一種箱體冷卻一體化的兩級空氣壓縮氣缸的制作方法

本發明涉及空氣壓縮機，特別涉及活塞式空氣壓縮機的氣缸。

背景技術：

活塞式空氣壓縮機通過曲軸連桿帶動活塞在氣缸內往復運動實現空氣壓縮。一般的活塞式空氣壓縮機中，當活塞靠近曲軸軸心時，氣缸從外界吸入空氣；當活塞遠離曲軸軸心時對氣缸內的空氣進行壓縮。這種空氣壓縮機的一個重要問題是氣缸吸氣時和空氣壓縮時，活塞受力相差很大，導致振動較大。而且這種空氣壓縮機由于其自身特性，通常需要分級壓縮。分級壓縮可降低排氣溫度，節省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。此外，船用空氣壓縮機中，由于船舶空間有限，因此對于空氣壓縮機的體積要求能夠做到更加緊湊。

技術實現要素：

本發明所要解決的問題：

1、氣缸吸氣時和空氣壓縮時，活塞受力相差很大，導致振動很大。

2、空氣壓縮機的體積更加緊湊。

為解決上述問題，本發明采用的方案如下：

一種箱體冷卻一體化的兩級空氣壓縮氣缸，該氣缸內設有活塞腔，并具有與氣缸蓋相密封的頂面和曲軸箱相密封的底面；該氣缸的外壁和活塞腔的腔壁之間設有冷水腔和若干散熱管；冷水腔環活塞腔設置；散熱管豎直安裝，并穿過冷水腔；散熱管頂端設于氣缸頂面。

進一步，活塞腔豎直設置，并上下開口；活塞腔的內壁上設有上部開口大下部開口小的內錐部，使得活塞腔被分割成壓縮腔和導向腔；其中壓縮腔位于導向腔之上，并且其直徑大于導向腔的直徑；活塞腔的內錐部處設置有側向氣口。

如權利要求所述的箱體冷卻一體化的兩級空氣壓縮氣缸，其特征在于，活塞腔的頂部開口處設置有第一氣閥腔；側向氣口之外設置有第二氣閥腔；第一氣閥腔和第二氣閥腔均用于安裝組合氣閥。

進一步，第二氣閥腔之外設置有接口腔；接口腔正面開口，側邊設置有內出氣口；氣缸外壁內設置有出氣道；出氣道位于冷水腔之外；出氣道的一端連接內出氣口，另一端連接外出氣口；出氣道斜向設置，出氣道連接內出氣口的一端高于連接外出氣口的一端。

進一步，該氣缸底面上設置有氣缸環道；氣缸環道環繞活塞腔底部開口設置；散熱管的底端開口設置于氣缸環道內，并由此連通散熱管和氣缸環道。

進一步，氣缸側向設置有過渡氣道；過渡氣道斜向設置于氣缸上，底部連通氣缸環道，并設置于氣缸安裝有側向氣口的側向上；過渡氣道的頂部設有側向的過渡開口；過渡開口位于接口腔正面開口的正下方。

進一步，散熱管內設置有螺旋片。

進一步，該氣缸頂面上設置有連通冷水腔的出水口。

進一步，氣缸的冷水腔安裝有散熱管側的外壁上開設有外壁開口。

進一步，氣缸的活塞腔、冷水腔、側向氣口、接口腔、第一氣閥腔、第二氣閥腔、出氣道、內出氣口、外出氣口、氣缸環道以及過渡氣道所組成的結構由整體鑄造而成。

本發明的技術效果如下：

1、氣缸兩級設計，使得活塞在往復運動的過程中，受力相對均衡，從而減少振動，并節省壓縮功。

2、壓縮空氣冷卻的部件直接集成氣缸中，并且將兩級壓縮腔之間連接的管道也集成至氣缸中，從而使得空氣壓縮機無需安裝額外的冷卻機構，從而較少了整體的體積。

3、由于管道集成在氣缸和氣缸蓋中，避免了外部管道雜亂連接，因此本發明的空氣壓縮機安裝和維護比較方便。

4、散熱管多根設置、氣缸環道、過渡氣道大空間設計，使得氣缸具有緩沖功能。

5、冷水腔環活塞腔設計，使得冷水腔能夠對活塞腔進行冷卻。

附圖說明

圖1是本發明實施例豎直剖面的結構示意圖。

圖2是本發明實施例沿著側向開口的中線進行水平剖切的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

一種箱體冷卻一體化的兩級空氣壓縮氣缸，用于空氣壓縮機，如圖1、圖2所示，呈四方形結構，中間設置有上下貫通的活塞腔11，頂部設置有與氣缸蓋相密封的頂面，底部設置有與曲軸箱相密封的底面。活塞腔11用于安置活塞。也就是說，該氣缸頂面與氣缸蓋密封后，底面與曲軸箱密封后，并在活塞腔11內安裝活塞后，活塞與曲軸箱內的曲軸通過連桿連接后組成一空氣壓縮機。

活塞腔11上下貫通意味著活塞腔11豎直設置，并上下開口。活塞腔11的頂部開口處設置有第一氣閥腔114。第一氣閥腔114用于安裝組合氣閥。活塞腔11的底部開口115用于活塞腔11內的活塞所連接連桿能夠穿入曲軸箱的箱體內并連接曲軸箱內的曲軸。

