压凹槽的长度，即从缸体端面伸向气缸孔内的深度要适宜，既要保证压缩行程完成时余隙内的高压在短时间内被完全释放，又要防止活塞在未完成压缩行程的情况下将余隙内的高压释放，损失正常作功。同样泄压纵向孔的深度也要适宜。活塞上的排气孔可以有两个，或者多个。

当压缩行程完成时，在吸气阀片限位处的缸壁上的泄压凹槽与活塞上的排气孔形成一个通路，余隙腔与低压腔相通，于是，高压在瞬间被释放掉。余隙腔内的压力与低压腔即进气腔压力相等。

第二种结构是：

在活塞上设有贯穿上下两面的通孔，在该通孔内由上至下依次安装球珠、弹簧和其中有通气孔的止头螺丝，通孔的直径大于球珠的直径，但是通孔的顶端孔径小于球珠的直径，并且通孔顶端的内表面为与球珠相吻合的球面。

当将球珠、弹簧和止头螺丝安装在通孔内后，通过调节止头螺丝，使弹簧对球珠施加一个预定的压力，球珠顶在通孔顶端内表面的球形面上，起到密封作用。并且球珠从通孔露出一部分，探出活塞表面。当活塞正常上下移动时，活塞上端的高压气体不会从此孔泄漏。但当活塞将要完成压缩行程时，探出活塞的球珠上部分会接触到阀板，并受到固定阀板的限制，致使球珠下移。于是，通道打开了，回路形成了，活塞上面高压腔的余隙与下面低压腔自然相联，达到了高压被释放的效果。

本发明具有如下优点。

1)余隙中没有了高压，余隙对效率的影响就被控制到了2％，从而极大地提高了空气压缩机的效率。

2)没有了高压，高温也会自然下降，从而提高了吸气过程的气体密度，也达到了提高效率的目的。

3)因为高压是产生噪声的主要原因之一.没有了高压，压缩机的噪声也因而下降。

附图说明：

图1为实施例1压缩行程即将完成时的A-A剖视图、其中活塞部份未剖，图2为拆去阀板后的俯视图，图3为B-B剖视图，图4为局部放大图C，图5为实施例2的活塞正常运动时的全剖视图，图6为局部放大图A，图7为活塞将要完成压缩行程时的全剖视图，图8为局部放大图B，图9为局部放大图E。

具体实施方式：

实施例1

一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，它包括气缸体1、活塞2和位于活塞2上面的阀板3，在气缸壁上设有两个自上而下的纵向泄压凹槽4，它们分别设在气缸与进气阀片两个限位平台的相交处。纵向泄压凹槽4的长度，即从缸体端面伸向气缸孔内的深度要适宜，既要保证压缩行程完成时余隙内的高压在短时间内被完全释放，又要防止活塞在未完成压缩行程的情况下将余隙内的高压释放，损失正常作功。在活塞2的气环6与油环7之间设有多个连通活塞外面与内腔的排气孔5。

当压缩行程完成时，在吸气阀片限位处的缸壁上的泄压凹槽4与活塞上的排气孔5形成一个通路，余隙腔与低压腔相通，于是，高压在瞬间被释放掉。余隙腔内的压力与低压腔压力相等。

实施例2

一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，它包括气缸体1、活塞2和位于活塞2上面的阀座3，在活塞2上安装有气环6和油环7，在活塞2的中心位置设有贯穿上下两面的通孔10，在该通孔10内由上至下依次安装金属球珠9、弹簧13和其中有通气孔11的止头螺丝12。通孔10的直径大于球珠9的直径，但是通孔10的顶端孔径小于球珠9的直径，并且通孔10顶端的内表面为与球珠9相吻合的球面。这样可以保证球珠9在通孔内自由活动，在弹簧13的作用下能够从通孔10的顶端探出，但不能脱出。止头螺丝12与通孔10的内壁为螺纹联接，旋转止头螺丝12可以调整弹簧13对球珠9的压力，使球珠9与通孔10紧密接触，起密封作用。这样，可以保证当活塞2在缸体1内正常移动过程中高压气体***漏。当活塞2将要完成压缩行程时，探出活塞2的球珠9受到固定阀板3的限制，球珠9与通孔10脱离，致使活塞2上面高压腔余隙内的气体从球珠9与通孔10之间的缝隙、通孔10和通气孔11排到活塞2下面的低压腔，获得了高压被释放的效果。

Claims (3)

1.一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，它包括气缸体、活塞、进气阀、排气阀和阀座，其特征是在活塞上或者在活塞和气缸体上设有连通活塞上面余隙内的高压腔和活塞下面低压腔的通道，以便在压缩行程完成时将余隙内的高压释放。

2.根据权利要求1所说的一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，其特征是所述的连通活塞上面余隙内的高压腔和活塞下面低压腔的通道结构是在气缸壁上设有自上而下的纵向泄压凹槽，在气缸体内设有与泄压纵向孔相通的泄压横向孔，在活塞上设有连通活塞外面与内腔的排气孔。

3.根据权利要求1所说的一种提高活塞式空气压缩机效率的结构，其特征是所述的连通活塞上面余隙内的高压腔和活塞下面低压腔的通道结构是在活塞上设有贯穿上下两面的通孔，在该通孔内由上至下依次安装球珠、弹簧和其中有通气孔的止头螺丝，通孔的直径大于球珠的直径，但是通孔的顶端孔径小于球珠的直径，并且通孔顶端的内表面为与球珠相吻合的球面。

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