一種低噪聲空氣壓縮機的制作方法
【專利摘要】本發明一種低噪空氣壓縮機，它包括有氣缸、活塞、連桿、曲軸和曲軸箱，活塞上配裝有采用自潤性材料制作的密封環或者密封皮碗，活塞被安置在氣缸內并與氣缸滑動配合，在曲軸箱上緊固連接有曲軸箱蓋，由曲軸箱、曲軸箱蓋等圍成一個封閉的曲軸箱進氣消聲室，所述曲軸箱進氣消聲室將連桿和曲軸封圍在其內，另外，壓縮機采用單缸單活塞或采用雙缸雙活塞的結構形式。由于連桿和曲軸產生的機械噪聲被封閉在曲軸箱進氣消聲室內，因此向外輻射的噪聲被削弱；由于曲軸箱的剛性被加強，因此機械振動噪聲被減少；由于進氣消聲室的容積大大增加，因此進氣噪聲被有效控制；由于采用雙缸形式使得壓縮機的轉速大幅下降，因此機械振動噪聲被大幅減少。
【專利說明】
一種低噪聲空氣壓縮機
技術領域
[0001]本發明屬于空氣壓縮機技術領域，特別涉及具有低噪聲結構的空氣壓縮機。
【背景技術】
[0002]空氣壓縮機是一種使用非常廣泛的機電產品，然而人們發現，空氣壓縮機在工作時往往會發出很大的噪聲。研究表明，壓縮機的噪聲貢獻主要源自于進氣噪聲、排氣噪聲和機械噪聲，而這些噪聲的產生又在很大程度上取決于壓縮機的具體結構。以近年來出現的一種往復活塞式無油空氣壓縮機為例，它發出的噪聲就與其結構布局存在莫大關系，參見圖1和圖2，該壓縮機有一個氣缸、一個活塞、一個連桿、一個曲軸和曲軸箱，其中活塞上配裝有用自潤性材料制作的密封環或密封皮碗，活塞被安置在氣缸內并與氣缸作往復移動配合，氣缸的一端固定安裝在曲軸箱上，氣缸的另外一端緊固連接有氣缸蓋，所述氣缸蓋上連接有空氣濾清器，所述連桿的一端與活塞緊固連接或與其一體制作，連桿的另一端則通過一個含油軸承轉動地套裝在曲軸上，曲軸上設置有一個平衡塊，上述壓縮機的最大優點是基本不消耗潤滑油，因此能提供不含油的高品質的壓縮空氣，這也是該類壓縮機被稱之為無油空氣壓縮機的主要緣由，由于不需要儲存潤滑油，所以它的曲軸箱全部做成為開放式的結構，這是該類往復式無油空氣壓縮機的一大結構特色；因為輸出的高壓空氣不含油且使用維護十分便利，故該類壓縮機得到了非常迅速的發展。但是，上述往復活塞式無油空氣壓縮機存在一個亟待解決的問題，這就是它在工作時會發出很大的噪聲，究其原因主要有兩個方面:I)該壓縮機的結構布局不符合低噪聲要求，具體地說就是它采用開放式結構的曲軸箱對于控制噪聲非常不利，這是因為開放式的曲軸箱導致活塞、連桿、曲軸以及平衡塊處在裸露或半裸露的狀態，結果上述運動件所產生的機械噪聲以及它們攪動和拍擊空氣所產生的氣體噪聲極易向外輻射，同時開放式的曲軸箱還削弱了壓縮機的整體剛性，增大了曲軸箱、氣缸和氣缸蓋的彈性變形量及抖動幅度，無疑也加劇了機械噪聲的產生與輻射;2)該壓縮機存在有很大的進氣噪聲，與傳統的有油潤滑空氣壓縮機一樣，無油空氣壓縮機在氣缸蓋內也設置有進氣消聲腔、進氣口和進氣單向閥，其進氣路徑是:大氣—空氣濾清器—進氣消聲腔—進氣口 —進氣單向閥—氣缸，盡管進氣消聲腔也可設置在空氣濾清器內，但無論是在氣缸蓋內還是在空氣濾清器內，進氣消聲腔的容積都必然會受到嚴格苛刻的限制而不能做大，眾所周知的事實是，進氣噪聲屬于一種頻率分布極為寬泛的氣體脈動噪聲，對其進行削弱的最行之有效的辦法之一就是采用大的消聲容積，即利用所謂的“容抗消聲原理”進行消聲，顯然囚于容積限制上述進氣消聲腔9的消聲效果較差，達不到低進氣噪聲的要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種低噪空氣壓縮機，它具有較低的機械噪聲輻射和較低的進氣噪聲，因而壓縮機的整體噪聲可以控制在較低的水平。