專利名稱：一種動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓縮機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換裝置，特別是一種以改善動(dòng)平衡性能為目的的將熱能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能的動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
野外作業(yè)的風(fēng)動(dòng)機(jī)械所需的高壓氣源通常由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)傳送帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的活塞式空氣壓縮機(jī)提供，該組合系統(tǒng)振動(dòng)大、噪音大，具有重量大、成本高、占空間大、移動(dòng)不便、節(jié)能環(huán)保效果差等系列問(wèn)題。另外，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞式空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)由于增加了帶傳動(dòng)，能量轉(zhuǎn)化效率有所降低。通過(guò)查新，已有類似動(dòng)平衡結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)的相關(guān)文 獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，如[I]張繼忠，商鵬飛，趙紅，張翼.內(nèi)燃式壓縮機(jī)動(dòng)力學(xué)分析[J].中國(guó)機(jī)械工程2008， 19(20):2415 2418 ；[2]張繼忠，張鐵柱，張洪信，戴作強(qiáng).內(nèi)燃式壓氣機(jī)概念設(shè)計(jì)[J]，現(xiàn)代制造工程，2005，(12) :90 92;等等，上述文獻(xiàn)中所涉及的“內(nèi)燃式壓縮機(jī)”或“內(nèi)燃式壓氣機(jī)”均是利用一個(gè)連接桿將動(dòng)力活塞與壓氣活塞連成一個(gè)整體，一起做往復(fù)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)吸氣和排氣動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)和工作原理采用的基本上屬于常規(guī)技術(shù)，上述文獻(xiàn)中所涉及的“內(nèi)燃式壓縮機(jī)”或“內(nèi)燃式壓氣機(jī)”對(duì)動(dòng)平衡問(wèn)題沒(méi)有涉及并得到有效解決；所以，尋求設(shè)計(jì)制備一種新型結(jié)構(gòu)和原理的內(nèi)燃式空氣壓縮機(jī)很有價(jià)值，這種壓縮機(jī)具有良好的動(dòng)平衡性能，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)和空氣壓縮機(jī)的集成，采用對(duì)稱布置的兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)將動(dòng)力活塞的往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)化為壓氣活塞的往復(fù)移動(dòng)，有效地解決動(dòng)平衡問(wèn)題，消除傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞式空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)大、噪音大的弊端，減輕重量，節(jié)省空間，提高能量轉(zhuǎn)化效率，作為野外作業(yè)的風(fēng)動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力源的工作很有應(yīng)用前景和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，將內(nèi)燃機(jī)和空氣壓縮機(jī)集成為一個(gè)整體，采用對(duì)稱布置的兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)將動(dòng)力活塞的往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)化為壓氣活塞的往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能的預(yù)期功能；有效地解決動(dòng)平衡問(wèn)題，消除傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞式空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)大、噪音大的弊端，減輕重量，節(jié)省空間，提高能量轉(zhuǎn)化效率；設(shè)計(jì)制備一種全新型的動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、動(dòng)力缸缸蓋組件、動(dòng)力缸缸套、動(dòng)力活塞組件、活塞銷、連桿體、軸瓦、連桿頭、曲軸、壓氣活塞組件、壓氣缸缸套、閥板、壓氣缸缸蓋組件、吸氣閥片、吸氣閥片復(fù)位彈簧、排氣閥片復(fù)位彈簧和排氣閥片；動(dòng)力缸缸蓋組件用四個(gè)M12螺栓與鋁合金機(jī)體固定連接為一體式結(jié)構(gòu)，用銅合金制作的動(dòng)力缸缸套與機(jī)體采用過(guò)盈配合連接，用鋁合金制作的動(dòng)力活塞與動(dòng)力缸套采用間隙配合并通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封；動(dòng)力活塞組件與用合金鋼制作的連桿體通過(guò)鋼制活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副，連桿