CN109751223A - 一种空压机及其活塞结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空压机及其活塞结构，涉及空压机技术领域，其技术方案要点是：活塞结构包括两个同轴设置的活塞、将两个活塞固定连接的连杆，所述活塞外壁同轴固定有密封组件，所述密封组件包括沿活塞轴向设置的两个密封环，所述密封环具有弹性，两个所述密封环的外边缘向相互背离的方向弯曲，两个所述密封环沿相互背离的方向呈扩口状，所述密封环的外边缘用于抵接气缸内壁。本空压机及其活塞结构通过设置双向对称的密封环，活塞与气缸间的密封效果较好，保证空压机具有较高的工作效率；活塞上的密封环、进气阀片能方便地进行拆装；曲轴能方便地与连杆活塞组件、箱体进行拆装，且空压机运行时的稳定性高。

Description

一种空压机及其活塞结构

技术领域

本发明涉及空压机技术领域，特别涉及一种空压机及其活塞结构。

背景技术

空压机是制备压缩空气的设备，目前活塞式的空压机使用最为广泛。活塞式空气空压机属于容积式空压机，活塞式空压机是利用曲轴带动活塞在气缸内做往复运动，并配合单向进气的进气阀、单向排气的排气阀，使气缸腔内的气体受到压缩而不断地产生压缩空气的设备。

现有授权公告号为CN203081685U的中国实用新型专利公开了一种双缸双作用直线往复式空压机，曲轴箱的两侧对称设置有两个双作用气缸，双作用气缸内的活塞通过一根活塞杆固定连接，连杆的一端铰接在活塞杆上、另一端铰接在曲轴上，每个双作用气缸的上下端均设置有阀板组件，每个双作用气缸外侧的阀板组件外设置有气缸盖，阀板组件上均设置进气通孔和排气通孔，每个进气通孔及排气通孔上设置有进气阀门及排气阀门，每个双作用气缸的侧壁上均设置有与进气阀门及排气阀门连通的进气口和排气口。

参照图1，现有的活塞1通过活塞环10与气缸51内壁建立滑动密封，活塞环10一般为硬质的石墨材料，活塞环10具有少量弹性，活塞环10为满足拆装一般设有缺口101。当活塞环10装入气缸51后，活塞环10在气缸51内壁的限位作用下闭合缺口101；但活塞1在气缸51内做往复运动时，气缸51内的气体存在从缺口101处的间隙外漏的可能，会降低空压机的工作效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种活塞结构，气缸内气体不易泄漏，保证空压机具有较高的工作效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种活塞结构，包括活塞，所述活塞外壁同轴固定有密封组件，所述密封组件包括沿活塞轴向设置的两个密封环，所述密封环具有弹性，两个所述密封环的外边缘向相互背离的方向弯曲，两个所述密封环沿相互背离的方向呈扩口状，所述密封环的外边缘用于抵接气缸内壁。

通过上述技术方案，当活塞向压缩气缸内空气的方向移动时，靠近气缸内腔方向的密封环起主要的密封作用，呈扩口状的密封环在气缸内压力的作用下，能产生外扩的变形趋势，使密封环的边缘进一步抵紧气缸内壁，起到较好的密封效果。与常规带缺口的活塞环相比，密封环不设开口，则气缸内的气体不存在从开口泄漏的情况，密封环具有较高的密封性，保证空压机具有较高的工作效率。

优选的，两个所述密封环完全相同且可分离。

通过上述技术方案，完全相同的两个密封环具有良好的互换性，其一密封环磨损严重需要换新时，更换单个该密封环即可，有利于节约成本；且单个密封环较一体成型的双向皮碗相比更易生产制造，成本较低。

优选的，所述活塞上设有供密封环放置的凸台一，所述凸台一沿活塞轴向贯穿活塞，所述活塞上通过螺栓固定有压环，所述压环将密封环压紧于凸台一内。

通过上述技术方案，压环将密封环压紧于凸台一内，完成密封环的固定；将压环拆除后，密封环能方便地进行拆装。

优选的，所述活塞上开设有若干进气孔，所述进气孔贯穿活塞的轴向两端，所述活塞朝向气缸内的端面上设置有进气阀片、螺纹连接有固定螺栓，所述进气阀片将进气孔的孔口遮盖，所述进气阀片上开设有供固定螺栓穿过的安装孔，所述固定螺栓将进气阀片限位于活塞上，所述进气阀片沿活塞的轴向具有可供移动的间隙。

