ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР ИЛИ НАСОС И СИСТЕМА ПРИВОДА ПЕРЕНОСНОГО ИНСТРУМЕНТА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ПОРШНЕВОЙ КОМПРЕССОР
PISTON COMPRESSOR OR PUMP AND PORTABLE TOOL DRIVE SYSTEM COMPRISING PISTON COMPRESSOR

Область техники, к которой относится изобретение
Это изобретение относится к компрессорам и насосам и, более конкретно, к поршневым компрессорам и насосам, основанным на цилиндрах и поршнях.
Уровень техники
Пользователь пневматического инструмента, требующего для работы стабильного источника сжатого воздуха, обычно ограничен в подвижности длиной воздушного шланга, соединенного с воздушным компрессором, который является стационарным, или имеет по меньшей мере ограниченную подвижность. Подвижность обычного воздушного компрессора часто ограничивается из-за большого резервуара для содержания сжатого воздуха, приводящего в действие компрессор неэлектрического двигателя, который может выпускать вредные газы и требует источника топлива, который прибавляет вес и размеры, или электродвигателя, требующего соединения со стационарным источником энергии, таким как вывод переменного тока.
Патенты США №№6692239 и 6589024 (Nishikawa и др.) и патент США №5030065 (Baumann) описывают расположенные радиально поршневые компрессорные механизмы, противоположные пары которых каждая соединены соответствующим вильчатым механизмом для приведения их в возвратно-поступательное движение.
Публикация реферата патента Японии №59190486 описывает поршневой воздушный компрессор с его цилиндрами, установленными радиально на многоугольной периферийной стенке картера, чтобы уменьшить длину возвратно-поступательного движения компрессора. В обычных узлах шатуна, используемых в таких устройствах с радиальными цилиндрами, в типичном случае используют пальцы для поворотного соединения главного шатуна с другими шатунами. Такие пальцы могут преждевременно выходить из строя, когда они значительно уменьшены в масштабе для использования в компактном переносном устройстве и могут предусматривать существенное количество операций сборки для завершения соединения между главным шатуном и всеми поршнями.
Были разработаны запитываемые аккумуляторными батареями переносные воздушные компрессоры, имеющие или малые резервуары, или не имеющие резервуаров вообще, в попытке исключения ограничений подвижности вышеупомянутых обычных компрессоров. Однако такие запитываемые, аккумуляторными батареями типы компрессоров в типичном случае не создают достаточного воздушного потока для того, чтобы быть пригодными для приведения в действие пневматических инструментов, которые требуют относительно больших величин давления воздуха, подаваемого на относительно непрерывной основе для работы в оптимальном режиме. Эти компрессоры в типичном случае представляют собой поршневые компрессоры, которые представляют собой устройство только с одним поршнем/цилиндром в интересах сохранения компрессоров относительно малыми с целью улучшения портативности.
Публикация международной заявки на патент WO 01/29421 описывает запитываемую аккумуляторной батареей переносную компрессорную систему, имеющую двухцилиндровый компрессор типа, описанного в патенте США №4715787, смонтированный на ременном приводе и содержащий сжатый воздух внутри шланга, соединяющего компрессор с пневматическим инструментом.
Патент США №3931554 (Spentzas) описывает компрессор с двухпоршневым двигателем, который, в варианте по фиг.9, приводится в действие аккумуляторной батареей.
Публикация заявки на патент США №2002/0158102 (Patton и др.) описывает переносной пневматический инструмент, имеющий встроенный однопоршневой компрессорный узел, который может приводиться в действие съемной аккумуляторной батареей, и переносной однопоршневой компрессорный узел, который может переноситься пользователем для подачи мощности на пневматический инструмент.
Патент США №6089835 (Suzuura и др.) описывает переносной однопоршневой компрессор, имеющий электродвигатель и передающий мощность механизм, удерживаемый в состоящем из двух частей корпусе, и воздушный ресивер, образованный внешней поверхностью второго корпуса и внутренней поверхностью третьего корпуса, установленного на втором корпусе.