體與連桿頭內(nèi)部安裝有剖分式軸瓦，軸瓦與球墨鑄鐵曲軸采用間隙配合組成回轉(zhuǎn)副，連桿體與連桿頭用兩個(gè)M8螺栓連接成一整體；壓氣缸缸蓋組件、鋼制閥板和機(jī)體分別用四個(gè)M12螺栓連接為一體式結(jié)構(gòu)，用銅合金制作的壓氣缸缸套與機(jī)體采用過(guò)盈配合連接，用鋁合金制作的壓氣活塞組件與壓氣缸套采用間隙配合并通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封，壓氣活塞組件與連桿體通過(guò)鋼制活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副；吸氣閥片復(fù)位彈簧利用安裝在壓氣缸缸蓋組件中的導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向，其最右端的一圈彈簧與導(dǎo)向軸用過(guò)盈配合固定，其最左端的一圈彈簧與吸氣閥片通過(guò)粘結(jié)方式連成一體；排氣閥片復(fù)位彈簧利用安裝在壓氣缸缸蓋組件中的導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向，其最右端的一圈彈簧與導(dǎo)向軸用過(guò)盈配合固定，其最左端的一圈彈簧與與排氣閥片通過(guò)粘結(jié)方式連成一體。本發(fā)明涉及的動(dòng)力缸缸蓋組件、動(dòng)力活塞組件、活塞銷、連桿體、軸瓦、連桿頭與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)應(yīng)的各零部件相同，壓氣缸缸蓋組件、吸氣閥片、吸氣閥片復(fù)位彈簧、排氣閥片復(fù)位彈簧、排氣閥片與活塞式空氣壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)的各零部件相同；曲軸采用雙拐結(jié)構(gòu)形式，曲柄銷相隔180°布置，壓氣活塞組件在設(shè)計(jì)制作時(shí)應(yīng)保證和動(dòng)力活塞組件質(zhì)量相等，壓氣缸體和壓氣缸蓋組件之間加裝閥板，動(dòng)力缸其他附屬系統(tǒng)如配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等與內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)相同；機(jī)體根據(jù)動(dòng)力缸和壓氣缸結(jié)構(gòu)要求以及自身特點(diǎn)進(jìn)行 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工作時(shí)，動(dòng)力活塞在燃料混合氣燃燒推動(dòng)和飛輪慣性驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；由于兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱布置，所以當(dāng)動(dòng)力活塞向右移動(dòng)時(shí)，壓氣活塞以相同大小的速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片打開(kāi)，排氣閥片關(guān)閉，外部空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入壓氣缸體；當(dāng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓氣活塞以相同大小的速度向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；動(dòng)力缸配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等其他附屬系統(tǒng)的工作情況與內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)工作情況相同。本發(fā)明的技術(shù)方案是將內(nèi)燃機(jī)和活塞式壓縮機(jī)集成為一體，內(nèi)燃機(jī)的主機(jī)構(gòu)和壓縮機(jī)的主機(jī)構(gòu)兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用完全對(duì)稱的布置方式且共用一根曲軸；其工作時(shí)，動(dòng)力活塞在曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下向右移動(dòng)，動(dòng)力缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，空氣經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入動(dòng)力缸，與此同時(shí)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞以與動(dòng)力活塞相同的瞬時(shí)速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片打開(kāi)，排氣閥片關(guān)閉，外部空氣進(jìn)入壓氣缸體內(nèi)；然后曲軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)、排氣門都關(guān)閉，動(dòng)力缸內(nèi)的空氣被絕熱壓縮，壓縮氣體的溫度升高，與此同時(shí)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞向右運(yùn)動(dòng)，吸氣閥片關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；當(dāng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)左止點(diǎn)稍前時(shí)，在噴油泵高壓下柴油經(jīng)噴油器噴入汽缸，成為霧狀的細(xì)小油滴接觸到高溫高壓空氣，自行著火燃燒推動(dòng)動(dòng)力活塞向右運(yùn)動(dòng)并通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞組件以與動(dòng)力活塞相同的瞬時(shí)速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片打開(kāi)，排氣閥片關(guān)閉，外部空氣進(jìn)入壓氣缸體內(nèi)；曲軸依靠飛輪儲(chǔ)存的動(dòng)能通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)完成動(dòng)力缸內(nèi)燃燒廢氣的排氣動(dòng)作，與此同時(shí)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞組件向右運(yùn)動(dòng)，吸氣閥片關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；在動(dòng)力活塞的一個(gè)工作循環(huán)中，壓氣活塞組件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工作循環(huán)，工作過(guò)程中仍由曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)工作。本發(fā)明由于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞和壓氣活塞的兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱布置方式，機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量完全對(duì)稱，故兩套曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其總質(zhì)心將保持不動(dòng)，工作中產(chǎn)生的慣性力得到完全平衡，有效地解決傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的活塞式空氣壓縮機(jī)工作過(guò)程中振動(dòng)大和噪音大的問(wèn)題。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，將內(nèi)燃機(jī)和空氣壓縮機(jī)集成為一個(gè)整體，采用對(duì)稱布置的兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)將動(dòng)力活塞的往復(fù)移動(dòng)轉(zhuǎn)化為壓氣活塞的往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能的預(yù)期功能，有效地解決了動(dòng)平衡問(wèn)題，新型的內(nèi)燃式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)，重量輕，節(jié)省空間，能量轉(zhuǎn)化效率高，適合用做野外作業(yè)的風(fēng)動(dòng)機(jī)械的動(dòng)力源；其總體結(jié)構(gòu)原理可靠，組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備成本低，能量轉(zhuǎn)化效率高，使用環(huán)境友好，噪音小，振動(dòng)輕，平衡功能強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。
圖I為本發(fā)明的主體正面結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2為本發(fā)明的主體水平剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例下面結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)一步闡述。本實(shí)施例的技術(shù)方案是將內(nèi)燃機(jī)和活塞式壓縮機(jī)集成為一體，內(nèi)燃機(jī)的主機(jī)構(gòu)和壓縮機(jī)的主機(jī)構(gòu)兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用完全對(duì)稱的布置方式且共用一根曲軸；其工作時(shí)，動(dòng)力活塞4在曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下向右移動(dòng)，動(dòng)力缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，空氣經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入動(dòng)力缸，與此同時(shí)，曲軸9通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞10以與動(dòng)力活塞4相同的瞬時(shí)速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片14打開(kāi)，排氣閥片17關(guān)閉，外部空氣進(jìn)入壓氣缸體內(nèi)；然后曲軸9驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞4向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)、排氣門都關(guān)閉，動(dòng)力缸內(nèi)的空氣被絕熱壓縮，壓縮氣體的溫度升高，與此同時(shí)，曲軸9通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞向右運(yùn)動(dòng)，吸氣閥片14關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片17打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；當(dāng)動(dòng)力活塞4向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)左止點(diǎn)稍前時(shí)，在噴油泵高壓下柴油