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[0005]—種低噪空氣壓縮機，包括有:氣缸、活塞、連桿、曲軸和曲軸箱，所述活塞上配裝有采用自潤性材料制作的密封環或者密封皮碗，活塞被安置在氣缸內并與氣缸滑動配合，所述氣缸的一端固定安裝在曲軸箱上，氣缸的另外一端緊固連接有氣缸蓋，由氣缸、活塞和氣缸蓋圍構成一個壓縮機工作腔，所述連桿與活塞緊固連接或者與活塞一道整體制作，其特征在于:在所述的曲軸箱上緊固連接有曲軸箱蓋，并形成封閉的曲軸箱進氣消聲室，連桿和曲軸被封圍在曲軸箱進氣消聲室內，曲軸箱進氣消聲室的內腔通過進氣口與進氣單向閥及壓縮機工作腔連通。
[0006]上述的進氣口和進氣單向閥設置在氣缸蓋上，進氣口通過導管或氣缸缸體上的通道與曲軸箱進氣消聲室的內腔連通;或所述的進氣口和進氣單向閥設置在活塞上，進氣口直接將曲軸箱進氣消聲室的內腔與壓縮機工作腔相連通。
[0007]上述的曲軸箱蓋或曲軸箱的箱體上連接有與曲軸箱進氣消聲室的內腔連通的空氣濾清器。
[0008]上述的氣缸和活塞的數量均為一個，所述連桿的一端直接轉動套裝在曲軸上；或者所述連桿的一端通過軸承轉動套裝在曲軸上。
[0009]上述的氣缸和活塞的數量均為兩個，兩個氣缸采用直線對置結構或錯位對置結構，連接兩個活塞的連桿為整體式結構或分體式結構。
[0010]上述的連桿上設置有兩條相互平行的導軌，所述曲軸上沿曲軸的軸線方向套裝有兩個軸承，所述兩個軸承分別地只與上述兩條導軌中的一條導軌單獨接觸配合并通過所接觸導軌驅動連桿及活塞。
[0011]上述的連桿上設置有限擺槽，曲軸箱上安裝有限擺塊，所述限擺塊插入限擺槽內；或者所述曲軸箱上設置有限擺槽，連桿上安裝有限擺塊，所述限擺塊插入限擺槽內。
[0012]上述的壓縮機設置有一個副連桿，所述副連桿的一端通過一個軸承轉動地套裝在曲軸上，副連桿的另一端通過一個軸銷和一個軸承與所述連桿進行鉸接，所述曲軸通過副連桿驅動連桿及活塞。
[0013]上述活塞的中部布置有緊固件，氣缸蓋的中部開設有排氣孔，所述緊固件的凸緣可以在工作時突進排氣孔內。
[0014]本發明相比現有技術突出的優點是:
[0015]1、本發明采用曲軸箱上緊固連接曲軸箱蓋的結構方案，使得活塞、連桿和曲軸、甚至平衡塊不再呈現裸露或者半裸露的狀態，結果上述運動件所產生的機械噪聲及它們攪動和拍擊空氣所產生的氣體噪聲被有效地囚禁在曲軸箱進氣消聲室內，因此極大地減少了噪聲的向外輻射，同時曲軸箱蓋還加強了曲軸箱的剛性，極大地減少了曲軸箱、氣缸和氣缸蓋的變形及抖動幅度，故可以減少壓縮機的噪聲；
[0016]2、由于本發明的曲軸箱進氣消聲室的容積遠遠大于現有同類同級別的空氣壓縮機的進氣消聲腔的容積，因此能更有效地削弱進氣產生的氣體脈動噪聲，故可以減少壓縮機的噪聲；
[0017]3、本發明采用雙氣缸和雙活塞結構，一方面活塞及連桿的運動由單缸機的擺動往復形式轉化為現在雙缸機的直線往復形式，因此極大地減少了活塞對氣缸的拍擊強度，另一方面在壓縮機單缸排氣量及總排氣量不變的前提下，壓縮機的工作轉速可以下降一半，因此極大地降低了各運動副的機械沖擊強度，故可以減少壓縮機的噪聲。
【附圖說明】
