一种两级压缩车用活塞式无油空压机的制作方法

本发明属于空压机技术领域，具体地，本发明涉及一种两级压缩车用活塞式无油空压机。

背景技术：

目前，空压机是气源装置中的主体，它是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。空压机被广泛应用于各个领域，无论军用、民用、工厂企业、车船交通、矿山冶炼、建筑装修、家用电器、汽车等领域，尤其是在粮油加工、食品饮料、医药卫生、纺织印染、橡胶造纸、卷烟酿酒、水产养殖、电子仪器、交通电信、石油化工、化肥制药、水泥玻璃、科研院所等需要高压空气和动力气源的部门。因此，社会的发展、人们的生活都离不开空压机。目前常用的空气压缩机主要是活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机，但是体积较大，重量较重，均为一级过滤，压缩效率低，排气温度高，维护比较复杂。

专利号为CN201610028727.X的发明专利公开了一种活塞总成呈直线往复运动且多缸同平面的无油空压机，它主要由主轴、凸轮、轴承、活塞总成、气缸、进排气阀板、气缸盖、进气口、排气口、箱体、连接轴、连杆、进气簧片和排气簧片组成；凸轮的中心与主轴固接为一整体，轴承镶嵌在活塞总成中活塞座与凸轮相对应一端的中心，各活塞总成通过连杆与连接轴相套而相互连接；当电机带动固接有凸轮的主轴旋转时，凸轮上相对称的两个凸出弧形面驱动活塞总成中的轴承使活塞总成在各自的气缸内在同一平面同时呈直线往复运动，并使空压机连续稳定工作，但是该专利也仅为一级过滤，并没有解决压缩效率低、排气温度高等问题。

技术实现要素：

为了克服以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种两级压缩车用活塞式无油空压机，包括电机，电机的电机轴设置在曲轴箱内部，曲轴箱内还设有过滤结构和飞轮轴，电机通过电机轴带动飞轮轴转动，飞轮轴的两端设有低压活塞缸和高压活塞缸，低压活塞缸内设有低压活塞连杆组件，高压活塞缸内设有高压缸活塞连杆组件，飞轮轴能够带动低压活塞连杆组件和高压缸活塞连杆组件做往复式运动，低压活塞缸外设有低压出气阀板组件，低压活塞缸上设有进气阀片，低压出气阀板组件与进气阀片共同作用完成空气一级压缩，空气经过滤结构过滤后进入高压活塞缸进行二次压缩，压缩后的气体通过冷却源终冷为低温的高压气体。

优选的是，低压活塞连杆组件和高压缸活塞连杆组件的结构相同，均包括活塞、活塞环、导向套、活塞销、连杆和进气阀片，滚珠轴承内圈固定于飞轮轴上，滚珠轴承的外圈连接连杆，连杆的另一端连接滚针轴承，滚针轴承通过活塞销与活塞连接，活塞环与导向套进一步设置在活塞上，进气阀片固定于活塞顶部。

上述任一方案中优选的是，低压出气阀板组件包括出气阀片、限程板、螺栓和阀板，所述出气阀片位于阀板上，限程板设置在出气阀片上方，限程板固定在阀座上。

上述任一方案中优选的是，高压活塞缸的一端设有高压缸阀板组，高压缸阀板组包括缸盖和高压阀板，出气阀片固定于高压阀板上，高压阀板上设置密封圈，缸盖设置在密封圈的上方，缸盖下方还设有进气阀片。

上述任一方案中优选的是，高压阀板设有进气区域和出气区域，进气区域和出气区域由O型圈槽II进行分隔，进气区域设有进气口，出气区域上设有出气孔及阀片螺栓安装孔。

上述任一方案中优选的是，高压缸盖上设有高压出气口区域和低压进气口区域，高压出气口区域内设有出气口和螺帽让位孔，低压进气区域内设有阀片安装孔以及进气孔，散热片I进一步设置在高压缸盖上。

上述任一方案中优选的是，高压活塞缸上设有螺栓安装孔、冷排固定让位缺口和支架固定螺栓让位缺口及减震垫让位缺口，散热片II进一步设置在高压活塞缸的周围。

上述任一方案中优选的是，过滤结构固定于曲轴箱上，过滤结构包括滤芯，滤芯定位于滤芯底座上并由进气盖压紧限位，进气盖中间开有进气孔。

上述任一方案中优选的是，滤芯底座内部采用环形槽设计，四周设有起定位和增加气流循环空间作用的凸块，底部设置有出气口。

上述任一方案中优选的是，滤芯由上盖板、滤纸粘结胶、下盖板、无纺布粘结胶、滤纸、无纺布垫片和夹条组成，滤纸为折叠型并通过夹条来间隔，滤纸通过无纺布粘结胶粘接于上盖板之间，无纺布垫片设置在下盖板下方并通过无纺布粘结胶进行粘结。

