專利名稱：往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于壓縮機技術(shù)領(lǐng)域，涉及往復(fù)活塞式空氣壓縮機，特別涉及往復(fù)活
塞式無油空氣壓縮機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有空氣壓縮機中，有一種往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，它包括有氣缸、氣缸蓋、 活塞、連桿、曲柄銷、曲軸、閥座和曲軸箱，與一般的往復(fù)活塞式壓縮機有所不同，該類壓縮 機的活塞與連桿采用的是緊固連接或者為一體制作的結(jié)構(gòu)形式，因此在工作過程中活塞相 對于氣缸既有往復(fù)運動也有擺動運動，由于活塞上配裝有用自潤性材料制作的密封環(huán)或密 封皮碗，因此該類壓縮機能提供幾乎不含油的壓縮空氣，且曲軸箱無需儲存潤滑油，因此使 用和維護十分便利。 迄今為止，上述壓縮機無一例外地采用零偏置氣缸結(jié)構(gòu)布局，亦即氣缸的軸心線 與曲軸的旋轉(zhuǎn)軸心線為垂直相交的結(jié)構(gòu)形式，毋庸置疑，這對于制造及檢測來說是方便的。 但是，零偏置氣缸結(jié)構(gòu)依然存在有不足之處，主要表現(xiàn)在壓縮機的密封環(huán)或密封皮碗工作 壽命較短，另外壓縮機的工作噪聲也比較大，究其原因是活塞的壓縮行程偏擺角與吸氣行 程偏擺角為對稱分布狀態(tài)，該結(jié)構(gòu)布局限制其難以兼顧不同設(shè)計目標(biāo)要求的壓縮機，具體 地說存在有兩個弊端1)零偏置氣缸結(jié)構(gòu)不利于那些要求長壽命設(shè)計的壓縮機，這是由于 結(jié)構(gòu)所限使得活塞的壓縮行程偏擺角不能做小，換句話說活塞在壓縮行程時相對于氣缸存 在有較大的傾斜角度，這一方面增大了活塞對氣缸的側(cè)壓作用力，導(dǎo)致密封環(huán)或密封皮碗 過早磨損，另一方面高氣壓迫使密封環(huán)或密封皮碗在向外脹貼氣缸壁面的過程中產(chǎn)生橢圓 變形幅值較大，導(dǎo)致密封環(huán)或密封皮碗過早疲勞損壞；2)零偏置氣缸結(jié)構(gòu)不利于那些要求 低噪聲設(shè)計的壓縮機，同樣因為活塞壓縮行程偏擺角相對較大，結(jié)果當(dāng)壓縮機處在壓縮行 程的高氣壓背景下， 一方面加劇了活塞對氣缸的拍擊力度，導(dǎo)致較嚴(yán)重的機械撞擊噪聲，另 一方面增加了活塞與氣缸之間的橢圓泄漏縫隙，導(dǎo)致壓縮氣體逸逃而發(fā)出尖嘯氣流噪聲。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有零偏置氣缸結(jié)構(gòu)無油空氣壓縮機存在的不足，本實用新型提出一種往復(fù) 活塞式無油空氣壓縮機，目的之一是減少密封環(huán)或密封皮碗的磨損和疲勞損壞，以延長壓 縮機的工作使用壽命；目的之二是緩解活塞對氣缸的拍擊強度，以降低壓縮機的機械敲擊 噪聲；目的之三是減少高壓氣體穿通橢圓縫隙泄漏而產(chǎn)生的氣體逸逃尖嘯聲，以減少壓縮 機的氣體流動噪聲。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，包括氣缸、活塞、連桿、曲軸和曲軸箱，所述氣缸的 一端連接有氣缸蓋或閥座、氣缸的另一端與曲軸箱連接，所述活塞與連桿采用緊固連接或 活塞與連桿為一體制作，活塞被安置在氣缸內(nèi)并相對于氣缸作往復(fù)運動和擺動運動，活塞 上配裝有用自潤性材料制作的密封環(huán)或密封皮碗，其特征在于所述曲軸的曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線相對于氣缸的氣缸軸心線的偏移距離，形成正偏置氣缸結(jié)構(gòu)或負偏置氣缸結(jié)構(gòu)，亦即所
述氣缸的氣缸軸心線與所述曲軸的曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線不相交。 上述的氣缸、活塞、連桿及配件各具有一個或者多個。 上述的活塞為分體式活塞或者為整體式活塞。 上述的曲軸箱為封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)。 上述的曲軸箱構(gòu)成為曲軸箱進氣消聲室。 上述的曲軸箱進氣消聲室通過進氣口與外界大氣相連通；或者曲軸箱進氣消聲室 通過進氣通道及進氣口與外界大氣相連通。 上述的進氣口處設(shè)置有進氣單向閥；或者在進氣通道的出氣口處設(shè)置有單向閥； 或者在進氣通道內(nèi)設(shè)置有消聲材料或過濾材料。 上述曲軸的曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線相對于氣缸的氣缸軸心線的偏移距離或稱氣缸偏置