[0018]圖1是現有技術中往復活塞式無油空氣壓縮機的軸測圖；
[0019]圖2是圖1所示往復活塞式無油空氣壓縮機側向視圖；
[0020]圖3是本發明一種低噪空氣壓縮機采用單氣缸單活塞結構的軸測圖；
[0021 ]圖4是圖3所不本發明一種低噪空氣壓縮機的側向視圖；
[0022]圖5是本發明一種低噪空氣壓縮機采用雙氣缸雙活塞結構及分軌驅動方案的軸測圖；
[0023]圖6是圖5所示本發明一種低噪空氣壓縮機的活塞連桿組件的軸測圖；
[0024]圖7是圖5所示本發明一種低噪空氣壓縮機分軌驅動結構的局部剖視圖；
[0025]圖8是本發明一種低噪空氣壓縮機采用雙氣缸雙活塞結構及副連桿驅動方案的剖視圖。
【具體實施方式】
[0026]下面以具體實施例對本發明作進一步描述:
[0027]實施例1:參見圖3-4:
[0028]本實施例中零部件的名稱、功用及圖號繼承圖1及圖2所示現有往復活塞式無油空氣壓縮機。一種低噪空氣壓縮機，包括:一個氣缸1、一個活塞2、一個連桿3、一個曲軸4和曲軸箱5，其中活塞2上配裝有用自潤性材料制作的密封環或密封皮碗，活塞2被安置在氣缸I之內并與氣缸I做滑動配合，氣缸I的一端固定安裝在曲軸箱5上，氣缸I的另外一端緊固連接有氣缸蓋6，所述曲軸4包含有曲柄以及直軸兩個部分，所述連桿3的一端與活塞2緊固連接或者與活塞2—起整體制作，連桿3的另一端則直接轉動地套裝在曲軸4上、或間接通過一個軸承轉動地套裝在曲軸4上；曲軸4上設置有平衡塊8，所述平衡塊8有兩種布局形式:一種布局是平衡塊8與曲軸4上的曲柄部分一起布置在曲軸箱5之內(如圖所示)，另一種布局是平衡塊8與曲軸4上的直軸部分一起布置在曲軸箱5之外(圖中未不出)；與現有往復活塞式無油空氣壓縮機的一個顯著結構區別是:本發明設置有曲軸箱蓋55，曲軸箱蓋55與所述曲軸箱5緊固連接，由曲軸箱5、曲軸箱蓋55以及氣缸I的一部分及活塞2的一部分共同圍構成一個相對封閉的曲軸箱進氣消聲室99，所述曲軸箱進氣消聲室99將連桿3和曲軸4封圍在其內，如果平衡塊8布置在曲軸箱5內則亦將一道被封圍在曲軸箱進氣消聲室99之內，需要說明的是，曲軸箱蓋55可以是一個整體板也可以由若干塊小板組合而成，其形狀可根據曲軸箱5的具體結構而定，曲軸箱進氣消聲室99可以具有一個完整大空間的內腔也可以由若干個小空間構成其內腔，另外所謂封閉的曲軸箱進氣消聲室99是相對而言的，它允許存在一定的裝配縫隙和運動間隙，更加允許其與各類氣口、氣道和呼吸口等諸如此類的構件發生連通;本發明與現有往復活塞式無油空氣壓縮機的另一個區別是進氣路徑不同:本發明的進氣口 10及進氣單向閥11既可以設置在氣缸蓋6內也可以設置在活塞2上，另外空氣濾清器7可以安裝在曲軸箱蓋55上(參見圖5所示)也可以安裝在曲軸箱5上，若將進氣口 10及進氣單向閥11設置在氣缸蓋6之內(如圖所示)，則可以用進氣道12將氣缸蓋6與曲軸箱進氣消聲腔99相連接，所述進氣道12可以是外接的導管也可以是開設在氣缸I的缸體上的通道，另外氣缸蓋6之內既可以設進氣消聲腔9也可以不設此消聲腔，此時壓縮機的進氣路徑為:大氣—空氣濾清器7—曲軸箱進氣消聲腔99—進氣道12—進氣消聲腔9—進氣口 10—進氣單向閥11—氣缸I，而若將進氣口 10及進氣單向閥11設置在活塞2上(圖中未示出)，則壓縮機的進氣路徑要相對簡單:大氣—空氣濾清器7—曲軸箱進氣消聲腔99—進氣口 10—進氣單向閥11—氣缸I，上述兩種進氣路徑均表明:進氣口 