上述任一方案中优选的是，所述进气盖上设有圆柱和O型圈槽I，圆柱用于限制滤芯的径向距离。

上述任一方案中优选的是，低压活塞缸上部连接有低压出气管，经一级压缩后的低压气体经低压出气管进入冷却器中，经冷却后的气体进入高压活塞缸进行二次压缩，压缩后的气体经高压进气管再次进入冷却器进行终冷，最终输出低温的高压气体。

上述任一方案中优选的是，所述冷却器安装在曲轴箱的上方，冷却器分为中冷区域和出气后冷却区域，中冷区域用于冷却一级缸压缩后的低压气体，出气后冷却区域用于降低高压气体的温度。

上述任一方案中优选的是，飞轮轴将电机的旋转运动转换为活塞往复运动，飞轮轴上设有键槽、螺纹固紧孔和挡圈槽。

上述任一方案中优选的是，所述电机上设有低压直流接出口和高压交流接入口，电机尾部设置有冷却风扇。

上述任一方案中优选的是，曲轴箱设有冷排安装孔、高压缸连接孔、低压缸连接孔、电机安装孔和进气盖连接孔。

上述任一方案中优选的是，电机外部设有导流罩，导流罩将风扇的气流集中导向到活塞缸和冷却器，导流罩尾部设有进气小孔，导流罩上方设置电缆插孔，导流罩的两侧设有安装固定孔。

上述任一方案中优选的是，冷却器的一侧连接有电磁阀，电磁阀直接通过阀芯固定于冷却器上，电磁阀包括线圈和两组阀芯，阀芯包括外六角铜座、铁芯活塞和导磁铁芯，外六角铜座上有两个出气口，铁芯活塞设置在外六角铜座内，导磁铁芯与外六角铜座固定连接，导磁铁芯设有通气道。