量小于或者等于曲軸的旋轉(zhuǎn)半徑。 上述的閥座或氣缸蓋上設(shè)置有排氣消聲罩。 上述活塞的工作頂面、閥座或氣缸的工作底面為平面或類平面。 上述的氣缸為正位氣缸且活塞為斜位活塞；或者所述的氣缸為斜位氣缸且活塞為
正位活塞；或者所述的氣缸為斜位氣缸且活塞為斜位活塞。 上述活塞的工作頂面、閥座或氣缸的工作底面均為球面。 本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)突出的優(yōu)點是 1、本實用新型采用正偏置氣缸結(jié)構(gòu)，可以減少壓縮行程時活塞相對于氣缸的偏擺
角度，使得在壓縮行程中活塞的運動更加接近于直線往復(fù)運動，一方面可以減少活塞對氣
缸的側(cè)壓力，由此不僅減少了密封環(huán)或密封皮碗的磨損量，而且減少了活塞對氣缸的拍擊
強度；另一方面由于壓縮行程的橢圓變形幅值得以減小，不僅有利于提高密封環(huán)或密封皮
碗的抗疲勞強度，而且還可以減少高壓氣體通過橢圓縫隙的泄漏量，故可以提高壓縮機的
工作使用壽命、降低壓縮機的機械敲擊噪聲和減少壓縮氣體逸逃時的尖嘯噪聲。 2、本實用新型采用負偏置氣缸結(jié)構(gòu)，對于那些以追求低噪聲設(shè)計為主的壓縮機來
說具有積極意義，這是因為負偏置氣缸結(jié)構(gòu)可以減少壓縮機壓縮行程所對應(yīng)的曲軸旋轉(zhuǎn)角度，換言之，壓縮行程對應(yīng)的時間縮短或活塞壓縮速度變快，由此可減少氣體泄漏的時間，
而且也可以通過活塞運動的加快所形成的節(jié)流效應(yīng)來減少泄漏量，并可彌補因活塞偏擺角
度增大而產(chǎn)生的泄漏損失，故可以降低壓縮機高壓氣體逸逃所產(chǎn)生的尖嘯噪聲。 3、采用多氣缸結(jié)構(gòu)可以在相同排量和相同氣缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的前提下大幅度降低壓
縮機的工作轉(zhuǎn)速，由此不僅可以減少活塞的平均運動速度而減少密封環(huán)或密封皮碗的磨損
量，而且各種機械振動和敲擊所引發(fā)的機械噪聲也得以大幅度下降，另外氣體的流動速度
下降也可以降低壓縮機的吸氣噪聲。 4、本實用新型將曲軸箱由傳統(tǒng)開放式結(jié)構(gòu)改為封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)，并形成曲軸箱 進氣消聲室，由此可以屏蔽和吸收從活塞與氣缸之間的橢圓泄漏縫隙產(chǎn)生的氣體逸逃尖嘯 氣流噪聲；通過設(shè)置進氣單向閥和進氣通道，由此可減少進氣反噴噪聲；通過設(shè)置排氣消 聲罩可以降低壓縮機脈沖性排氣造成的排氣噪聲。
圖1是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用正偏置氣缸的橫斷面機構(gòu)簡圖； 圖2是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用負偏置氣缸的橫斷面機構(gòu)簡 圖； 圖3是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用正偏置氣缸且氣缸偏置量小 于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑時活塞相對于氣缸分別處在上止點、最大吸氣行程偏擺角、下止點和最大 壓縮行程偏擺角等四個極限位置狀態(tài)的機構(gòu)運動簡圖； 圖4是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用V型雙氣缸和雙活塞結(jié)構(gòu)的機 構(gòu)運動簡圖； 圖5是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用傳統(tǒng)開放式曲軸箱結(jié)構(gòu)的機 構(gòu)運動簡圖； 圖6是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用傳統(tǒng)開放式曲軸箱結(jié)構(gòu)的軸 測圖； 圖7是圖6所示本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用傳統(tǒng)開放式曲軸箱結(jié) 構(gòu)的側(cè)視圖； 