1將曲軸箱進氣消聲室99的內腔與壓縮機工作腔相連通，如進氣經過氣缸蓋6內的進氣消聲腔9則此時進氣消聲腔9實質上構成了進氣道12的一部分，其中進氣單向閥11的作用是防止進入到壓縮機工作腔內的空氣反竄或反噴回進氣道12或曲軸箱進氣消聲室99;另外，值得說明的是，活塞2可以用蓋板結構來對密封環、密封皮碗或進氣單向閥11進行緊固，并利用緊固件16將蓋板與活塞2的本體緊固為一體，緊固件16可以采用螺釘或鉚釘，最佳情形是緊固件16布置在活塞2的中心部位，相應地壓縮機的排氣孔開設在氣缸蓋6的中心部位，這樣緊固件16的凸緣在工作時可以突進排氣孔內，由此可以減少壓縮機的余隙容積;特別需要指出的是，本發明活塞2上配裝有用自潤性材料制作的密封環或密封皮碗，所謂自潤性材料為包括聚四氟乙烯、充填聚四氟乙烯等在內的各種現在往復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，而且能提供高品質的基本不含油的壓縮空氣，按照約定成熟的定義和叫法本發明壓縮機可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，因為各軸承含有一定的潤滑油或油脂，在高溫狀態下會有極少量的潤滑油蒸發泄漏出來，因此本發明壓縮機輸出的高壓空氣中允許存在微量的潤滑油，更確切的說本發明壓縮機屬于乏油空氣壓縮機。綜上所述，本發明一種低噪空氣壓縮機采用曲軸箱5上緊固連接曲軸箱蓋55的結構方案，使得活塞2、連桿3和曲軸4甚至平衡塊8均不再呈現裸露或者半裸露的狀態，而且曲軸箱蓋55還有助于減少曲軸箱5、氣缸I和氣缸蓋6的變形量及抖動幅度，特別是本壓縮機具有一個比傳統消聲器腔更大容積的曲軸箱進氣消聲室99，所有這些都十分有利于降低壓縮機的噪聲。
[0029]實施例2:參見圖5-7:
[0030]本實施例中零部件的名稱、功用及圖號繼承實施例1，本實施例采用雙氣缸雙活塞和分軌驅動方案，即氣缸I和活塞2的數量均為兩個且分置在曲軸4的兩側，當兩個氣缸I的軸線處在同軸狀態時(允許存在一定的制造誤差和裝配誤差)，即為直線對置氣缸結構，而當兩個氣缸I的軸線處在平行但不同軸的狀態時(允許存在一定的制造誤差和裝配誤差)，即為錯位對置氣缸結構;本案中的連桿3可以是整體式連桿也可以是分體組件式連桿，連桿3的兩端分別與活塞2緊固連接或干脆將連桿3與活塞2—體制作，顯然，在氣缸I的約束下活塞2和連桿3均作直線往復運動，這一點與現有技術中活塞2及連桿3均存在的擺動運動不同，因此活塞2對氣缸I的拍擊強度很微小，換言之可以減少機械振動產生的噪聲，注意到本案采用兩組氣缸I和活塞2，因此在單缸排氣量及總排氣量相等的前提下，壓縮機的轉速可以下降一半，亦即各運動副之間的機械振動強度可以大幅度減弱，因此對降低壓縮機的噪聲十分有利;為了驅動連桿3及活塞2，特將連桿3的中部做成框架結構并在框架內設置有兩條相互平行的導軌A、B，同時在所述曲軸4上沿其軸線方向套裝兩個軸承13a、13b，所述兩個軸承13a、13b分別地只與上述兩條導軌A、B中的一條導軌A或導軌B單獨接觸配合，并通過所接觸導軌驅動連桿3及活塞2做往返運動，此即所謂的分軌驅動結構，實施分軌驅動的好處是明顯的，首先是它可以使軸承13a、13b更好地緊貼導軌A、B，這可以通過預壓緊的方式有效消除軸承13a、13b與導軌A、B之間的間隙，其次是它更能保證軸承13a、13b沿導軌A、B作滾動接觸配合，顯然