活塞腔11的內壁上設有上部開口大下部開口小的內錐部113，使得活塞腔11被分割成壓縮腔111和導向腔112。壓縮腔111和導向腔112均為圓柱形結構，內錐部113為錐形結構，其中壓縮腔111位于導向腔112之上，并且其直徑大于導向腔112的直徑。內錐部113的側邊設置有連通活塞腔11和外部的側向開口116。由此，當活塞安裝在活塞腔11內后，形成兩級壓縮腔：第一壓縮腔和第二壓縮腔。第一壓縮腔位于活塞頂面和活塞腔11頂部開口之間，并通過頂部開口實現進氣和出氣。第一壓縮腔通過第一氣閥腔114上安裝的組合氣閥實現進氣和出氣的控制。第二壓縮腔由活塞位于壓縮腔111內部分的下方以及導向腔與活塞密封所形成。第二壓縮腔通過側向開口116實現進氣和出氣。側向開口116之外設置有第二氣閥腔161。第二氣閥腔161用于安裝組合氣閥。也就是說，第二壓縮腔通過第二氣閥腔161內安裝的組合氣閥實現進氣和出氣的控制。第一氣閥腔114和第二氣閥腔161內安裝的組合氣閥由兩個單向閥所組成，兩個單向閥分別用于進氣控制和出氣控制。當活塞腔11內的活塞上升時，第一壓縮腔壓縮空氣，第二壓縮腔吸氣；當活塞下降時，第一壓縮腔吸氣，第二壓縮腔壓縮空氣。

第二氣閥腔161之外設有接口腔16。接口腔16正面開口，側邊設置有內出氣口162。氣缸的外壁內設置有斜向的出氣道15。出氣道15位于冷水腔12之外。出氣道15的一端連接內出氣口162，另一端連接外出氣口151。出氣道15的斜向是指出氣道15連接內出氣口162的一端稍高于連接外出氣口151的一端，兩端高度差不超過2厘米。

氣缸的外壁和氣缸內活塞腔11的腔壁之間，設置有冷水腔12和若干散熱管13。冷水腔12環繞于活塞腔11之外，圖1中，12_a、12_b和12_c均為冷水腔12的一部分，相互連通。散熱管13豎直安裝在氣缸的外壁和氣缸內活塞腔11之間，其頂端安裝在氣缸頂面上，其底端安裝在氣缸底面上并連通氣缸環道14，其中間穿過第一冷水腔12。散熱管13內設置有用于增強散熱效果的螺旋片131。氣缸環道14設置于氣缸底面，并朝向曲軸箱3開口。氣缸側向設置有過渡氣道141。過渡氣道141斜向設置于氣缸內，底部連通氣缸環道14，并設置于氣缸安裝有側向氣口116的側向上。也就是，過渡氣道141與側向氣口116同向設置。過渡氣道141的頂部設有側向的過渡開口142。過渡開口142位于接口腔16正面開口之下。由此，過渡開口142和接口腔16正面開口能夠通過側向蓋密封并連通。

進一步地，氣缸的冷水腔12安裝有散熱管13側的外壁上還開設有外壁開口122，外壁開口122用于冷水腔12內的散熱管13維修。工作時，外壁開口122由蓋板密封。

進一步地，氣缸頂面設置有與冷水腔12連通的出水口121。

本實施例氣缸的安裝與工作原理如下：當氣缸蓋與氣缸頂面密封后，通過氣缸蓋內的氣道，散熱管13的頂端連通安裝在第一氣閥腔114內的組合氣閥的出氣口。安裝在第一氣閥腔114內的組合氣閥的進氣口連通氣缸蓋內的進氣道。由此，當活塞下降時，外界空氣通過氣缸蓋的進氣道經組合氣閥的進氣口被吸入第一壓縮腔，當活塞上升時，空氣壓縮，壓縮后的空氣經組合氣閥的出氣口和氣缸蓋內的氣道進入散熱管13內進行散熱冷卻，冷卻后的壓縮空氣經氣缸環道14、過渡氣道141和側向蓋內的氣道，再經接口腔16后由第二氣閥腔161內安裝的組合氣閥的進氣口進入第二壓縮腔，然后當活塞再次下降時，第二壓縮腔內的空氣被第二次壓縮，第二次壓縮后的空氣從側向開口116經第二氣閥腔161內安裝的組合氣閥的出氣口再經接口腔16側邊的內出氣口162進入出氣道15，最后由外出氣口151實現出氣。也就是說，本實施例氣缸結構是一種單缸單活塞兩級空氣壓縮的氣缸，兩級空氣壓縮氣缸通過箱體內置的管道和氣道進行級聯，并且兩級空氣壓縮之間的級聯管道通過散熱管13進行散熱冷卻。并且由于活塞式空氣壓縮是一種脈沖式的出氣，因此需要緩沖減緩脈沖。本實施例中，散熱管13采用多根設計能夠氣道緩沖作用，并且氣缸環道14、過渡氣道141均具有較大空間同樣能夠氣道緩沖作用。也就是說，本實施例的氣缸自帶有壓縮空氣緩沖功能。

此外，本實施例的氣缸中，除了散熱管13之外的部件由整體鑄造而成。具體來說，氣缸的活塞腔11、冷水腔12、側向氣口116、接口腔16、第一氣閥腔114、第二氣閥腔161、出氣道15、內出氣口162、外出氣口151、氣缸環道14以及過渡氣道141所組成的結構由整體鑄造而成。

此外，氣缸的冷水腔12的出水口121開設于氣缸頂面，由此，冷卻水能夠流入氣缸蓋內，對氣缸蓋內的氣道進行冷卻。