Публикация заявки на патент США №2005/0214136 (Tsai) описывает переносную компрессорную систему, включающую ранец, разделенный на два отсека, один из которых содержит электродвигатель постоянного тока, воздушный цилиндр, воздушный баллон, реле давления и быстрый соединитель, и др., включая аккумуляторную батарею и блок управления.
Патент США №3961868 описывает малый компрессор, имеющий один цилиндр с поршнем качающегося типа, имеющий клапан впускного канала в днище поршня для введения воздуха из картера двигателя в цилиндр.
Рабочий, использующий на одном рабочем месте и переносные электрические инструменты, и пневматические инструменты, приводимые в действие переносным компрессором, в типичном случае должен нести в качестве источников питания два или более отдельных портативных батарейных источника питания.
Патент США №5095259 описывает систему для эксплуатации множества различных инструментов с электрическим приводом постоянного тока и приборов, используемых отдельно. Однако использование такой системы для питания и электрического инструмента, и переносного компрессора для пневматического инструмента предусматривает использование двух отдельных линий питания, электрического шнура от портативного батарейного источника питания для соединения с электрическим инструментом или компрессором и воздушного шланга от компрессора к пневматическому инструменту.
В обычных компрессорах и насосах часто используются пластинчатые клапаны с использованием тонкой гибкой полоски из металла или стекловолокна, прикрепленной к одному концу и изгибаемой для открывания и закрывания, реагируя на разности давлений на противоположных сторонах клапана. Эти клапаны могут ломаться или не усаживаться должным образом после многократного воздействия изгибающих усилий, испытываемых при их работе. Металлические язычки также удерживают тепло, которое можно рассматривать как затраченную энергию, и могут подвергаться коррозии со временем под воздействием влажности.
Обычные насосы, используемые, например, для извлечения сдерживающей добычу воды из нефтяных и газовых скважин, могут относительно быстро выходить из строя, когда работают непрерывно, подвергаясь воздействию жесткой воды или других жидкостей, содержащих абразивные материалы в виде частиц, такие как сера или песок. Более конкретно, язычки в таком насосе могут изнашиваться или корродировать с увеличенной интенсивностью в результате такого воздействия.
Раскрытие изобретения
Согласно первому объекту изобретения предложен поршневой компрессор, содержащий:
электродвигатель с ведущим валом, выполненным с возможностью приводимого вращения вокруг оси;
множество гильз цилиндров, каждая из которых имеет внутри себя цилиндрическое отверстие и каждая из которых проходит радиально от упомянутой оси, причем это множество гильз цилиндров включает в себя по меньшей мере три разнесенных вокруг упомянутой оси гильзы цилиндров;
систему привода, содержащую эксцентрично установленное на ведущем валу центральное тело и множество шатунов, каждый из которых соединен на одном своем конце с центральным телом;
множество поршней, каждый из которых соединен с соответствующим шатуном на противоположном центральному телу втором своем конце и каждый из которых уплотнен относительно внутренней стенки соответствующей гильзы цилиндра, причем система привода выполнена с возможностью осуществления движения центрального тела при вращении ведущего вала для перемещения поршня наружу вдоль цилиндра от оси ведущего вала в наиболее удаленное от нее полностью выдвинутое положение и затем оттягивания упомянутого поршня радиально внутрь к упомянутой оси в наиболее близкое к ней полностью задвинутое положение;
впускной клапан, связанный с каждой гильзой цилиндра и выполненный с возможностью открывания, когда поршень задвигается в полностью задвинутое положение, и закрывания, когда поршень выдвигается из него;
выпускной клапан, связанный с каждой гильзой цилиндра и содержащий по меньшей мере один проходящий сквозь гильзу цилиндра выпускной канал и эластичную ленту, расположенную по окружности вокруг гильзы цилиндра, причем лента является упруго растягивающейся вокруг соответствующей гильзы цилиндра под давлением текучей среды, оказываемым на ленту через выпускной канал во время перемещения поршня в полностью выдвинутое положение; и
кольцевой коллектор, имеющий полый внутренний канал, который проходит вокруг упомянутой оси и в который частично проходят гильзы цилиндров с расположением выпускных клапанов внутри полого внутреннего канала для сообщения этого полого внутреннего канала коллектора с цилиндрическим отверстием каждой гильзы цилиндра, когда связанный с ней впускной клапан открыт;
при этом коллектор образует жесткую опору, на которой удерживаются электродвигатель, множество гильз цилиндров и система привода.