圖8是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)的機構(gòu)運 動簡圖； 圖9是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)的軸測圖； 圖10是圖9所示本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu) 的側(cè)視圖； 圖11是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用曲軸箱進氣消聲室和排氣消 聲罩并將進氣口開設(shè)在曲軸箱上的橫剖面圖； 圖12是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用曲軸箱進氣消聲室和排氣消 聲罩并采用進氣口和進氣通道與外界大氣相連通的橫剖面圖； 圖13是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用正位氣缸及斜位活塞布局的 機構(gòu)運動簡圖； 圖14是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用斜位氣缸及正位活塞布局的 機構(gòu)運動簡圖； 圖15是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用斜位氣缸及斜位活塞布局的 機構(gòu)運動簡圖； 圖16是本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機活塞工作頂面、閥座或氣缸工作
底面為球面結(jié)構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖。 上述附圖中出現(xiàn)的部分字母的含義如下 01 :曲軸之旋轉(zhuǎn)軸心線，稱為曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線； 02 :氣缸之軸心線，稱為氣缸軸心線； 03 :連桿大頭軸承和曲柄銷之軸心線，稱為曲柄銷軸心線； e :氣缸偏置量，指曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01距離氣缸軸心線02的距離； r :曲柄銷軸心線03圍繞曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01的旋轉(zhuǎn)半徑，亦稱為曲軸旋轉(zhuǎn)半徑； P :閥座或氣缸蓋工作底面，泛指閥座工作底面(此時僅閥座直接面對活塞工作頂面)、氣缸蓋工作底面(此時僅氣缸蓋直接面對活塞工作頂面而閥座被包容在氣缸蓋內(nèi)或 閥座與氣缸蓋一體制作)、閥座工作底面與氣缸蓋工作底面之和(此時閥座及氣缸蓋同時 面對活塞的工作頂面)的各種集合，可簡稱為工作底面； Q :活塞工作頂面，指活塞或活塞蓋板朝向閥座或氣缸蓋的那個工作面，可簡稱為 工作頂面； M :緊固配合面M，指閥座或氣缸蓋與氣缸的緊固配合連接面； A:活塞工作頂面形心，指當(dāng)壓縮機的工作腔之容積處于最小容積的時候，氣缸軸 心線02與活塞工作頂面Q的交匯點，該交匯點允許存在一定的位置度誤差，如配合間隙、制 造及裝配誤差、各種變形所導(dǎo)致的位置度偏差； L :當(dāng)量連桿長度，指活塞工作頂面形心A與曲柄銷軸心線03的距離，其中A到03 的垂線稱之為當(dāng)量連桿； a :當(dāng)量連桿與氣缸軸心線02之壓縮行程偏擺角，與活塞相對于氣缸的壓縮行程 偏擺角相等，亦稱其為活塞壓縮行程偏擺角； a _ :活塞壓縮行程最大偏擺角； |3 :當(dāng)量連桿與氣缸軸心線02之吸氣行程偏擺角，與活塞相對于氣缸的吸氣行程 偏擺角相等，亦稱其為活塞吸氣行程偏擺角； |3 max :活塞吸氣行程最大偏擺角； SR :活塞工作頂面為球面時的球面半徑。