經(jīng)噴油器噴入汽缸，成為霧狀的細(xì)小油滴接觸到高溫高壓空氣，自行著火燃燒推動(dòng)動(dòng)力活塞4向右運(yùn)動(dòng)并通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)曲軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸9通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞組件10以與動(dòng)力活塞相同的瞬時(shí)速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片14打開(kāi)，排氣閥片17關(guān)閉，外部空氣進(jìn)入壓氣缸體內(nèi)；曲軸9依靠飛輪儲(chǔ)存的動(dòng)能通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞4向左運(yùn)動(dòng)完成動(dòng)力缸內(nèi)燃燒廢氣的排氣動(dòng)作，與此同時(shí)，曲軸9通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞組件10向右運(yùn)動(dòng)，吸氣閥片14關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片17打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；在動(dòng)力活塞4的一個(gè)工作循環(huán)中，壓氣活塞組件10實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工作循環(huán)，工作過(guò)程中仍由曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)工作。本實(shí)施例由于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞和壓氣活塞的兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱布置方式，機(jī)構(gòu)中的各構(gòu)件的尺寸和質(zhì)量完全對(duì)稱，故兩套曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其總質(zhì)心將保持不動(dòng)，工作中產(chǎn)生的慣性力得到完全平衡，有效地解決傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的活塞式空氣壓縮機(jī)工作過(guò)程中振動(dòng)大和噪音大的問(wèn)題。本實(shí)施例中的主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)體I、動(dòng)力缸缸蓋組件2、動(dòng)力缸缸套3、動(dòng)力活塞組件4、活塞銷5、連桿體6、軸瓦7、連桿頭8、曲軸9、壓氣活塞組件10、壓氣缸缸套11、閥板12、壓氣缸缸蓋組件13、吸氣閥片14、吸氣閥片復(fù)位彈簧15、排氣閥片復(fù)位彈簧16和排氣閥片17 ;動(dòng)力缸缸蓋組件2用四個(gè)M12螺栓與鋁合金機(jī)體I固定連接為一體式結(jié)構(gòu)，用銅合金制作的動(dòng)力缸缸套3與機(jī)體I采用過(guò)盈配合連接，用鋁合金制作的動(dòng)力活塞與動(dòng)力缸套3采用間隙配合并通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封；動(dòng)力活塞組件4與用合金鋼制作的連桿體6通過(guò)鋼制活塞銷5連接并組成回轉(zhuǎn)副，連桿體6與連桿頭8內(nèi)部安裝有剖分式軸瓦7，軸瓦7與球墨鑄鐵曲軸9采用間隙配合組成回轉(zhuǎn)副，連桿體6與連桿頭8用兩個(gè)M8螺栓連接成一整體；壓氣缸缸蓋組件13、鋼制閥板12和機(jī)體I分別用四個(gè)M12螺栓連接為一體式結(jié)構(gòu)，用銅合金制作的壓氣缸缸套11與機(jī)體I采用過(guò)盈配合連接，用鋁合金制作的壓氣活塞組件10與壓氣缸套11采用間隙配合并通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封，壓氣活塞組件10與連桿體通過(guò)鋼制活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副；吸氣閥片復(fù)位彈簧15利用安裝在壓氣缸缸蓋組件13中的導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向，其最右端的一圈彈簧與導(dǎo)向軸用過(guò)盈配合固定，其最左端的一圈彈簧與吸氣閥片14通過(guò)粘結(jié)方式連成一體；排氣閥片復(fù)位彈簧16利用安裝在壓氣缸缸蓋組件13中的導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向，其最右端的一圈彈簧與導(dǎo)向軸用過(guò)盈配合固定，其最左端的一圈彈簧與與排氣閥片17通過(guò)粘結(jié)方式連成一體。
本實(shí)施例涉及的動(dòng)力缸缸蓋組件2、動(dòng)力活塞組件4、活塞銷5、連桿體6、軸瓦7、連桿頭8與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)應(yīng)的各零部件相同，壓氣缸缸蓋組件13、吸氣閥片14、吸氣閥片復(fù)位彈簧15、排氣閥片復(fù)位彈簧16、排氣閥片17與活塞式空氣壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)的各零部件相同；曲軸9采用雙拐結(jié)構(gòu)形式，曲柄銷相隔180°布置，壓氣活塞組件10在設(shè)計(jì)制作時(shí)應(yīng)保證和動(dòng)力活塞組件質(zhì)量相等，壓氣缸體和壓氣缸蓋組件之間加裝閥板12，動(dòng)力缸其他附屬系統(tǒng)如配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等與內