Коленчатый вал прямого действия воздушного компрессора
Устройство предназначено для использования в области двигателестроения. Коленчатый вал воздушного компрессора выполнен в виде двух кривошипных дисков, конструктивно частично перекрывающих друг друга. Цилиндры сжатия компрессора могут легко устанавливаться в радиальном направлении, обеспечивая отличные показатели воздушного охлаждения. Коленчатый вал содержит несколько кривошипных дисков, которые установлены таким образом, что образуют перекрывающийся совместный элемент. В этом элементе выполнено отверстие для соединения с валом, который вставляется в это отверстие, обеспечивая непосредственное соединение коленчатого вала с двигателем. Верхние и нижние мертвые точки цилиндров сжатия расположены симметрично, что делает возможным устранить эффект избыточного давления или вакуумирования и обеспечить ровную работу двигателя, при этом двигатель объединен с компрессором, что дает возможность исключить различные компоненты привода, такие как ремни, шкивы, кожухи и т.п., и значительно сократить расходы на изготовление. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к воздушному компрессору, а более конкретно к коленчатому валу прямого действия воздушного компрессора, в котором коленчатый вал выполнен в виде двух кривошипных дисков, частично перекрывающих друг друга конструктивно так, что цилиндры сжатия могут легко устанавливаться в радиальном направлении, обеспечивая отличные показатели охлаждения воздуха, при этом верхние и нижние мертвые точки цилиндров сжатия расположены симметрично, что делает возможным устранить эффект избыточного давления или вакуумирования и обеспечить ровную работу двигателя, где двигатель объединен с компрессором, что дает возможность исключить различные компоненты привода, такие как ремни, шкивы, кожухи и т.п., и значительно сократить расходы на изготовление.
Предшествующий уровень
Воздушный компрессор поршневого типа для получения сжатого воздуха включает воздушно-компрессионный насос, двигатель для привода воздушно-компрессионного насоса, шкивы приводного ремня, установленные на двигателе и воздушно-компрессионном насосе, ремень, соединяющий шкивы друг с другом таким образом, чтобы воздушно-компрессионный насос приводился в действие за счет вращения двигателя.
Для того чтобы отводить теплоту фазы сжатия воздушно-компрессионного насоса, ременной шкив, который установлен на компрессионном насосе, выполнен в виде вентилятора, а охлаждающий поток воздуха образуется только тогда, когда ременной шкив в виде вентилятора вращается в определенном направлении. Приводной ремень и шкивы защищены сеткой для обеспечения безопасности при работе воздушного компрессора.
Воздушные компрессоры поршневого типа, состоящие из общих компонентов, согласно предшествующему уровню техники могут быть разделены на одноцилиндровые, в которых цилиндры сжатия расположены радиально, и те, в которых цилиндры сжатия расположены параллельно в один ряд или несколько рядов.
Одноцилиндровые компрессоры, в которых цилиндры сжатия расположены радиально, как показано на фиг.8A, используют коленчатый вал 10 с одной шейкой. Коленчатый вал 10 с одной шейкой имеет противовес 12, объединенный с ведущим концом вала 11 для его балансировки во время вращения, и узел присоединения шатуна 13, который эксцентрично соединен с противовесом 12 и с которым соединены нижние головки ряда шатунов, связанных с соответствующими цилиндрами сжатия. Вал вращения 11 соединен с узлом 13 с помощью элемента 14.
Т.о., несколько шатунов, соединенных с узлом 13, расположены в радиальном направлении так, чтобы цилиндры сжатия были расположены в компрессионном насосе в радиальном направлении, обеспечивая отличные показатели воздушного охлаждения.
Кроме того, цилиндр компрессора параллельного типа, как показано на фиг.8B, имеет коленчатый вал 20 с двумя шейками. Коленчатый вал 20 с двумя шейками имеет противовес 22, объединенный с ведущим концом вала 21 для его балансировки во время вращения, узел присоединения шатуна 23, который эксцентрично соединен с противовесом 22 и с которым соединены нижние головки ряда шатунов, связанных с соответствующими цилиндрами сжатия, и еще один узел 23a, установленный на ведущем конце узла 23 и образующий ступень за счет соединительного элемента 24. Вал вращения 21 соединен с ведущим концом узла 23a с помощью элемента 24.
Т.о., пара узлов 23 и 23a образует зигзаг, так что верхние и нижние мертвые точки шатунов, которые соединены с этими узлами, расположены симметрично, что устраняет эффект избыточного давления или вакуумирования при работе компрессора. Положения полной нагрузки соответствующих цилиндров сжатия расположены симметрично, обеспечивая отличную движущую силу двигателя.
В отличие от коленчатого вала 10 с одной шейкой и коленчатого вала 20 с двумя шейками, на фиг.8C показан коленчатый вал 30, не имеющий шейки и непосредственно соединенный с двигателем в составе воздушного компрессора, при этом ременные шкивы, ремень и защитная сетка, как элементы привода, могут быть исключены.