通过上述技术方案，本活塞结构采用活塞进气的方式进行进气，与常规气缸盖进气的方式相比，气体的流道更加合理，也能降低气缸盖的结构复杂度，便于气缸盖的生产制造。

优选的，所述固定螺栓包括位于拧头和螺纹段间的台阶部，所述台阶部通过端面抵接活塞，所述台阶部穿设于安装孔内，所述固定螺栓的拧头无法穿过安装孔。

通过上述技术方案，在活塞上拧紧固定螺栓后，进气阀片的可移动间隙也已确定，人员无须调整进气阀片的活动范围，便于进气阀片与活塞的组装。

优选的，所述活塞同轴设置有两个，还包括将两个活塞固定连接的连杆；所述连杆平行设置有两根，所述连杆上转动设置有摇杆，所述摇杆位于两根连杆之间，所述摇杆上设有用于与曲轴转动连接的连接孔，两根所述连杆上均设有用于避让曲轴的中孔。

通过上述技术方案，两个活塞组成直线式往复空压机的专用活塞连杆组件，连接孔用于穿设曲轴的曲柄销；当曲轴转动时，曲轴通过摇杆驱使连杆沿气缸的轴向做往复运动。

本发明的第二目的在于提供一种空压机，气缸内气体不易泄漏，保证空压机具有较高的工作效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种空压机，包括上述的活塞结构，还包括箱体和两个气缸，两个所述活塞分别滑动设置于两个气缸内，所述箱体内转动设置有曲轴，所述曲轴包括与连接孔转动连接的曲柄销。

通过上述技术方案，本空压机为直线式往复空压机，当曲轴转动时，曲轴通过摇杆驱使连杆沿气缸的轴向做往复运动。曲轴旋转一周两个气缸均能完成气体压缩作业，具有较高的压气效率，且其一活塞处于压缩行程时，另一活塞处于吸气行程。由于本空压机采用了双向对称的密封环结构，则气缸内气体不易经活塞与气缸的间泄漏，保证空压机具有较高的工作效率。

优选的，所述曲轴还包括固定于曲柄销一端的驱动轴、固定于曲柄销另一端的主轴颈，所述主轴颈与驱动轴的轴线重合，所述曲柄销的轴线偏离于驱动轴的轴线；所述驱动轴和箱体间通过设置轴承一建立转动连接，所述主轴颈和箱体间通过设置轴承二建立转动连接，两根所述连杆均位于轴承一和轴承二之间。

通过上述技术方案，由于驱动轴、主轴颈均通过轴承与箱体建立转动连接，则曲轴整体转动时的稳定性高；位于驱动轴、主轴颈间的曲柄销得到了轴承一、轴承二的间接支撑作用，曲柄销转动时不易扭曲变形。轴承作为标准件，与孔轴直接转动接触的方式相比，轴承具有较低的转动阻力和较长的使用寿命，能够降低曲轴与箱体间的转动阻力、曲柄销与摇杆间的转动阻力；且曲轴和箱体不易被磨损，轴承损坏时更换轴承即可，能延长曲轴和箱体的使用寿命。

优选的，所述连接孔内设置有轴承三，所述摇杆和曲柄销通过轴承三建立转动连接，所述中孔的尺寸能供轴承一、轴承二、轴承三和曲轴穿过。

通过上述技术方案，摇杆和曲柄销通过轴承三建立转动连接，摇杆和曲柄销间的转动阻力较小，轴承三损坏时更换轴承三即可，摇杆和曲柄销的连接位置不易被磨损。由于中孔的尺寸能供轴承一、轴承二、轴承三和曲轴穿过，则曲轴和各轴承能穿过中孔与箱体、摇杆进行拆装，曲轴的拆装较为方便。

优选的，所述驱动轴和曲柄销通过设置在两者间的连接件建立连接，所述连接件包括配重块、与曲柄销同轴固定的销杆；所述销杆与曲柄销通过螺栓实现拆装；所述连接件上开设有供驱动轴***的驱动孔，所述驱动轴具有键槽，所述连接件上螺纹连接有传动螺栓，所述传动螺栓***键槽内；所述配重块的重心偏离于驱动轴，所述配重块用于平衡曲轴上曲柄销的偏心重量。

通过上述技术方案，当销杆与曲柄销分离后，人员可方便地拆装轴承三；由于驱动轴、连接件、曲柄销三者可拆装，则能进一步方便曲轴、各轴承的安装；曲轴的各组件可预生产完成后再进行组装，曲轴无需一体成型，方便了曲轴的生产。配重块用于平衡曲轴上曲柄销的偏心重量，使曲轴转动时各轴承的受力稳定，能够延长轴承的使用寿命，并减少空压机工作时的振动。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、通过设置双向对称的密封环，活塞与气缸间的密封效果较好，保证空压机具有较高的工作效率；