具體實施方式下面以具體實施例對本實用新型作進一步描述參見圖1-16 : 往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，它包括氣缸1、氣缸蓋2、閥座3、活塞4、連桿5、曲 柄銷6、曲軸7和曲軸箱8，其中所述活塞4與連桿5采用緊固連接或者活塞4與連桿5為 一體制作，活塞4上配裝有用自潤性材料制作的密封環(huán)或密封皮碗9，連桿5的大頭端通過 軸承結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動地套裝在所述曲柄銷6上并隨曲柄銷6 —起圍繞曲軸7的曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01 轉(zhuǎn)動，活塞4安置在氣缸1內(nèi)并沿氣缸軸心線02的方向作往復(fù)運動，顯然，由于活塞4與連 桿5緊固連為一體，因此活塞4必然存在相對于氣缸1的擺動運動；需要說明的是，連桿大 頭軸承和曲柄銷6共軸設(shè)置，其軸心線稱為曲柄銷軸心線03 (允許存在一定的因制造公差、 配合間隙和各種變形所引起的同軸度誤差)，另外活塞4可以是整體式活塞也可以是分體 式活塞，所謂分體式活塞是指活塞4可以由若干部件緊固組裝而成，比如采用活塞蓋板并 通過螺釘將其緊固連接到活塞本體上而構(gòu)成活塞4，其中密封環(huán)或密封皮碗9被所述活塞 蓋板壓緊在活塞本體上；顯然，由活塞工作頂面Q、閥座或氣缸蓋工作底面P以及氣缸1的 內(nèi)孔面共同圍構(gòu)成壓縮機的工作腔(當(dāng)然參與圍構(gòu)的還包括有各種閥片及閥片坑、進排氣 道或氣孔、各種密封件等)，當(dāng)該工作腔的容積處于增大時的過程即為壓縮機的吸氣行程， 而當(dāng)該工作腔的容積處于縮小時的過程則為壓縮機的壓縮行程；本實用新型的最大特色在 于所述氣缸1采用偏置結(jié)構(gòu)，即氣缸軸心線02與所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01不相交，換言之存 在不為零的氣缸偏置量e，而現(xiàn)有技術(shù)中的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機無一例外地采用兩 軸線垂直正交的結(jié)構(gòu)形式亦即零偏置氣缸結(jié)構(gòu)；必須指出的是，本實用新型活塞4上配裝 的密封環(huán)或密封皮碗9采用自潤性材料制作，所謂自潤性材料包括聚四氟乙烯、充填聚四氟乙烯等等在內(nèi)的各種現(xiàn)有往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機所使用的自潤性材料，因此壓縮機 基本上不消耗潤滑油，而且能提供高品質(zhì)的基本不含油的壓縮空氣，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定， 本實用新型壓縮機歸屬于無油空氣壓縮機的范疇，但這并不意味著絕對不含油，因為所用 軸承含有一定的潤滑油或油脂，在高溫狀態(tài)下仍會有極少量的潤滑油蒸發(fā)泄漏出來，因此 本實用新型壓縮機輸出的高壓空氣中允許存在微量的潤滑油，可用于制作空氣壓縮機或氣 體泵或真空泵或流體泵。 為了更好地闡述本實用新型的技術(shù)特點，
以下結(jié)合附圖先介紹幾個相關(guān)的定義 1)關(guān)于正偏置氣缸和負偏置氣缸在壓縮機運行至壓縮行程過程中且曲軸旋轉(zhuǎn) 半徑垂直于氣缸軸心線02時，沿曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01方向進行觀察，如果氣缸軸心線02與 曲柄銷軸心線03同處在曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線Ol的同一側(cè)，則稱之為正偏置氣缸(見圖l)，如果 氣缸軸心線02與曲柄銷軸心線03分列在曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01的兩側(cè)，則稱之為負偏置氣缸 (見圖2)。 2)關(guān)于活塞的上止點和下止點所謂活塞上止點是指當(dāng)活塞工作頂面形心A處 在離曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01最遠時的活塞位置，此時壓縮機工作腔的容積處在最小容積狀態(tài)， 在上止點活塞工作頂面形心A、曲柄銷軸心線03和曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01處于共線狀態(tài)，見圖 3(a);所謂活塞下止點是指當(dāng)活塞工作頂面形心A處在離曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01最近時的活塞 位置，此時壓縮機工作腔的容積處在最大容積狀態(tài)，在下止點活塞工作頂面形心A、曲柄銷 軸心線03和曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線01亦處于共線狀態(tài)，見圖3(c)。 