上述任一方案中优选的是，所述冷却器的一侧连接有安全阀，安全阀由调节螺母、阀体、弹簧和活塞组成。

本发明的两级压缩车用活塞式无油空压机，具有静音，环保，节能，结构紧凑、体积小、高度低、震动小等优点，主要用于纯电动、混合动力商用车辆。

主要优点有以下几个方面：

（1）.采用往复活塞式、水平对置结构，体积小，高度低，重量轻；

（2）.自带空气过滤器，采用两级过滤，清洁的进气避免运动件的早期磨损，寿命更长；

（3）.全无油空压机，输出的气体绿色环保；

（4）.防护等级为IP67级防水防尘，适应苛刻、恶劣的工作环境；

（5）.采用高效电机，优化配置的飞轮，启动能力强，高效节能；

（6）.采用两级压缩，中冷、后冷却器两级冷却，压缩效率高，能获得更高排气压力，排气温度低；

（7）.采用模块化设计，各型号间主要零部件通用性高，维护简单；

（8）.独立风扇冷却，导流罩导风，对整机进行充分冷却；

（9）.自带安全阀，确保主机运行安全；

（10）.采用集成卸荷、排水双作用电磁阀。

附图说明

图1是按照本发明的两级压缩车用活塞式无油空压机一优选实施例的结构示意图；

图2为按照本发明的两级压缩车用活塞式无油空压机的另一实施例的一局部结构示意图；

图3为按照本发明的两级压缩车用活塞式无油空压机的再一实施例的另一局部结构示意图；

图4为图1中高低压活塞连杆组件的结构示意图；

图5为图1中低压出气阀板组件的结构示意图；

图6为图1中高压缸阀板组的结构示意图；

图7为图1中高压缸阀板的结构示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为图8的A-A向剖视图；

图10为图1中高压缸盖的结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为图11的剖视图；

图13为图11的A-A向剖视图；

图14为图10的局部结构示意图；

图15为图1的高压活塞缸结构示意图；

图16为图15的局部结构示意图；

图17为图15的侧视图；

图18为图1中的过滤结构结构示意图；

图19为图18的局部结构示意图；

图20为图19的A-A向剖视图；

图21为图18的另一局部结构示意图；

图22为图1中的进气盖结构俯视图；

图23为图22的剖视图；

图24为图1中的冷却器结构示意图；

图25为图24的剖视图；

图26为图24的另一局部结构剖视图；

图27为图1的飞轮轴结构示意图；

图28为图27的剖视图；

图29为图1的电机结构示意图；

图30为图1的曲轴箱结构示意图；

图31为图1的导流罩结构示意图；

图32为图31的仰视图；

图33为图31的左视图；

图34为图1的电磁阀结构示意图；

图35为图34的局部结构剖视图；

图36为图1的安全阀结构示意图。

具体实施方式

为了更好理解本发明的技术方案和优点，以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1-图3所示，本发明提供一种两级压缩车用活塞式无油空压机，包括电机26，电机26的电机轴42设置在曲轴箱17内部，曲轴箱17内还设有过滤结构和飞轮轴9，电机26通过电机轴42带动飞轮轴9转动，飞轮轴9的两端设有低压活塞缸4和高压活塞缸19，低压活塞缸4内设有低压活塞连杆组件8，高压活塞缸19内设有高压缸活塞连杆组件18，飞轮轴9能够带动低压活塞连杆组件8和高压缸活塞连杆组件18做往复式运动，低压活塞缸4外设有低压出气阀板组件5，低压活塞缸4上设有进气阀片7，低压出气阀板组件5与进气阀片共同作用完成空气一级压缩，空气经过滤结构过滤后进入高压活塞缸19进行二次压缩，压缩后的气体通过冷却源终冷为低温的高压气体。

本发明的工作原理如下：电机轴42带动飞轮轴9转动。飞轮9上设有偏心轴，带动低压活塞连杆组件8和高压缸活塞连杆组件18做往复式运动，其中低压活塞缸4上设有进气阀片7，由于进气阀片7的单向运动，使曲轴箱内产生真空，使得自然空气经空滤被吸入，过滤后通过低压活塞进入低压活塞缸4，低压活塞缸4外设有低压出气阀板组件5，在与活塞上进气阀片7的共同作用下，完成一级缸的空气压缩。随后经一级压缩后的低压气体经低压出气管30进入冷却器32中冷区域，经冷却后的气体经高压进气管37进入高压活塞缸19进行二次压缩，压缩后的气体再经高压出气管34再次进入冷却器32进行终冷，最终输出温度较低的高压气体。冷却源为风扇风冷：电机26转动时，主轴带动电机尾部风扇旋转产生的风力，在导流罩27作用下对冷却器32、低压活塞缸4和高压活塞缸19进行冷却（当然，此处也可采用独立电源的风机冷却）。

低压出气阀板组件5和低压活塞缸4之间设有O型圈I7, 低压活塞缸4通过低压缸盖3密封，低压活塞缸4和低压缸盖3之间设有旋转接头2和M26堵头6，旋转接头2内部设有M26通气螺栓1。

如图4所示，低压活塞连杆组件8和高压缸活塞连杆组件18的结构相同，均由活塞46、活塞环47、导向套48、活塞销49、内六角平端紧定螺钉50、滚针轴承51、连杆52、滚珠轴承53、内六角螺栓54、进气阀片45和外六角螺栓44组成，其中滚珠轴承53内孔固定于飞轮轴上，滚珠轴承53的外圆由连杆52通过内六角螺钉54锁紧，连杆52的另一端装有滚针轴承51，并通过活塞销49与活塞46连接，其中活塞46由两颗内六角平端紧定螺钉50来固定，活塞46上还装有起密封和导向的活塞环47与导向套48，进气阀片45由外六角螺栓44固定于活塞46顶部。

低压出气阀板组件5起单向导气的作用，结构如图5所示，由O型圈III55、出气阀片56、限程板57、螺栓58、阀板59组成。其中出气阀片56位于阀板59上，出气阀片56上方为限程板57并通过螺栓58固定在阀座上，阀板59的端面环槽内设有 O型圈III55用于密封。

高压活塞缸19的一端设有高压缸阀板组20，高压缸阀板组20结构如图6所示，包括缸盖25和高压阀板21，出气阀片24由螺栓固定于高压阀板21上，高压阀板21上设置密封圈23，缸盖25设置在密封圈23的上方，缸盖25下方还设有进气阀片22。