Предпочтительно, поршневой компрессор по первому объекту содержит батарейный источник электропитания, установленный на образованной коллектором жесткой опоре и соединенный с электродвигателем для подачи к нему питания для осуществления вращения ведущего вала с приведением поршней в возвратно-поступательное движение вдоль цилиндрических отверстий гильз цилиндров.
Предпочтительно, в поршневой компрессоре по первому объекту каждая гильза цилиндра содержит седло клапана, в котором размещена эластичная лента, проходящая вокруг гильзы цилиндра на упомянутом по меньшей мере одном выпускном канале, причем седло клапана и эластичная лента сужаются к цилиндрическому отверстию гильзы цилиндра под одинаковыми углами. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре седло клапана содержит кольцевую выемку, образованную снаружи гильзы цилиндра.
Предпочтительно, поршневой компрессор по первому объекту дополнительно содержит корпус кривошипа, который является отдельным от коллектора и в котором размещено эксцентрично установленное на ведущем валу центральное тело, причем гильзы цилиндра выступают из корпуса кривошипа в коллектор, который замыкается вокруг корпуса кривошипа.
Предпочтительно, гильзы цилиндра расположены в общей плоскости и проходят радиально вокруг оси, перпендикулярной общей плоскости.
Гильзы цилиндра могут быть установлены на внешней поверхности коллектора, и в этом случае каждая гильза цилиндра предпочтительно проходит в плоскости, в которой находится внешняя поверхность коллектора.
Предпочтительно, коллектор, на котором установлены гильзы цилиндров, является по существу жестким.
Коллектор может быть уплотнен относительно внешней поверхности каждой гильзы цилиндра для закрывания его части, на которой расположен соединенный с ней выпускной клапан.
Полое внутреннее пространство коллектора может образовывать кольцевое пространство, проходящее вокруг оси, для сообщения с каждым выпускным клапаном.
Каждая гильза цилиндра может быть расположена по меньшей мере частично внутри полого пространства коллектора, при этом каждый выпускной клапан расположен внутри полого пространства коллектора для регулирования потока между цилиндрическим отверстием гильзы цилиндра и окружающим полым внутренним пространством. В этом примере каждый выпускной клапан предпочтительно содержит по меньшей мере один выпускной канал, проходящий через гильзу цилиндра, и эластичную ленту, расположенную по окружности вокруг гильзы цилиндра, причем лента может упруго растягиваться вокруг соответствующей гильзы цилиндра давлением текучей среды, воздействующим на ленту через выпускной канал в ходе перемещения поршня в полностью выдвинутое положение.
Гильзы цилиндра могут выступать из камеры кривошипа, в которой по меньшей мере частично расположена система привода, в полое внутреннее пространство коллектора. В этом примере камера кривошипа может быть окружена кольцевой стенкой с полым внутренним пространством коллектора, образующим кольцевое пространство, проходящее вокруг кольцевой стенки для сообщения с цилиндрическим отверстием каждой гильзы цилиндра, которая проходит радиалыю от кольцевой стенки в полое внутреннее пространство коллектора, когда соответствующий выпускной клапан открыт.