Следовательно, так как различные типы коленчатых валов, применяемых в существующих компрессорах поршневого тип, используются только для соответствующих компрессоров, соответствуя их характеристикам, то при их использовании могут быть достигнуты лишь отдельные преимущества, но не может быть обеспечена совокупность вышеназванных преимуществ.
Т.о., коленчатый вал, имеющий все преимущества коленчатого вала с одной шейкой, коленчатого вала с двумя шейками и коленчатого вала, не имеющего шейки, не может быть получен согласно существующему уровню техники, потому что обычный коленчатый вал имеет технические ограничения в применении узлов соединения узлов соединения шатунов друг с другом и с противовесом для балансировки во время вращения.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Настоящее изобретение было создано с учетом вышеуказанных задач, и целью настоящего изобретения является создание коленчатого вала, который имеет все преимущества коленчатого вала с одной шейкой, коленчатого вала с двумя шейками и коленчатого вала, не имеющего шейки, и который непосредственно соединен с двигателем, обеспечивает отличные показатели охлаждения воздуха, как в случае коленчатого вала с одной шейкой и одним цилиндром сжатия, при этом верхние и нижние мертвые точки расположены симметрично, как в коленчатом вале с двумя шейками и параллельными цилиндрами сжатия, что делает возможным устранить эффект избыточного давления или вакуумирования и обеспечить ровную работу двигателя, а двигатель объединен с компрессором, как в случае коленчатого вала, не имеющего шейки, что дает возможность исключить различные компоненты привода, такие как ремни, шкивы, защитные средства.
Преимущества
Как сказано выше, согласно настоящему изобретению исключаются такие компоненты, как противовес и узел соединения, при этом имеются два кривошипных диска, скомпонованные так, чтобы частично перекрывать друг друга, интегрируясь таким образом, чтобы коленчатый вал прямого действия имел более компактную конфигурацию. Цилиндры сжатия установлены в радиальном направлении, а верхние и нижние мертвые точки могут располагаться симметрично.
Т.о., может быть гарантирован отличный эффект охлаждения и устранен эффект чрезмерного давления и вакуумирования. Позиции абсолютной нагрузки расположены симметрично, обеспечивая ровную работу двигателя.
Кроме того, коленчатый вал соединен непосредственно с двигателем, так что исключаются различные компоненты привода, такие как шкивы, ремень, предохранительные средства, подшипниковая опора и т.п., благодаря этому возможно сократить производственные расходы и повысит экономичность.
Краткое описание фигур чертежей
Фиг.1 - вид в перспективе с частичным разрезом компрессора, в котором использован коленчатый вал прямого действия согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - вид спереди коленчатого вала согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 - вид в перспективе с частичным разрезом коленчатого вала прямого действия в сборе согласно варианту осуществления.
Фиг.4 - вид в перспективе, на котором показан коленчатый вал прямого действия согласно настоящему изобретению.
Фиг.5 - вертикальное сечение в перспективе, где показан коленчатый вал прямого действия согласно настоящему изобретению.
Фиг.6 и 7 - вид спереди и вид сбоку, на которых показан коленчатый вал прямого действия согласно другому варианту настоящего изобретения.
Фиг.8 - вид спереди и вид сбоку, на которых показан коленчатый вал прямого действия согласно прототипу предшествующего уровня техники.
Перечень обозначений основных элементов на чертежах: 1 - двигатель; 2 - вал двигателя; 4 - шатун; 10 - коленчатый вал с одной шейкой; 20 - коленчатый вал с двумя шейками; 30 - коленчатый вал без шейки; 100 - коленчатый вал прямого действия; 110 - кривошипный диск; 120 - перекрывающийся совместный элемент; 130 - отверстие для соединения с валом; 140 - кольцевая канавка; 150 - крепежный элемент; 160 - крепежные элементы.
Лучший вариант осуществления изобретения
Эти и другие цели и преимущества настоящего изобретения могут быть легче поняты и оценены из последующего описания вариантов изобретения. Ниже следует подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Согласно настоящему изобретению компактный коленчатый вал, отличающийся от обычного коленчатого вала, используемого в воздушном компрессоре поршневого типа, в котором исключены такие компоненты, как противовес и элемент, соединяющий валы друг с другом, непосредственно соединен с двигателем так, что сохранены все преимущества различных видов обычных коленчатых валов.
Для достижения цели настоящего изобретения, как показано на фиг.3 и 4, коленчатый вал прямого действия согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения выполнен в виде нескольких кривошипных дисков 110, которые объединены таким образом, что образуют перекрывающийся совместный элемент 120, в котором имеется отверстие 130 для соединения с валом 2, который вставляется в это отверстие, по которому и осуществляется соединение.
В дальнейшем коленчатый вал прямого действия, имеющий вышеописанную конструкцию, будет описан подробно, чтобы коленчатый вал согласно настоящему изобретению мог быть легко изготовлен и использован.