3)關(guān)于活塞壓縮行程最大偏擺角和活塞吸氣行程最大偏擺角活塞4在壓縮行程 時當(dāng)量連桿與氣缸軸心線02的最大夾角a^，亦是活塞4相對于氣缸l的壓縮行程最大偏 擺角，見圖3(d);活塞4在吸氣行程時當(dāng)量連桿與氣缸軸心線02的最大夾角|3_，亦是活 塞4相對于氣缸1的吸氣行程最大偏擺角，見圖3(b);需要說明的是圖3給出的標(biāo)注是某 一個范圍尺寸氣缸偏置量e的情形，當(dāng)氣缸偏置量e的數(shù)值不同時有可能最大夾角a Mx和 P^出現(xiàn)在下止點位置上。 4)關(guān)于正位氣缸、斜位氣缸、正位活塞及斜位活塞所謂正位氣缸是指氣缸1與閥 座3或氣缸1與氣缸蓋2的緊固配合面M中的主體接合平面與氣缸軸心線02處于垂直狀 態(tài)(允許存在一定的制造、裝配及各種變形誤差)，所謂斜位氣缸是指氣缸1與閥座3或氣 缸1與氣缸蓋2的緊固配合面中的主體接合平面與氣缸軸心線02處于傾斜狀態(tài)(允許存 在一定的制造、裝配及各種變形誤差)，上述主體接合平面乃指閥座3或氣缸蓋2與氣缸1 之緊固配合面M的主要連接平面(允許鋪設(shè)各種密封墊片、隔熱墊片或調(diào)整墊片)，它可以 是閥座或氣缸蓋工作底面P的一部分或其延伸部分；所謂正位活塞是指活塞4具有這么一 種位姿結(jié)構(gòu)，當(dāng)活塞工作頂面Q為平面或類平面時，當(dāng)量連桿與活塞工作頂面Q處于垂直 狀態(tài)，反之當(dāng)量連桿與活塞工作頂面Q處于不垂直狀態(tài)時即為所謂的斜位活塞，這里所說 的平面或類平面泛指以平面為主體并包容一些其它曲面如倒角、圓角、緊固螺釘沉孔、氣閥 坑、各種缺陷坑面與隆起面，當(dāng)然所述平面也允許存在一定的制造、裝配以及各種變形所引 起的形位誤差和尺寸誤差。 對于正偏置氣缸而言，當(dāng)氣缸偏置量e小于或者等于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑r時(參見圖 l和圖3)，容易推導(dǎo)出活塞最大壓縮行程偏擺角0_和活塞最大吸氣行程偏擺角！3_分別 為[0063]a鵬=max {arcsin(~;~)， arcsin("^——)}
￡ Z-r/ max =max{arcsin(^^0,arcsin(^~)} 注意到傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機亦即零偏置氣缸的往復(fù)活塞式無油空 氣壓縮機，在基本尺寸r和L相等的前提下，其活塞最大壓縮行程偏擺角a mx和活塞最大 吸氣行程偏擺角P^為"鵬=-隨=arcsin(i) 毫無疑問，在氣缸偏置量e小于或者等于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑r時，本實用新型的正偏置 氣缸往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機之活塞壓縮行程最大偏擺角可以做得比現(xiàn)有技術(shù)中的要 小，換句話說正偏置氣缸壓縮機的活塞4的運動更加接近于直線往復(fù)運動，顯然這對于減 少活塞4對氣缸1的側(cè)壓力十分有利，由此不僅可以減少密封環(huán)或密封皮碗9的磨損量，而 且還可以降低活塞4對氣缸1的拍擊強度，更進一步還能減少密封環(huán)或密封皮碗9在壓縮 行程的擺動過程中的橢圓變形幅值，由此既可以增強其抗疲勞的能力而且還可以減少高壓 氣體通過橢圓縫隙的泄漏量，故本實用新型采用正偏置氣缸能提高壓縮機的工作壽命、降 低壓縮機的機械敲擊噪聲和減少壓縮氣體逸逃時的尖嘯噪聲；當(dāng)然，本實用新型的正偏置 氣缸往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機之活塞吸氣行程最大偏擺角比現(xiàn)有技術(shù)中的要大，但注意 到吸氣行程時壓縮機的工作腔內(nèi)的壓力很小，因此產(chǎn)生的側(cè)壓力也小，另外密封環(huán)或密封 皮碗9受到的是吸氣負壓，因此其橢圓變形幅值不大，顯而易見，正偏置氣缸在吸氣行程過 程中產(chǎn)生的負面影響并不嚴(yán)重。 對于負偏置氣缸而言，當(dāng)氣缸偏置量e小于或者等于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑時(參見圖2)， 容易推導(dǎo)出活塞最大壓縮行程偏擺角a MX和活塞最大吸氣行程偏擺角P^分別為amax -maxfarcsii^^^Xarcsh^";——)}/ max -maxfarcsinC^^UrcsinC"^)}
L 丄一r 此時活塞4完成一個壓縮行程對應(yīng)的曲軸旋轉(zhuǎn)角度為" + arcsin(-) — arcsin(-)