Согласно второму объекту изобретения предложен поршневой компрессор или насос, содержащий:
корпус, образующий камеру кривошипа;
коленчатый вал, содержащий вал, выполненный с возможностью приводимого вращения вокруг оси, и палец кривошипа, установленный на валу эксцентрично относительно оси в пределах камеры кривошипа;
множество цилиндров, расположенных проходящими радиально вокруг оси наружу от камеры кривошипа; и
шатунно-поршневую конструкцию, содержащую:
центральное тело, шарнирно прикрепленное к пальцу кривошипа с возможностью относительного вращения между центральным телом и пальцем кривошипа вокруг эксцентрической оси, образованной пальцем кривошипа, эксцентрическим относительно оси, вокруг которой вращается вал;
множество шатунов, каждый из которых имеет первое соединение на одном своем конце с центральным телом и проходит наружу от него ко второму соединению, причем первое соединение каждого шатуна допускает его в целом поворотное движение относительно центрального тела; и
множество поршней, каждый из которых соединен со вторым соединением соответствующего шатуна и уплотнен относительно внутренней стенки соответствующего цилиндра, причем второе соединение каждого шатуна допускает его в целом поворотное движение относительно поршня;
и впускной и выпускной клапаны, связанные с каждым цилиндром и выполненные с возможностью пропускания текучей среды в цилиндр и последующего выпуска текучей среды из него под воздействием давления на текучую среду поршнем в ходе его перемещения вдоль цилиндра от вала при его приводимом вращении;
при этом каждый шатун представляет собой единое целое с по меньшей мере одним из центрального тела и соответствующего поршня и образует гибкое соединение с ним.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по второму объекту центральное тело и шатуны представляют собой единое целое. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре или насосе центральное тело и шатуны содержат составляющую с ними единое целое пластмассу.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по второму объекту каждый шатун представляет собой единое целое с соответствующим поршнем. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре или насосе каждый шатун и соответствующий поршень содержат составляющую с ними единое целое пластмассу.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по второму объекту центральное тело, шатуны и поршни представляют собой единое целое. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре или насосе центральное тело, шатуны и поршни содержат составляющую с ними единое целое пластмассу.
Предпочтительно, поршневой компрессор или насос по второму объекту дополнительно содержит двигатель, соединенный с ведущим валом и предназначенный для его приводного вращения.
Согласно третьему объекту изобретения предложен поршневой компрессор или насос, содержащий:
корпус, образующий камеру кривошипа;
коленчатый вал, содержащий вал, выполненный с возможностью приводимого вращения вокруг оси, и палец кривошипа, установленный на валу эксцентрично относительно оси в пределах камеры кривошипа;
множество цилиндров, расположенных проходящими радиально вокруг оси наружу от камеры кривошипа; и
шатунную конструкцию, содержащую:
центральное тело, шарнирно прикрепленное к пальцу кривошипа с возможностью относительного вращения между центральным корпусом и пальцем кривошипа вокруг эксцентрической оси, образованной пальцем кривошипа, эксцентрическим относительно оси, вокруг которой вращается вал; и
множество шатунов, соединенных с центральным телом, причем каждый шатун проходит наружу от центрального тела в соответствующий цилиндр для удерживания поршня с возможностью поворота на конце шатуна, противоположном гибкому соединению, уплотненному относительно внутренней стенки цилиндра;
причем тело имеет множество периферийных шпоночных пазов, проходящих параллельно эксцентрической оси и разнесенных вокруг нее, причем шпоночные пазы принимают концы всех шатунов кроме одного, причем шпоночные пазы и каждый из шатунов кроме одного выполнены с возможностью предотвращения их отделения, допуская ограниченный относительный поворот между ними в пределах плоскости, перпендикулярной к эксцентрической оси;
и впускной и выпускной клапаны, связанные с каждым цилиндром и выполненные с возможностью пропускания текучей среды в цилиндр и последующего выпуска текучей среды из него под воздействием давления на текучую среду поршнем в ходе его перемещения по цилиндру от вала при его приводимом вращении.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по третьему объекту стенка каждого периферийного шпоночного паза содержит дугообразную часть, перекрывающую 180 градусов, с формированием устья, имеющего ширину меньше диаметра дугообразной части. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре или насосе каждый из шатунов кроме одного содержит: закругленный конец, имеющий диаметр больше ширины устья соответствующего одного из периферийных шпоночных пазов; и шток, имеющий ширину меньше диаметра закругленного конца и проходящий от закругленного конца через устье соответствующего одного из периферийных шпоночных пазов от центрального тела шатунной конструкции.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по третьему объекту дугообразная часть стенки каждого периферийного шпоночного паза образует указанную стенку полностью, причем указанная стенка непосредственно пересекает периферию центрального тела.