Во-первых, коленчатый вал 100 прямого действия согласно одному из вариантов настоящего изобретения, главным образом, имеет два кривошипных диска 110. Кривошипные диски 110 конструктивно объединены так, что образуют перекрывающийся совместный элемент 120 и не требуют дополнительного узла соединения. Нижние головки шатунов 4 устанавливаются непосредственно по наружной окружности соответствующих кривошипных дисков 110, при этом шатуны 4 удерживаются в кривошипных дисках 110 пружинными кольцами, вставляемыми в кольцевые канавки 140, выполненные по наружной окружности в соответствующих кривошипных дисках 110.
В этой конструкции в соответствующие кривошипные диски 110 может вставляться от одного до трех шатунов 4. Шатуны 4 вставляются в кривошипные диски 110 так, что вначале шатун 4 соединяют с внутренним кривошипным диском 110, находящимся перед соединением коленчатого вала 100 с двигателем 2, затем закрепляют соединение коленчатого вала 100 и вала двигателя 2, после чего соединяют другой шатун 4 с наружным кривошипным диском 110.
Для упрощения общей конструкции воздушного компрессора, сквозь перекрывающийся совместный элемент 120 кривошипных дисков 110 проходит отверстие 130, в которое входит вал 2 двигателя, за счет чего осуществляется непосредственное соединение коленчатого вала 100 и двигателя 1, при этом крепежная шайба 151 и крепежный элемент 150 установлены на ведущем конце вала 2 двигателя. Т.о., коленчатый вал 100 надежно соединяется с валом 2 двигателя.
Кроме того, центры соответствующих кривошипных дисков 110 расположены симметрично, образуя верхние и нижние мертвые точки хода поршня компрессора, а шатуны 4, соединенные с кривошипными дисками 110, расположены в соответствующих верхних и нижних мертвых точках в цилиндрах сжатия 5 так, чтобы цилиндры сжатия 5, как показано на фиг.1 и 2, располагались в радиальном направлении для значительного улучшения эффекта воздушного охлаждения, для устранения эффекта избыточного давления и вакуумирования, для более ровной работы двигателя.
Кроме того, соответствующие кривошипные диски 110 конструктивно объединены друг с другом в форме ступени и благодаря этому имеют одинаковые пути поворота при эксцентриковом вращении. Благодаря этому можно достаточно легко осуществлять балансировку при вращении, при этом дополнительный противовес не требуется.
В соответствии с другой целью настоящего изобретения коленчатый вал 100 согласно варианту, показанному на фиг.1, непосредственно соединен с двигателем 1. Для достижения еще одной цели настоящего изобретения компрессор 3 целиком закреплен на двигателе 1, а корпус 6 цилиндра компрессора 3 крепится к стороне двигателя 1 крепежными элементами 160 посредством резьбового соединения.
Кроме того, хотя коленчатый вал 100, главным образом, содержит два кривошипных диска 110, однако он не ограничен этим и может иметь конструкцию из трех или четырех кривошипных дисков 110, как показано на фиг.6 и 7, которые конструктивно объединены таким образом, что образуют перекрывающийся совместный элемент 120. Т.о, отличие заключается только в количестве кривошипных дисков 110, что не является отходом от сущности и объема правовой охраны по настоящему изобретению.
Хотя были показаны и описаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в этой области понимают, что этот вариант осуществления изобретения может быть изменен без отхода от сущности настоящего изобретения, объем правовой охраны которого определяется пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
1. Коленчатый вал прямого действия воздушного компрессора, включающий несколько кривошипных дисков (110), которые конструктивно объединены таким образом, что образуют перекрывающийся совместный элемент (120), отличающийся тем, что в перекрывающемся совместном элементе выполнено отверстие (130), через которое проходит вал (2) двигателя, обеспечивая таким образом непосредственное соединение коленчатого вала с двигателем.
2. Вал по п.1, отличающийся тем, что соответствующие кривошипные диски (110) имеют симметрично расположенные центры, образующие верхнюю и нижнюю мертвые точки хода поршня компрессора (3), а шатуны (4), соединенные с кривошипными дисками (ПО), установлены в верхней и нижней мертвых точках в цилиндрах сжатия (5).
3. Вал по п.1, отличающийся тем, что соответствующие кривошипные диски (110) выполнены в виде ступенчатой конструкции с возможностью осуществлять одинаковые пути поворота, когда соответствующие кривошипные диски (110) эксцентрично вращаются вокруг оси отверстия (130).
4. Вал по п.1, отличающийся тем, что перекрывающийся совместный элемент (120) образован тремя или четырьмя кривошипными дисками (110).
5. Вал по п.1, отличающийся тем, что по внешней окружности кривошипных дисков (110) установлено от одного до трех шатунов (4).
6. Вал по п.1, отличающийся тем, что корпус (6) цилиндра компрессора (3) закреплен непосредственно на двигателе (1) с помощью крепежного элемента (160), входящего в корпус (6) цилиндра.