2、活塞上的密封环、进气阀片能方便地进行拆装；

3、曲轴能方便地与连杆活塞组件、箱体进行拆装，且空压机运行时的稳定性高。

附图说明

图1为现有的一种活塞结构的立体图，主要突出活塞环和缺口的结构；

图2为实施例一的活塞结构的立体图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为实施例二的活塞结构的立体图；

图5为实施例三的一种空压机的剖视图；

图6为图5的局部图，主要突出曲轴和连接件的结构；

图7为实施例三的一种空压机的局部图，主要突出连杆与曲轴安装完成后的结构。

图中，10、活塞环；101、缺口；1、活塞；2、连杆；3、摇杆；31、连接孔；21、中孔；4、密封环；11、凸台一；12、进气阀片；13、压环；14、固定螺栓；15、进气孔；16、凸台二；121、安装孔；141、台阶部；22、销孔；5、箱体；51、气缸；52、气缸盖；521、排气阀；6、曲轴；61、驱动轴；62、曲柄销；63、主轴颈；71、轴承一；73、轴承二；72、轴承三；8、连接件；81、配重块；82、销杆；821、定位圆柱段；83、驱动孔；611、键槽；84、传动螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

参照图2，为本发明公开的一种活塞结构，包括两个呈对称设置的活塞1、将两个活塞1连接固定的连杆2，两个活塞1完全相同且轴线重合，连杆2靠近其一活塞1的位置铰接有摇杆3，摇杆3上设有用于与曲轴转动连接的连接孔31。

连杆2的数量为两根且相互平行，两根连杆2的中部均设有用于避让曲轴的中孔21，两根连杆2完全相同。摇杆3位于两根连杆2之间，摇杆3的一端通过铰接轴与两根连杆2共同建立转动连接，连接孔31位于摇杆3背离铰接处的另一端。

参照图2和图3，活塞1外壁同轴固定有密封组件，密封组件包括沿活塞1轴向连续设置的两个密封环4，两个密封环4完全相同且可分离，两个密封环4相互抵接。活塞1上设有供密封环4放置的凸台一11，凸台一11为环槽，凸台一11沿活塞1轴向贯穿活塞1，其贯穿方向背离连杆2。活塞1背离连杆2的端面上设置有进气阀片12、压环13、螺纹连接有固定螺栓14，活塞1的该端面用于朝向气缸51内腔。

活塞1上设有供压环13放置定位的凸台二16，凸台二16也为环槽。压环13的形状与凸台一11、凸台二16对应，压环13通过螺栓固定于活塞1上，压环13将密封环4压紧于凸台一11内，完成密封环4的固定；将压环13拆除后，密封环4能方便地进行拆装。密封环4具有弹性，两个密封环4的外边缘向相互背离的方向弯曲，两个密封环4沿相互背离的方向呈扩口状。密封环4的外边缘用于抵接气缸51内壁，当活塞1向压缩气缸51内空气的方向移动时，靠近气缸51内腔方向的密封环4起主要的密封作用，呈扩口状的密封环4在气缸51内压力的作用下，能产生外扩的变形趋势，使密封环4的边缘进一步抵紧气缸51内壁，起到较好的密封效果。当活塞1向反方向移动时，另一密封环4起主要的密封作用。

完全相同的两个密封环4具有良好的互换性，其一密封环4磨损严重需要换新时，更换单个该密封环4即可，有利于节约成本；且单个密封环4较一体成型的双向皮碗相比更易生产制造，成本较低。与常规带缺口101的活塞环10相比，密封环4不设开口，则气缸51内的气体不存在从开口泄漏的情况，密封环4具有较高的密封性，保证空压机具有较高的工作效率。

活塞1上开设有若干进气孔15，所有进气孔15关于活塞1的轴线呈圆周对称分布，进气孔15贯穿活塞1的轴向两端。进气阀片12将所有进气孔15的孔口遮盖，进气阀片12的中心开设有供固定螺栓14穿过的安装孔121。固定螺栓14包括位于拧头和螺纹段间的台阶部141，台阶部141通过端面抵接活塞1，台阶部141穿设于安装孔121内，固定螺栓14的拧头无法穿过安装孔121，则固定螺栓14将进气阀片12限位于活塞1上，进气阀片12沿活塞1的轴向具有可供移动的间隙。

在活塞1上拧紧固定螺栓14后，进气阀片12的可移动间隙也已确定，人员无须调整进气阀片12的活动范围，便于进气阀片12与活塞1的组装。本活塞结构采用活塞1进气的方式进行进气，与常规气缸盖52进气的方式相比，气体的流道更加合理，也能降低气缸盖52的结构复杂度，便于气缸盖52的生产制造。当活塞1从气缸51内取出后，人员能方便地对进气阀片12进行检修更换。