Согласно четвертому объекту изобретения предложен поршневой компрессор или насос, содержащий:
полый цилиндр;
поршень, установленный внутри цилиндра с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения вдоль него;
систему привода, соединенную с поршнем и предназначенную для приведения его в возвратно-поступательное движение;
впускной и выпускной клапаны, связанные с цилиндром и предназначенные для пропускания текучей среды в цилиндр из источника текучей среды вне цилиндра и последующего выпуска текучей среды из цилиндра под воздействием давления на текучую среду в цилиндре поршнем в ходе перемещения к его полностью выдвинутому положению, наиболее удаленному от системы привода;
при этом впускной клапан содержит:
седло клапана, содержащее выступ, проходящий в пространство в пределах полого цилиндра между местом уплотненного контакта поршня с цилиндром и дистальным концом цилиндра, противоположным его открытому концу, через который соединены поршень и система привода;
канал, проходящий через седло клапана, причем отверстие канала образовано в выступе для сообщения по текучей среде источника текучей среды вне цилиндра с пространством в пределах полого цилиндра между местом уплотненного контакта поршня с цилиндром и дистальным концом цилиндра; и
эластичную ленту, расположенную по окружности вокруг выступа в кольцевой выемке в нем, причем лента является упруго растягивающейся вокруг выступа разностью давлений между источником текучей среды вне цилиндра и пространством в пределах полого цилиндра между местом уплотненного контакта поршня с цилиндром и дистальным концом цилиндра;
и при этом кольцевая выемка в выступе сужается внутрь от внешней периферии кольцевой выемки, эластичная лента сужается к ее внутренней поверхности, и эластичная лента и кольцевая выемка сужаются под одинаковым утлом.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по четвертому объекту глубина кольцевой выемки достаточна для предотвращения полного извлечения эластичной ленты из кольцевой выемки при растяжении разностью давлений.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по четвертому объекту седло клапана сформировано на поршне с каналом, проходящим через поршень, для сообщения по текучей среде противоположных сторон уплотненного контакта поршня с цилиндром.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по четвертому объекту седло клапана сформировано на дистальном конце цилиндра с выступом, проходящим в пространство в пределах полого цилиндра от его дистального конца.
Предпочтительно, в поршневой компрессоре или насосе по четвертому объекту седло клапана сформировано на головке цилиндра, уплотненной относительно дистального конца цилиндра, с проходящим сквозь головку цилиндра каналом для сообщения по текучей среде противоположных сторон уплотненного контакта головки цилиндра с цилиндром.
Согласно пятому объекту изобретения предложен поршневой компрессор или насос, содержащий:
гильзу цилиндра, образующую цилиндрическое отверстие, и поршень, уплотненный относительно гильзы цилиндра в пределах цилиндрического отверстия с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль него;
систему привода, соединенную с поршнем и предназначенную для приведения его в возвратно-поступательное движение; и
впускной и выпускной клапаны, связанные с цилиндром и предназначенные для пропускания текучей среды в цилиндрическое отверстие из источника текучей среды вне гильзы цилиндра и последующего выпуска текучей среды из цилиндрического отверстия в приемник под воздействием давления на текучую среду в цилиндре поршнем в ходе перемещения к его полностью выдвинутому положению, наиболее удаленному от системы привода;
причем выпускной клапан содержит по меньшей мере один выпускной канал, проходящий сквозь стенку гильзы цилиндра, и эластичную ленту, расположенную по окружности вокруг гильзы цилиндра в кольцевой выемке в ее стенке, причем лента является упруго растягивающейся вокруг соответствующей гильзы цилиндра при прохождении текучей среды через выпускной канал из цилиндрического отверстия под действием давления, оказываемого на текучую среду поршнем; а
приемник уплотнен вокруг гильзы цилиндра, окружая эластичную ленту и обеспечивая растяжение эластичной ленты в пределах приемника, при этом допуская поток текучей среды из цилиндрического отверстия в приемник через упомянутый по меньшей мере один выпускной канал;
при этом кольцевая выемка в стенке гильзы цилиндра сужается внутрь к внутреннему пространству полой гильзы цилиндра от внешней периферии кольцевой выемки, эластичная лента сужается к ее внутренней поверхности, и эластичная лента и кольцевая выемка сужаются под одинаковым углом.