上述兩點均有利于減少機械噪聲；需要說明的是，所述導軌A、B可以是平軌也可以是凸軌還可以是凹軌、可以與氣缸I的軸線垂直也可以不垂直，而且制作導軌A、B的材料可以與制作連桿3本體的材料不同，另外軸承13a、13b可以是各種軸承結構包括滾動軸承、滑動軸承和滾套等等，軸承13a、13b還可以是自帶潤滑油的含油軸承;實現分軌驅動后，為了防止連桿3在工作時發生擺動而產生撞擊機械噪聲，可以在連桿3上設置直槽狀的限擺槽14，同時在曲軸箱5上安裝限擺塊15，所述限擺塊15插入限擺槽14內以限制連桿3的擺動(允許存在一定的擺動幅值)，當然，將限擺槽14布置在曲軸箱5上同時將限擺塊15布置在連桿3上依然能獲得限擺的效果，需要說明的是，限擺快15可以是各種柱狀的銷如圓柱銷、圓錐銷和矩形銷等，另外限擺塊15還可以是滾珠、軸承或滾套;特別需要指出的是，本實施例中之曲軸箱蓋55、曲軸箱進氣消聲室99等部件及單元的構成、布局和功用繼承實施例1但允許有不同的造型或位姿，包括進氣路徑、工作原理亦與實施例1相仿，在此不再詳述。
[0031]實施例3:參見圖8:
[0032]本實施例中零部件的名稱、功用以及圖號繼承上述實施例2，本實施例采用雙氣缸雙活塞和副連桿驅動方案，與實施例2不同之處在于本實施例不采用分軌驅動方案，而是增設一個副連桿17，曲軸4通過副連桿17驅動連桿3和活塞2，其中副連桿17的一端通過軸承結構轉動地套裝在曲軸4上，副連桿17的另一端通過軸承結構套裝在軸銷18上，所述軸銷18緊固在連桿3上，本實施例的氣缸布局及對壓縮機的噪聲控制原理與實施例2相仿，在這里就不再贅述。
[0033]上述實施例1-3中:當進氣口10和進氣單向閥11設置在氣缸蓋4內時，可以利用氣缸蓋上原有的進氣消聲腔9，將導管或氣缸缸體上的通道與原有的進氣消聲腔9的內腔連通，同時進氣口亦與進氣消聲腔9的內腔連通，當然也可以將導管或氣缸缸體上的通道直接與進氣口 10連通，總之進氣口 10是將曲軸箱進氣消聲室99與壓縮機工作腔進行溝通的重要一環。
[0034]毋庸置疑，通過以上幾個優選的實施例已能充分說明，本發明相比現有技術具有以下幾個突出的優點:
[0035]I)首先，本發明一種低噪空氣壓縮機采用曲軸箱上緊固連接曲軸箱蓋的結構方案，使得活塞、連桿和曲軸甚至平衡塊不再呈現裸露或者半裸露的狀態，結果上述運動件所產生的機械噪聲及它們攪動和拍擊空氣所產生的氣體噪聲被有效地囚禁在曲軸箱進氣消聲室內被消化吸收，因此極大地減少了噪聲的向外輻射，同時曲軸箱蓋還加強了曲軸箱的剛性，極大地減少了曲軸箱、氣缸和氣缸蓋的變形量及抖動幅度，可進一步減少壓縮機的噪聲；
[0036]2)其次，本發明一種低噪空氣壓縮機利用曲軸箱、曲軸箱蓋圍成一個曲軸箱進氣消聲室，由于該曲軸箱進氣消聲室的容積遠遠大于現有同類同級別的空氣壓縮機的進氣消聲腔的容積，因此能更有效地削弱進氣產生的氣體脈動噪聲，故可以減少壓縮機的噪聲；