〖+r Z-r 很明顯，活塞壓縮行程最大偏擺角aMX比現(xiàn)有技術(shù)的活塞壓縮行程最大偏擺角 要大，這固然對密封環(huán)或密封皮碗9的磨損狀況不利，但對于那些以追求低噪聲設(shè)計為主 的壓縮機來說還是有好處的，這是因為負偏置氣缸結(jié)構(gòu)可以減少壓縮機壓縮行程所對應(yīng)的 曲軸旋轉(zhuǎn)角度，換言之壓縮行程對應(yīng)的時間縮短或活塞4的壓縮速度變快，由此可減少氣 體泄漏的時間，另外活塞4運動加快所形成的節(jié)流效應(yīng)也有利于減少泄漏量，由此可彌補 因活塞4偏擺角度增大而產(chǎn)生的泄漏損失，故也能降低壓縮機的壓縮氣體逸逃時的尖嘯噪 聲° 需要說明的是，氣缸偏置量e也可以大于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑r，這種情況仍然有一定的 積極意義，不過隨著氣缸偏置量e的增大其正面效果在變小，而其負面影響卻在增大，因此 氣缸偏置量e大于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑r的情形只適合應(yīng)用在某些有特殊要求的場合，比如要求 體積非常緊湊的壓縮機就可以考慮，因為這時曲柄銷6可以非常方便地避讓開活塞4甚至避讓開氣缸l，故具備緊湊設(shè)計的條件。 本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機既可以采用單缸形式也可以采用多缸形 式，采用單缸形式時氣缸1、氣缸蓋2、活塞4和連桿5的數(shù)量均為一個(如圖6和圖9所 示)，此時氣缸1可以是臥式布局也可以是立式布局還可以是斜置式布局，即氣缸1的氣缸 軸心線02可以是水平、鉛垂和傾斜等多種形式，而采用多缸形式時氣缸1、氣缸蓋2、活塞4、 連桿5及配件的數(shù)量均可以有多個，多缸機以采用兩缸形式為最佳，此時氣缸1、氣缸蓋2、 活塞4和連桿5的數(shù)量均為兩個，兩缸機的形式可以采用V型氣缸布局(如圖4所示)和 對置氣缸布局(圖中未示出)，對于直聯(lián)電機驅(qū)動的壓縮機來說甚至還可以采用將兩套氣 缸分置在電機兩頭的結(jié)構(gòu)形式；采用多氣缸的好處是，在相同排量、相同氣缸尺寸以及活塞 行程的前提下壓縮機可以采用更低的轉(zhuǎn)速，這樣對降低機械噪聲、進氣噪聲和排氣噪聲均 十分有利。 本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機的曲軸箱8可以采用開放式的曲軸箱結(jié) 構(gòu)(如圖5、圖6和圖7所示)，開放式曲軸箱為目前往復(fù)式無油空氣壓縮機采用的結(jié)構(gòu)形 式，其特點是壓縮機的活塞4、連桿5、曲柄銷6和曲軸7處于裸露或半裸露的狀態(tài)；為了減 少運動件所產(chǎn)生的機械噪聲的向外輻射量級、同時也為了減少壓縮過程中高壓氣體通過橢 圓縫隙泄漏逸逃所產(chǎn)生的尖嘯噪聲向外輻射的量級，曲軸箱8也可以采用封閉式的曲軸箱 結(jié)構(gòu)(如圖8、圖9和圖10所示)，封閉式曲軸箱的特點是曲軸箱8為封閉式的結(jié)構(gòu)(允許 存在一定的密封縫隙、運動件配合間隙和各種必要的連接溝通通道)，它可以采用曲軸箱蓋 11及各種密封墊或密封圈來封閉曲軸箱8，這樣壓縮機的活塞4、連桿5、曲柄銷6和曲軸7 將不再呈現(xiàn)對外界裸露或者半裸露的狀態(tài)，因此上述運動件的機械噪聲和氣體逸逃的尖嘯 聲將被有效屏蔽掉，需要說明的是曲軸箱蓋ll可以是一個完整的大構(gòu)件也可以由若干小 的獨立的構(gòu)件所組成；另外，還需要說明的是，無論是采用開放式曲軸箱結(jié)構(gòu)還是封閉式曲 軸箱結(jié)構(gòu)，壓縮機的進氣方式和進氣路徑均可以與現(xiàn)有技術(shù)相仿，比如壓縮機在進行吸氣 行程時，新鮮空氣經(jīng)空濾器10先進入氣缸蓋2內(nèi)的過渡空間，然后再經(jīng)由開設(shè)在閥座3上 的吸氣孔15a并推開吸氣單向閥15b進入壓縮機的工作腔內(nèi)，當(dāng)然，如果氣缸蓋2直接面對 活塞工作頂面Q的話也可以將吸氣孔15a直接開設(shè)在氣缸蓋2上。 