Предпочтительно, поршневой компрессор или насос по пятому объекту содержит множество гильз цилиндра, вокруг которых уплотнен приемник для приема текучей среды из цилиндрического отверстия каждой гильзы цилиндра.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по пятому объекту глубина кольцевой выемки достаточна для предотвращения полного извлечения эластичной ленты из кольцевой выемки при растяжении сжатым газом.
Согласно шестому объекту изобретения предложен поршневой компрессор или насос, содержащий:
полый цилиндр;
поршень, расположенный в пределах внутреннего пространства полого цилиндра и уплотненный относительно полого цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль него;
систему привода, соединенную с поршнем и предназначенную для приведения его в возвратно-поступательное движение вдоль полого цилиндра; и
впускной и выпускной клапаны, связанные с полым цилиндром и предназначенные для пропускания текучей среды в цилиндр и последующего выпуска текучей среды из него под воздействием давления на текучую среду поршнем в ходе перемещения к его выдвинутому положению, наиболее удаленному от системы привода;
причем по меньшей мере один из впускного и выпускного клапанов содержит:
отверстие клапана, обеспечивающее сообщение источника текучей среды вне полого цилиндра с пространством в пределах полого цилиндра между местом уплотненного контакта поршня с цилиндром и дистальным концом цилиндра, противоположным его открытому концу, через который соединены поршень и система привода; и
каучуковую откидную створку, содержащую зафиксированную часть, прикрепленную на поверхности, окружающей отверстие клапана на одной его стороне, и подвижную часть, соединенную с зафиксированной частью гибкой частью;
причем гибкая часть откидной створки между зафиксированной и подвижной ее частями является изгибающейся в ответ на перепады давлений между пространством в пределах полого цилиндра и источником текучей среды вне полого цилиндра, для перемещения подвижной части между закрытым положением, плотно закрывающим отверстие клапана, и открытым положением, по меньшей мере частично поднятым от отверстия клапана для пропускания через него потока текучей среды.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по шестому объекту упомянутый по меньшей мере один из впускного и выпускного клапанов включает в себя впускной клапан.
Предпочтительно, поршневой компрессор или насос по шестому объекту дополнительно содержит второе отверстие, окруженное упомянутой поверхностью, и вторые подвижную и гибкую части откидной створки, аналогично выполненные с возможностью плотного закрывания и открывания второго отверстия в ответ на перепады давлений между пространством в пределах полого цилиндра и источником текучей среды вне полого цилиндра. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре или насосе отверстие клапана и второе отверстие, подвижная часть и вторая подвижная часть гибкой откидной створки, гибкая часть и вторая гибкая часть симметричны относительно зафиксированной части откидной створки.
Предпочтительно, поршневой компрессор или насос по шестому объекту дополнительно содержит прикрепленный к упомянутой поверхности уплотнитель, проходящий вокруг отверстия клапана и создающий уплотнение относительно подвижной части откидной створки в закрытом положении.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по шестому объекту подвижная часть содержит составляющее единое целое продолжение гибкой части и деталь из материала большей жесткости, чем гибкая часть, прикрепленная к составляющему единое целое продолжению гибкой части.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре или насосе по шестому объекту деталь из материала содержит металл.
Согласно седьмому объекту изобретения предложена переносная система привода приведения в действие инструмента, содержащая:
переносной узел воздушного компрессора, содержащий воздушный компрессор и электродвигатель, предназначенный для привода воздушного компрессора;
портативный батарейный источник питания, содержащий по меньшей мере одну батарею и предназначенный для питания электродвигателя; и
узел энергоснабжения, содержащий:
воздушный шланг, соединенный с воздушным компрессором и имеющий пневматический соединитель с инструментом на конце воздушного шланга, противоположном воздушному компрессору; и
электрические проводники, соединенные с портативным батарейным источником питания и проходящие по воздушному шлангу к его концу, противоположному воздушному компрессору, причем электрические проводники имеют электрический соединитель с инструментом на их конце, противоположном портативному батарейному источнику питания;
причем конец узла энергоснабжения, противоположный портативному батарейному источнику питания и переносному воздушному компрессору, является, таким образом, соединяемым с пневматическим или электрическим инструментами.