实施例二：

参照图4，一种活塞结构，包括活塞1和连杆2，实施例二与实施例一的区别点在于：连杆2通过端部与活塞1转动连接，连杆2背离活塞1的端部设有供曲轴的曲柄销穿入的销孔22，连杆2通过销孔22与曲柄销建立转动连接。活塞1具有活塞裙，连杆2朝向活塞1的端部被活塞裙遮盖，该活塞结构适用于普通的空压机。

实施例三：

参照图5和图7，一种空压机，包括上述的活塞结构，还包括箱体5和两个气缸51，两个活塞1分别滑动设置于两个气缸51内。箱体5上还设有将气缸51端部封闭的气缸盖52，气缸盖52上设有单向排气的排气阀521；箱体5内转动设置有曲轴6，曲轴6包括与连接孔31转动连接的曲柄销62。

参照图5和图6，曲轴6还包括固定于曲柄销62一端的驱动轴61、固定于曲柄销62另一端的主轴颈63；主轴颈63与驱动轴61的轴线重合，曲柄销62的轴线偏离于驱动轴61的轴线。驱动轴61由外置的电机驱动转动，当驱动轴61转动时，曲柄销62绕驱动轴61的轴线做圆周运动，曲柄销62通过摇杆3驱使连杆2沿气缸51的轴向做往复运动。本空压机为直线式往复空压机，箱体5上设有进气口，曲轴6旋转一周两个气缸51均能完成气体压缩作业，且其一活塞1处于压缩行程时，另一活塞1处于吸气行程。

驱动轴61和箱体5间通过设置轴承一71建立转动连接，主轴颈63和箱体5间通过设置轴承二73建立转动连接，两根连杆2均位于轴承一71和轴承二73之间。连接孔31内设置有轴承三72，摇杆3和曲柄销62通过轴承三72建立转动连接；连杆2中部的形状为圆环形，中孔21设有较大的内径尺寸，中孔21的尺寸能供轴承一71、轴承二73、轴承三72和曲轴6穿过。

由于驱动轴61、主轴颈63均通过轴承与箱体5建立转动连接，则曲轴6整体转动时的稳定性高；位于驱动轴61、主轴颈63间的曲柄销62得到了轴承一71、轴承二73的间接支撑作用，曲柄销62转动时不易扭曲变形。轴承作为标准件，与孔轴直接转动接触的方式相比，轴承具有较低的转动阻力和较长的使用寿命，能够降低曲轴6与箱体5间的转动阻力、曲柄销62与摇杆3间的转动阻力；且曲轴6和箱体5不易被磨损，轴承损坏时更换轴承即可，能延长曲轴6和箱体5的使用寿命。参照图7，曲轴6和各轴承能穿过中孔21与箱体5、摇杆3进行拆装，曲轴6的拆装较为方便。

参照图5和图6，驱动轴61和曲柄销62通过设置在两者间的连接件8进行固定，驱动轴61、连接件8、曲柄销62三者可拆装。连接件8包括配重块81、与曲柄销62同轴固定的销杆82。销杆82与曲柄销62通过端部插接定位，其中销杆82包括用于接触轴承三72内环面的定位圆柱段821，定位圆柱段821的外径小于其轴向两侧的销杆82、曲柄销62直径，销杆82、曲柄销62朝向定位圆柱段821的阶梯状边缘能对轴承三72起到端面限位的作用，轴承三72不会沿曲柄销62的轴向移动，提高轴承三72的安装稳固度。

曲柄销62通过端部拧入螺栓的方式与销杆82进行固定，当销杆82与曲柄销62分离后，人员可方便地拆装轴承三72。连接件8上开设有供驱动轴61***的驱动孔83，驱动轴61的侧壁设有键槽611，配重块81上螺纹连接有传动螺栓84，传动螺栓84的长度方向沿驱动孔83的径向，传动螺栓84***键槽611内以限制连接件8与驱动轴61产生相对转动，以达到传递转矩的目的。

配重块81的重心偏离于驱动轴61，其偏离方向为沿驱动轴61径向背离曲柄销62的一侧，配重块81用于平衡曲轴6上曲柄销62的偏心重量，使曲轴6转动时各轴承的受力稳定，能够延长轴承的使用寿命，并降低空压机工作时的振动。由于驱动轴61、连接件8、曲柄销62三者可拆装，则能进一步方便曲轴6、各轴承的安装；曲轴6的各组件可预生产完成后再进行组装，曲轴6无需一体成型，方便了曲轴6的生产。