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)相同；機(jī)體根據(jù)動(dòng)力缸和壓氣缸結(jié)構(gòu)要求以及自身特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工作時(shí)，動(dòng)力活塞4在燃料混合氣燃燒推動(dòng)和飛輪慣性驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸9做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；由于兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱布置，所以當(dāng)動(dòng)力活塞向右移動(dòng)時(shí)，壓氣活塞以相同大小的速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片14打開(kāi)，排氣閥片17關(guān)閉，外部空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入壓氣缸體；當(dāng)動(dòng)力活塞4向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓氣活塞以相同大小的速度向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片14關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片17打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；動(dòng)力缸配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等其他附屬系統(tǒng)的工作情況與內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)工作情況相同。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、動(dòng)力缸缸蓋組件、動(dòng)力缸缸套、動(dòng)力活塞組件、活塞銷、連桿體、軸瓦、連桿頭、曲軸、壓氣活塞組件、壓氣缸缸套、閥板、壓氣缸缸蓋組件、吸氣閥片、吸氣閥片復(fù)位彈簧、排氣閥片復(fù)位彈簧和排氣閥片；動(dòng)力缸缸蓋組件用四個(gè)M12螺栓與鋁合金機(jī)體固定連接為一體式結(jié)構(gòu)，用銅合金制作的動(dòng)力缸缸套與機(jī)體采用過(guò)盈配合連接，用鋁合金制作的動(dòng)力活塞與動(dòng)力缸套采用間隙配合并通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封；動(dòng)力活塞組件與用合金鋼制作的連桿體通過(guò)鋼制活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副，連桿體與連桿頭內(nèi)部安裝有剖分式軸瓦，軸瓦與球墨鑄鐵曲軸采用間隙配合組成回轉(zhuǎn)副，連桿體與連桿頭用兩個(gè)M8螺栓連接成一整體；壓氣缸缸蓋組件、鋼制閥板和機(jī)體分別用四個(gè)M12螺栓連接為一體式結(jié)構(gòu)，用銅合金制作的壓氣缸缸套與機(jī)體采用過(guò)盈配合連接，用鋁合金制作的壓氣活塞組件與壓氣缸套采用間隙配合并通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封，壓氣活塞組件與連桿體通過(guò)鋼制活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副；吸氣閥片復(fù)位彈簧利用安裝在壓氣缸缸蓋組件中的導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向，其最右端的一圈彈簧與導(dǎo)向軸用過(guò)盈配合固定，其最左端的一圈彈簧與吸氣閥片通過(guò)粘結(jié)方式連成一體；排氣閥片復(fù)位彈簧利用安裝在壓氣缸缸蓋組件中的導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向，其最右端的一圈彈簧與導(dǎo)向軸用過(guò)盈配合固定，其最左端的一圈彈簧與與排氣閥片通過(guò)粘結(jié)方式連成一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)，其特征在于涉及的動(dòng)力缸缸蓋組件、動(dòng)力活塞組件、活塞銷、連桿體、軸瓦、連桿頭與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)應(yīng)的各零部件相同，壓氣缸缸蓋組件、吸氣閥片、吸氣閥片復(fù)位彈簧、排氣閥片復(fù)位彈簧、排氣閥片與活塞式空氣壓縮機(jī)對(duì)應(yīng)的各零部件相同；曲軸采用雙拐結(jié)構(gòu)形式，曲柄銷相隔180°布置，壓氣活塞組件在設(shè)計(jì)制作時(shí)應(yīng)保證和動(dòng)力活塞組件質(zhì)量相等，壓氣缸體和壓氣缸蓋組件之間加裝閥板，動(dòng)力缸其他附屬系統(tǒng)如配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等與內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)相同；機(jī)體根據(jù)動(dòng)力缸和壓氣缸結(jié)構(gòu)要求以及自身特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工作時(shí)，動(dòng)力活塞在燃料混合氣燃燒推動(dòng)和飛輪慣性驅(qū)動(dòng)下作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；由于兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用對(duì)稱布置，所以當(dāng)動(dòng)力活塞向右移動(dòng)時(shí)，壓氣活塞以相同大小的速