Предпочтительно, в переносной системе приведения в действие инструмента по седьмому объекту электрические проводники расположены в пределах общего кожуха.
Предпочтительно, в переносной системе приведения в действие инструмента по седьмому объекту портативный батарейный источник питания, электродвигатель и электрические проводники подключены для выборочной подачи электроэнергии в любой момент только на один из электродвигателя и электрического соединителя с инструментом.
Предпочтительно, в переносной системе приведения в действие инструмента по седьмому объекту портативный батарейный источник питания содержит аккумуляторную батарею.
Предпочтительно, в переносной системе приведения в действие инструмента по седьмому объекту пневматический соединитель с инструментом и электрический соединитель с инструментом образованы единственным быстросоединяемым узлом, соединяемым поочередно с пневматическими и электрическими инструментами.
Предпочтительно, переносная система приведения в действие инструмента по седьмому объекту дополнительно содержит пневматический инструмент и электрический инструмент, каждый из которых имеет установленный на нем быстросоединяемый компонент, имеющий воздушный проход и пару электрических контактов, при этом быстросоединяемый компонент пневматического инструмента имеет свой воздушный проход в проточном сообщении с входным отверстием системы воздушного привода пневматического инструмента, а быстросоединяемый компонент электрического инструмента имеет свои электрические контакты электрически соединенными с системой электрического привода электрического инструмента.
Согласно восьмому объекту изобретения предложен поршневой компрессор, содержащий:
раму;
камеру, установленную на раме;
по меньшей мере один цилиндр, установленный на раме;
систему привода, установленную на раме;
поршень, расположенный в пределах каждого цилиндра и уплотненный относительно него, причем поршень соединен с системой привода для возвратно-поступательного движения поршня в пределах цилиндра с осуществлением такта сжатия и такта впуска;
впускной клапан, связанный с каждым цилиндром и сообщающийся по текучей среде с камерой, причем впускной клапан выполнен с возможностью открывания в ходе такта впуска для сообщения камеры с пространством в пределах цилиндра, чтобы позволить текучей среде течь в указанное пространство из камеры в ходе такта впуска;
выпускной клапан, связанный с каждым цилиндром и выполненный с возможностью открывания в ходе такта сжатия для облегчения выпуска текучей среды из указанного пространства в пределах цилиндра в ходе такта сжатия; и
вентилятор, установленный на раме в сообщении по текучей среде с камерой и выполненный с возможностью вызывать поток текучей среды в камеру через ее вход для подачи текучей среды в каждый цилиндр в ходе его такта впуска.
Предпочтительно, поршневой компрессор по восьмому объекту содержит установленный на раме двигатель в общем корпусе с вентилятором, причем этот корпус открыт в камеру, а вентилятор выполнен с возможностью охлаждать двигатель и вызывать поток текучей среды в камеру.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре по восьмому объекту вентилятор установлен на ведущем валу двигателя для вращения с приводом от двигателя. Более предпочтительно, в таком поршневом компрессоре корпус является цилиндрическим с образованием кольцевой периферийной стенки вокруг двигателя, а вентилятор затягивает текучую среду мимо двигателя между двигателем и замыкающейся вокруг него периферийной стенкой.
Предпочтительно, в поршневом компрессоре по восьмому объекту упомянутый по меньшей мере один цилиндр содержит множество цилиндров, разнесенных вокруг и радиальных относительно оси вращения системы привода в пределах общей плоскости, перпендикулярной к оси вращения.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах, которые иллюстрируют типичные варианты осуществления настоящего изобретения:
фиг.1 - вид в перспективе переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения, показывающий его открываемую сторону.
Фиг.2 - вид в перспективе переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения, показывающий его приводную сторону.
Фиг.3 - вид в перспективе переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения с электродвигателем, в рабочем положении соединенным с его приводной стороной.