[0037]3)再者，本發明一種低噪空氣壓縮機采用雙氣缸及雙活塞的結構，一方面活塞及連桿的運動由單缸機的擺動往復形式轉化為現在雙缸機的直線往復形式，因此極大地減少了活塞對氣缸的拍擊強度，另一方面在壓縮機單缸排氣量及總排氣量不變的前提下，壓縮機的工作轉速可以下降一半，因此極大地降低了各運動副的機械沖擊強度，故可以減少壓縮機的噪聲。上述實施例僅為本發明的若干個較佳實施例，并非依此限制本發明的保護范圍，故:凡依本本發明的結構、形狀、原理所做的各種等效變化，均應涵蓋于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種低噪空氣壓縮機，包括有氣缸、活塞、連桿、曲軸和曲軸箱，所述活塞上配裝有采用自潤性材料制作的密封環或者密封皮碗，活塞被安置在氣缸內并與氣缸滑動配合，所述氣缸的一端固定安裝在曲軸箱上，氣缸的另外一端緊固連接有氣缸蓋，由氣缸、活塞和氣缸蓋圍構成一個壓縮機工作腔，所述連桿與活塞緊固連接或者與活塞一道整體制作，其特征在于:在所述的曲軸箱上緊固連接有曲軸箱蓋，并形成封閉的曲軸箱進氣消聲室，連桿和曲軸被封圍在曲軸箱進氣消聲室內，曲軸箱進氣消聲室的內腔通過進氣口與進氣單向閥及壓縮機工作腔連通。2.根據權利要求1所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述的進氣口和進氣單向閥設置在氣缸蓋上，進氣口通過導管或氣缸缸體上的通道與曲軸箱進氣消聲室的內腔連通;或所述的進氣口和進氣單向閥設置在活塞上，進氣口直接將曲軸箱進氣消聲室的內腔與壓縮機工作腔相連通。3.根據權利要求2所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述的曲軸箱蓋或曲軸箱的箱體上連接有與曲軸箱進氣消聲室的內腔連通的空氣濾清器。4.根據權利要求1至3中任一項所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述的氣缸和活塞的數量均為一個，所述連桿的一端直接轉動套裝在曲軸上;或者所述連桿的一端通過軸承轉動套裝在曲軸上。5.根據權利要求1至3中任一項所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述的氣缸和活塞的數量均為兩個，兩個氣缸采用直線對置結構或錯位對置結構，連接兩個活塞的連桿為整體式結構或分體式結構。6.根據權利要求5所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述連桿上設置有兩條相互平行的導軌，所述曲軸上沿曲軸的軸線方向套裝有兩個軸承，所述兩個軸承分別地只與上述兩條導軌中的一條導軌單獨接觸配合并通過所接觸導軌驅動連桿及活塞。7.根據權利要求6所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述連桿上設置有限擺槽，曲軸箱上安裝有限擺塊，所述限擺塊插入限擺槽內；或者所述曲軸箱上設置有限擺槽，連桿上安裝有限擺塊，所述限擺塊插入限擺槽內。8.根據權利要求5所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于設置有一個副連桿，所述副連桿的一端通過一個軸承轉動地套裝在曲軸上，副連桿的另一端通過一個軸銷和一個軸承與所述連桿進行鉸接，所述曲軸通過副連桿驅動連桿及活塞。9.根據權利要求1至3中任一項所述的一種低噪空氣壓縮機，其特征在于所述活塞的中部布置有緊固件，氣缸蓋的中部開設有排氣孔，所述緊固件的凸緣可以在工作時突進排氣孔內。
【文檔編號】F04B39/00GK105927504SQ201610475638
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】張文瑞
【申請人】淮安市新盛壓縮機配件有限公司