如图10-图14所示，高压缸盖25上设有高压出气口区域251和低压进气口区域252，高压出气口区域251内设有出气口253和螺帽让位孔254，出气口253稍倾斜的角度用来限制阀片的高度，低压进气区域252内设有阀片安装孔255以及进气孔256，散热片I257进一步设置在高压缸盖25上。高压缸盖25上还设有散热片及与曲轴箱17连接的螺栓孔。

如图15-图17所示，高压活塞缸19上设有螺栓安装孔191、冷排固定让位缺口192和支架固定螺栓让位缺口194及减震垫让位缺口195，散热片II 193进一步设置在高压活塞缸19的周围。高压活塞缸19通过高压缸端盖25密封，高压活塞缸19和高压缸缸盖25之间设有过滤结构。

如图22-图23所示，进气盖14上设有圆柱141和O型圈槽I 142，圆柱141用于限制滤芯13的径向距离。进气盖14上还有用于固定的四个安装孔143以及O型圈槽I142用于密封，进气盖14端面设有进气螺纹孔可用于连接进气弯管接头等。

低压活塞缸4上设有螺栓安装孔，冷排固定螺栓让位缺口，散热片，支架固定螺栓让位缺口及减震垫让位缺口。

低压活塞缸4上部连接有低压出气管30，经一级压缩后的低压气体经低压出气管30进入冷却器32中，经冷却后的气体进入高压活塞缸19进行二次压缩，压缩后的气体经高压出气管34再次进入冷却器32进行终冷，最终输出温度较低的高压气体。低压出气管30的一端 通过M18旋转接头连接冷却器32，冷却器32的下端设有出气接头33和高压出气管34， 高压进气管37的一端通过M18通气螺栓39和冷却器32连接，高压进气管37和M18通气螺栓39之间还设有M18铜垫38。

如图24-图26所示，冷却器32安装在曲轴箱17的上方，冷却器32分为中冷区域321和出气后冷却区域322，中冷区域321用于冷却一级缸压缩后的低压气体，此区域还设有低压进气口323和低压出气口324，以及电磁阀接口325和安全阀接口326。322出气后冷却区域用于降低高压气体的温度，此区域也设有为高压进气口327和高压出气口328，以及对应的电磁阀接口和安全阀接口。两区域的均设有三条冷却气道329。冷却器32下方留有四个安装支板，用于安装在曲轴箱17上方。散热片330通过螺栓35固定在冷却器32上。

如图27-图28所示，飞轮轴9用于传递电机主轴扭矩，通过连杆将电机26的旋转运动转换为活塞往复运动，且飞轮轴9的重量及转动惯量经过合理分配，提高了空压机整体的启动、工作的平稳定性，并减小了电流，使空压机更加高效节能。飞轮轴9上设有键槽91、螺纹紧固孔92和挡圈槽93。电机轴42连接键槽91，轴用挡圈11设置在挡圈槽93内，轴用挡圈11上部设有轴套10。

如图29所示，电机26为驱动空压机的动力源，电机26上方集成了降压逆变模块，可输出供整机上低压控制装置使用的低压直流电源，以此减少控制线路，提高可靠性；电机上还设有低压直流接出口261和高压交流接入口262用于连接驱动电源。尾部设置有冷却风扇263作为冷源，下方为固定安装支架。

如图30所示，曲轴箱17设有冷排安装孔171、高压缸连接孔172、低压缸连接孔173、电机安装孔174和进气盖连接孔175。

电机26外部设有导流罩27，导流罩27通过M8螺栓固定，导流罩27用于将风扇的气流集中导向到活塞缸和冷却器32，对其进行充分冷却，如图31-图33所示，导流罩27尾部设有进气小孔271，导流罩27上方设置电缆插孔272，导流罩27的两侧设有安装固定孔273。

冷却器32的一侧连接有安全阀36， 安全阀36用于为空压机提供过压保护，空压机上共有两个安全阀36，直接安放于冷却器32的中冷区域和出气后冷却区域对应接口，其中高压区域的安全阀排气压力为2MPa，低压区域的安全阀排气压力为1MPa安全阀36主要由调节螺母364，阀体362，弹簧363和活塞361组成，如图36所示。

调节螺母364的端面凸起定位放置弹簧363，两侧为螺纹，中间内六角孔形设计，一是为了增加出气通道，二是可通过内六角角扳手来调节弹簧363的压缩量。

阀体362后端面为外六角结构，前端面为螺纹口，可用扳手直接固定于冷却器32对应的接口上，外六角面上有两个出气孔365，头部前端面有一个进气口，阀体内长孔设计用于放置活塞361、调节螺母364和弹簧363，内螺纹用于安装调节螺母364。