本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機采用封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)時，為了能更好地 降低進氣噪聲，可以將那些由曲軸箱8、曲軸箱蓋11、氣缸1、活塞4以及其他一些相關(guān)部件 如密封件、軸承等等共同圍構(gòu)的相對封閉的空間做成曲軸箱進氣消聲室12，所述曲軸箱進 氣消聲室12允許存在一定的密封縫隙、運動件配合間隙和各種必要的連接溝通通道等；需 要說明的是，曲軸箱進氣消聲室12可以通過進氣口 13與外界大氣相連通，進氣口 13既可 以設(shè)在曲軸箱蓋ll上(如圖8和圖10所示)也可以設(shè)置在曲軸箱8的箱體上(如圖ll和 圖12所示)還可以同時在曲軸箱蓋11及曲軸箱8的箱體上均設(shè)置，進氣口 13既可以外接 空氣濾清器10也可以不外接空氣濾清器、既可以是單孔式結(jié)構(gòu)也可以是多孔式結(jié)構(gòu)還可 以是槽縫式或蜂窩式結(jié)構(gòu)，另外，曲軸箱進氣消聲室12還與壓縮機的工作腔相通，它可以 通過導(dǎo)氣管14連通氣缸蓋2內(nèi)的過渡空間后再通過吸氣孔15a、吸氣單向閥15b與壓縮機 的工作腔進行溝通(如圖9和圖10所示)，當(dāng)然吸氣孔15a和吸氣單向閥15b可以裝設(shè)在 活塞4上(如圖11和圖12所示)，此時的進氣路徑更便捷；不難發(fā)現(xiàn)，在吸氣行程進行的過 程中，曲軸箱進氣消聲室12的容積受到活塞4的壓縮而變小，毫無疑問將會有一部分已經(jīng)進入到曲軸箱進氣消聲室12內(nèi)的空氣又被從進氣口 13之處反噴出來，從而造成脈動性的 進氣反噴噪聲，并且高壓氣體通過橢圓縫隙泄漏逸逃時產(chǎn)生的尖嘯噪聲也會從該進氣口 13 向外輻射到外界的大氣之中，為此本實用新型通過設(shè)置進氣單向閥13a或設(shè)置具有一定長 度和空間的進氣通道13b來防止或緩解這一現(xiàn)象，其中進氣通道13b的一端為出氣口 13c， 所述出氣口 13c與曲軸箱進氣消聲室12相連通，進氣通道13b的另一端則與進氣口 13相接 通，所述進氣單向閥13a可以設(shè)置在進氣口 13處(如圖11所示)、也可以設(shè)置在進氣通道 13b的出氣口 13c處、當(dāng)然還可以同時設(shè)置在這兩處地方(如圖12所示)，另外還可以在進 氣通道13b之內(nèi)充填一些現(xiàn)有技術(shù)中所采用的各種消聲材料和過濾材料，包括泡沫、海綿、 棉絮、布絮、各種纖維、金屬絲或紙芯等等，值得指出的是，進氣通道13b可以做成一個長形 的通道也可以由若干相互連通的膨脹腔構(gòu)成，毋庸置疑通過上述措施將能很好地解決高壓 氣體通過橢圓縫隙泄漏逸逃時產(chǎn)生的尖嘯噪聲和進氣反噴噪聲。 本實用新型因為采用偏置氣缸的結(jié)構(gòu)方案，因此有可能改變壓縮機的壓縮排氣過 程，比如當(dāng)采用負偏置氣缸結(jié)構(gòu)方案時或采用氣缸偏置量e大于曲軸旋轉(zhuǎn)半徑r時，壓縮 機的壓縮行程所花費的時間相對于吸氣行程所花費的時間要短，此時壓縮氣體經(jīng)由排氣孔 16a和排氣單向閥16b排出的高壓氣體產(chǎn)生的脈動沖擊可能會變得劇烈，為了降低由此引 發(fā)的排氣單向閥16b擊打閥座3而發(fā)出的機械撞擊噪聲，特別地在閥座3上緊固連接有排 氣消聲罩17a(如圖ll和圖12所示)，所述排氣消聲罩17a將排氣單向閥16b圍罩在其內(nèi)， 并形成排氣消聲腔17b，所述排氣消聲腔17b被圍罩在氣缸蓋2之內(nèi)并通過通孔17c與氣缸 蓋2的排氣過渡室連通，其中通孔17c的數(shù)量可以是一個也可以是多個、可以是圓孔或扁孔 或其他異形孔、可以開設(shè)在排氣消聲罩17a上也可以開設(shè)在閥座3或氣缸蓋2上，由排氣消 聲腔17b和排氣過渡室可以構(gòu)成兩級乃至多級膨脹消聲結(jié)構(gòu)，故可降低排氣噪聲，更為重 要的是排氣消聲罩17a將那些從排氣口 16a沖出的脈沖性高壓氣體進行了屏蔽式的攔截， 從而避免其對氣缸蓋2的本體產(chǎn)生直接沖擊，故能有效減少排氣沖擊噪聲。 本實用新型往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機可以有多種結(jié)構(gòu)形式的氣缸1與活塞4的 組合第一種組合是采用正位氣缸配斜位活塞(如圖13所示)，第二種組合是采用斜位氣 缸配正位活塞(如圖14所示)，第三種組合是采用斜位氣缸配斜位活塞(如圖15所示)， 第四種組合是采用球頂氣缸配球頂活塞(如圖16所示)；需要說明的是，所謂球頂氣缸和 球頂活塞是指活塞4的工作頂面Q為球形結(jié)構(gòu)、相應(yīng)地閥座或氣缸蓋的工作底面P也為球 形結(jié)構(gòu)，其中球形結(jié)構(gòu)不要求必須采用完整的球面，它們之間允許存在一定的間隙以防在 上止點時發(fā)生撞擊，球頂活塞的球面半徑SR最好與氣缸的缸孔半徑相配，采用球形結(jié)構(gòu)的 好處是能較好地消除活塞4與氣缸1之間的橢圓縫隙，可以減少泄漏和因泄漏而引發(fā)的尖 嘯氣體噪聲。 