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片打開(kāi)，排氣閥片關(guān)閉，外部空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入壓氣缸體；當(dāng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓氣活塞以相同大小的速度向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；動(dòng)力缸配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)等其他附屬系統(tǒng)的工作情況與內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)工作情況相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)，其特征在于將內(nèi)燃機(jī)和活塞式壓縮機(jī)集成為一體，內(nèi)燃機(jī)的主機(jī)構(gòu)和壓縮機(jī)的主機(jī)構(gòu)兩組曲柄連桿機(jī)構(gòu)采用完全對(duì)稱的布置方式且共用一根曲軸；其工作時(shí)，動(dòng)力活塞在曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下向右移動(dòng)，動(dòng)力缸內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，空氣經(jīng)進(jìn)氣門進(jìn)入動(dòng)力缸，與此同時(shí)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞以與動(dòng)力活塞相同的瞬時(shí)速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片打開(kāi)，排氣閥片關(guān)閉，外部空氣進(jìn)入壓氣缸體內(nèi)；然后曲軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)、排氣門都關(guān)閉，動(dòng)力缸內(nèi)的空氣被絕熱壓縮，壓縮氣體的溫度升高，與此同時(shí)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞向右運(yùn)動(dòng)，吸氣閥片關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排氣閥片打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；當(dāng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)左止點(diǎn)稍前時(shí)，在噴油泵高壓下柴油經(jīng)噴油器噴入汽缸，成為霧狀的細(xì)小油滴接觸到高溫高壓空氣，自行著火燃燒推動(dòng)動(dòng)力活塞向右運(yùn)動(dòng)并通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞組件以與動(dòng)力活塞相同的瞬時(shí)速度向左移動(dòng)，此時(shí)，吸氣閥片打開(kāi)，排氣閥片關(guān)閉，外部空氣進(jìn)入壓氣缸體內(nèi)；曲軸依靠飛輪儲(chǔ)存的動(dòng)能通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞向左運(yùn)動(dòng)完成動(dòng)力缸內(nèi)燃燒廢氣的排氣動(dòng)作，與此同時(shí)，曲軸通過(guò)另一組連桿驅(qū)動(dòng)壓氣活塞組件向右運(yùn)動(dòng)，吸氣閥片關(guān)閉，壓氣缸體內(nèi)空氣被壓縮，達(dá)到預(yù)定壓力后，排 氣閥片打開(kāi)，高壓空氣通過(guò)管路輸送到儲(chǔ)氣罐備用；在動(dòng)力活塞的一個(gè)工作循環(huán)中，壓氣活塞組件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工作循環(huán)，工作過(guò)程中仍由曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)附屬系統(tǒng)工作。
全文摘要
本發(fā)明屬于壓縮機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種動(dòng)平衡式內(nèi)燃空氣壓縮機(jī)，動(dòng)力缸缸蓋組件與機(jī)體固定連接，動(dòng)力活塞與動(dòng)力缸套通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封；動(dòng)力活塞組件與連桿體通過(guò)活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副，連桿體與連桿頭內(nèi)部安裝的軸瓦球墨鑄鐵曲軸組成回轉(zhuǎn)副，連桿體與連桿頭連接成一整體；壓氣缸缸蓋組件、鋼制閥板和機(jī)體連接為一體式結(jié)構(gòu)，壓氣缸缸套與機(jī)體連接，壓氣活塞組件與壓氣缸套通過(guò)活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)密封，壓氣活塞組件與連桿體通過(guò)活塞銷連接并組成回轉(zhuǎn)副；吸氣閥片復(fù)位彈簧和排氣閥片復(fù)位彈簧利用導(dǎo)向軸進(jìn)行導(dǎo)向；其原理可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備成本低，能量轉(zhuǎn)化效率高，環(huán)境友好，平衡功能強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)F04B35/00GK102966511SQ20121045352
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者張繼忠, 張鐵柱, 張紀(jì)鵬, 霍煒 申請(qǐng)人:青島大學(xué)