活塞361大端圆柱部分起到导向的作用，活塞前凸起锥形设计能更好的密封，另外其端部的环槽用于弹簧363的导向和定位，圆周方向环形布置四个导气孔。

安全阀36的工作原理如下：当气体压力低于设定值时，即气体压力小于弹簧363的力无法推动活塞361，此时气道关闭。当气体压力超过设定值时，高压气体将推动活塞361，此时气道打开，管道内高压气体将通过阀座上的出气通道排出，从而保护空压机，其中调节螺母364通过改变弹簧363的压缩量来调节排气压力。

减振垫28设置在电机26的周围，减振垫28具有多向吸振能力，整机依靠减振垫用于消除振动，降低噪声。其上方为连接嵌件，下方为安装于车架的底板。

实施例2

一种两级压缩车用活塞式无油空压机，与实施例1不同的是，所述高压缸阀板21设有进气区域211和出气区域212，进气区域211和出气区域212由O型圈槽II213进行分隔，进气区域211设有进气口214，进气口214稍倾斜的角度用来限制阀片的变形程度；出气区域212上设有出气孔215及阀片螺栓安装孔216，如图7-图9所示。

实施例3

一种两级压缩车用活塞式无油空压机，与实施例2不同的是，如图18所示，过滤结构:如图18和图30所示，过滤部分通过螺栓15固定于曲轴箱17上。其中滤芯13定位于滤芯底座12上，并由进气盖14压紧限位。进气盖14中间开有进气孔。当空压机工作时，曲轴箱17内部形成负压，自然空气按如图所示气流方向经过滤后，再进入曲轴箱17在通过低压活塞进入低压活塞缸4进行压缩。滤芯底座12和曲轴箱17之间还设有O型圈II16，

实施例4

一种两级压缩车用活塞式无油空压机，与实施例3不同的是，如图19和图20所示，所述滤芯底座12内采用环形槽设计用于放置滤芯13，四周凸块121起定位和增加气流循环空间作用，底部设计有出气口122。四周的螺栓孔123用于固定于曲轴箱17上，采用O型圈槽III124密封曲轴箱17端面。

实施例5

一种两级压缩车用活塞式无油空压机，与实施例4不同的是，一种两级压缩车用活塞式无油空压机，如图21所示，滤芯13由上盖板60、滤纸粘结胶61、下盖板62、无纺布粘结胶63、滤纸64、无纺布垫片65和夹条66组成，滤纸64为折叠型并通过夹条66来间隔，滤纸64通过无纺布粘结胶63粘接于上盖板60之间，下盖板62下方是用于减震的无纺布垫片65并通过无纺布粘结胶63进行粘结。

实施例6

一种两级压缩车用活塞式无油空压机，与实施例5不同的是，冷却器32的一侧连接有电磁阀31，电磁阀31直接通过阀芯固定于冷却器32上，如图34、图35所示，电磁阀31包括线圈70和两组阀芯，阀芯包括外六角铜座67、铁芯活塞68和导磁铁芯69，外六角铜座67上有两个出气口671，铁芯活塞68设置在外六角铜座67内，导磁铁芯69与外六角铜座67固定连接，导磁铁芯69设有通气道691。

阀芯包括外六角铜座67、铁芯活塞68和导磁铁芯69，外六角铜座67内为空腔用于放置铁芯活塞68，铁芯活塞68环形面有两个矩形缺口用于通气，导磁铁芯69与外六角铜座67固定方式为先铆后焊接，导磁铁芯69内为通气道，外为螺纹。

电磁阀31体积小，可靠性高。电磁阀32为空压机卸荷阀，有两组阀芯直接安放于冷却器32对应接口,分别卸荷低压活塞缸4和高压活塞缸19，能有效解决空压机带载启动困难、启动电流大的问题，同时起排出冷却器32内的冷凝水，起到放水阀的作用。两组阀芯分别安放于冷却器32对应接口，当空压机开始工作时，电磁线圈70得电使导磁铁芯69产生磁力推动铁芯活塞 68将出气口691堵住，当空压机停止工作时，线圈断电，导磁铁芯69失去磁力，管内高压气体将推动铁芯活塞 68向外运动，此时通道打开排出高压气体到大气。

需要说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。