综上，本空压机通过设置双向对称的密封环4，使气缸51内的压缩室具有较好的密封性能，保证空压机具有较高的工作效率，且工作时的稳定性好。在此基础上，本空压机的曲轴6能方便地与连杆2、摇杆3进行组装，本空压机便于生产制造。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞结构，包括活塞(1)，所述活塞(1)外壁同轴固定有密封组件，其特征是：所述密封组件包括沿活塞(1)轴向设置的两个密封环(4)，所述密封环(4)具有弹性，两个所述密封环(4)的外边缘向相互背离的方向弯曲，两个所述密封环(4)沿相互背离的方向呈扩口状，所述密封环(4)的外边缘用于抵接气缸(51)内壁。

2.根据权利要求1所述的活塞结构，其特征是：两个所述密封环(4)完全相同且可分离。

3.根据权利要求1所述的活塞结构，其特征是：所述活塞(1)上设有供密封环(4)放置的凸台一(11)，所述凸台一(11)沿活塞(1)轴向贯穿活塞(1)，所述活塞(1)上通过螺栓固定有压环(13)，所述压环(13)将密封环(4)压紧于凸台一(11)内。

4.根据权利要求1所述的活塞结构，其特征是：所述活塞(1)上开设有若干进气孔(15)，所述进气孔(15)贯穿活塞(1)的轴向两端，所述活塞(1)朝向气缸(51)内的端面上设置有进气阀片(12)、螺纹连接有固定螺栓(14)，所述进气阀片(12)将进气孔(15)的孔口遮盖，所述进气阀片(12)上开设有供固定螺栓(14)穿过的安装孔(121)，所述固定螺栓(14)将进气阀片(12)限位于活塞(1)上，所述进气阀片(12)沿活塞(1)的轴向具有可供移动的间隙。

5.根据权利要求4所述的活塞结构，其特征是：所述固定螺栓(14)包括位于拧头和螺纹段间的台阶部(141)，所述台阶部(141)通过端面抵接活塞(1)，所述台阶部(141)穿设于安装孔(121)内，所述固定螺栓(14)的拧头无法穿过安装孔(121)。

6.根据权利要求1所述的活塞结构，其特征是：所述活塞(1)同轴设置有两个，还包括将两个活塞(1)固定连接的连杆(2)；所述连杆(2)平行设置有两根，所述连杆(2)上转动设置有摇杆(3)，所述摇杆(3)位于两根连杆(2)之间，所述摇杆(3)上设有用于与曲轴(6)转动连接的连接孔(31)，两根所述连杆(2)上均设有用于避让曲轴(6)的中孔(21)。

7.一种空压机，其特征是：包括上述的活塞结构，还包括箱体(5)和两个气缸(51)，两个所述活塞(1)分别滑动设置于两个气缸(51)内，所述箱体(5)内转动设置有曲轴(6)，所述曲轴(6)包括与连接孔(31)转动连接的曲柄销(62)。

8.根据权利要求7所述的一种空压机，其特征是：所述曲轴(6)还包括固定于曲柄销(62)一端的驱动轴(61)、固定于曲柄销(62)另一端的主轴颈(63)，所述主轴颈(63)与驱动轴(61)的轴线重合，所述曲柄销(62)的轴线偏离于驱动轴(61)的轴线；所述驱动轴(61)和箱体(5)间通过设置轴承一(71)建立转动连接，所述主轴颈(63)和箱体(5)间通过设置轴承二(73)建立转动连接，两根所述连杆(2)均位于轴承一(71)和轴承二(73)之间。

9.根据权利要求8所述的一种空压机，其特征是：所述连接孔(31)内设置有轴承三(72)，所述摇杆(3)和曲柄销(62)通过轴承三(72)建立转动连接，所述中孔(21)的尺寸能供轴承一(71)、轴承二(73)、轴承三(72)和曲轴(6)穿过。

10.根据权利要求8所述的一种空压机，其特征是：所述驱动轴(61)和曲柄销(62)通过设置在两者间的连接件(8)建立连接，所述连接件(8)包括配重块(81)、与曲柄销(62)同轴固定的销杆(82)；所述销杆(82)与曲柄销(62)通过螺栓实现拆装；所述连接件(8)上开设有供驱动轴(61)***的驱动孔(83)，所述驱动轴(61)具有键槽(611)，所述连接件(8)上螺纹连接有传动螺栓(84)，所述传动螺栓(84)***键槽(611)内；所述配重块(81)的重心偏离于驱动轴(61)，所述配重块(81)用于平衡曲轴(6)上曲柄销(62)的偏心重量。