上述實施例僅為本實用新型的若干個較佳實施例，而并非依此限制本實用新型的 保護范圍，故凡依本實用新型的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的各種等效變化，均應(yīng)涵蓋于本實用 新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，它包括氣缸、活塞、連桿、曲軸和曲軸箱，所述氣缸的一端連接有氣缸蓋或閥座、氣缸的另一端與曲軸箱連接，所述活塞與連桿采用緊固連接或者活塞與連桿為一體制作，活塞被安置在氣缸內(nèi)并相對于氣缸作往復(fù)運動和擺動運動，活塞上配裝有用自潤性材料制作的密封環(huán)或密封皮碗，其特征在于所述曲軸的曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線相對于氣缸的氣缸軸心線的偏移距離，形成正偏置氣缸結(jié)構(gòu)或負偏置氣缸結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所述的氣缸、活 塞、連桿及配件各具有一個或者多個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所述的活塞為分 體式活塞或者為整體式活塞。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所述的曲軸箱為 封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所述的曲軸箱構(gòu) 成為曲軸箱進氣消聲室。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所述的曲軸箱進 氣消聲室通過進氣口與外界大氣相連通；或者曲軸箱進氣消聲室通過進氣通道及進氣口與 外界大氣相連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于在所述的進氣口 處設(shè)置有進氣單向閥；或者在進氣通道的出氣口處設(shè)置有單向閥；或者在進氣通道內(nèi)設(shè)置 有消聲材料或過濾材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所 述曲軸的曲軸旋轉(zhuǎn)軸心線相對于氣缸的氣缸軸心線的偏移距離小于或等于曲軸的旋轉(zhuǎn)半 徑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所 述的閥座或氣缸蓋上設(shè)置有排氣消聲罩。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所 述活塞的工作頂面、閥座或氣缸的工作底面為平面或類平面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所 述的氣缸為正位氣缸且活塞為斜位活塞；或者所述的氣缸為斜位氣缸且活塞為正位活塞； 或者所述的氣缸為斜位氣缸且活塞為斜位活塞。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其特征在于所 述活塞的工作頂面、閥座或氣缸的工作底面均為球面。
專利摘要本實用新型涉及往復(fù)活塞式無油空氣壓縮機，其中壓縮機的活塞與連桿采用緊固連接或與連桿為一體制作，活塞被安置在氣缸內(nèi)并作相對于氣缸的往復(fù)移動和擺動，本實用新型的特色是所述氣缸采用偏置結(jié)構(gòu)，即氣缸的軸線與曲軸的軸線不相交，由此減少了壓縮行程時活塞相對于氣缸的偏擺角度，故可減少活塞對氣缸的側(cè)壓力、拍擊強度以及密封環(huán)或密封皮碗的磨損量，另外還可減少密封環(huán)或密封皮碗的橢圓變形，故可緩解其疲勞狀況并減少橢圓縫隙泄漏和氣體竄逸產(chǎn)生的尖嘯噪聲；此外采用封閉式曲軸箱結(jié)構(gòu)、曲軸箱進氣消聲室、進氣通道等結(jié)構(gòu)有效降低了進氣噪聲及進氣反噴噪聲，采用排氣消聲罩減少了排氣噪聲，可用于制作空氣壓縮機或氣體泵或真空泵或流體泵。
文檔編號F04B35/01GK201539384SQ20102006144
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月16日
發(fā)明者李辛沫, 耿愛農(nóng), 阮勤江, 陳君立 申請人:浙江鴻友壓縮機制造有限公司