Фиг.4 - вид в перспективе переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения с удаленной съемной крышкой.
Фиг.5 - вид в перспективе переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения с удаленной съемной крышкой и с разобранными для наглядности газовым компрессором и щекой кривошипа.
Фиг.6 - вид в перспективе щек кривошипа переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения.
Фиг.7 - частичный вид в перспективе гильзы цилиндра переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения, показывающий клапанный конец гильзы цилиндра.
Фиг.8А, 8В и 8С - виды в перспективе головки цилиндра переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения.
Фиг.9 - вид в перспективе избранных несобранных компонентов шатунной конструкции переносного компрессора первого варианта осуществления изобретения.
Фиг.10 - вид в перспективе переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения с удаленными для наглядности верхней половиной корпуса-приемника и крышкой корпуса кривошипа.
Фиг.11 - вид сверху в плане переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.11А - вид сечения переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения, выполненного по линии А-А на фиг.11.
Фиг.11В - увеличенный вид части переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения, обозначенной кружком В на фиг.11А.
Фиг.12 - вид сбоку переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.13 - вид в перспективе нижней половины корпуса-приемника переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.13А - вид сверху нижней половины корпуса-приемника переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.13 В - вид сечения нижней половины корпуса-приемника компрессора второго варианта осуществления изобретения, выполненного по линии В-В на фиг.13А.
Фиг.14 - вид в перспективе верхней половины корпуса-приемника переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.14А - вид снизу в плане верхней половины корпуса-приемника переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.14В - вид сечения верхней половины корпуса-приемника переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения, выполненного по линии В-В на фиг.14А.
Фиг.15 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей поршня с каналами и узла заслонки впускного клапана переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.15А - вид сбоку с пространственным разделением деталей поршня с каналами и узла заслонки впускного клапана переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения с поршнем с каналами с частичным вырезом.
Фиг.16 - вид сбоку торца поршня с каналами переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.17 - вид сбоку поршня с каналами переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.18 - вид в перспективе с частичными разделением деталей гильз цилиндра, системы привода и узла заслонки впускного клапана переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения.
Фиг.19 - вид сечения одной из гильз цилиндра переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения, показывающий отверстия ее выпускного клапана.
Фиг.20 - вид сбоку эластичной ленты выпускного клапана переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения для взаимодействия с каналами его выпускного клапана.
Фиг.20А - вид сечения эластичной ленты выпускного клапана переносного компрессора второго варианта осуществления изобретения, выполненного по линии А-А на фиг.20.
Фиг.21 - вид в перспективе переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.22 - вид сбоку переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.23 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.24 - вид в перспективе образующего коллектор основания переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.24А - вид снизу основания переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.24 В - вид сечения основания переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.25 - вид в перспективе держателя цилиндра и передачи переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.26 - вид в перспективе держателя электродвигателя переносного компрессора третьего варианта осуществления изобретения.
Фиг.27 - вид в перспективе альтернативного варианта выполнения шатунно-поршневой конструкции для использования в компрессоре, имеющем цилиндры, разнесенные вокруг оси привода и проходящие радиально относительно нее.
Фиг.28 - вид с частичным сечением альтернативного варианта выполнения поршня с каналами и впускного клапана.
Фиг.29 - вид в перспективе переносного компрессорного узла и съемного зарядного устройства батареи для использования с ним.
Фиг.30 - вид сбоку переносного компрессорного узла и съемного зарядного устройства батареи с удаленным съемным портативным батарейным источником питания.
Фиг.30А - вид с торца с пространственным разделением деталей съемного портативного батарейного источника питания и блока управления переносного компрессорного узла.
Фиг.30В - вид сверху съемного портативного батарейного источника питания переносного компрессорного узла.
Фиг.30С - вид с торца переносного компрессорного узла без съемного его портативного батарейного источника питания.
Фиг.31 - вид противоположного торца переносного компрессорного узла.
Фиг.31А - частичный увеличенный вид сбоку компрессора и ручки для переноски переносного компрессорного узла.
Фиг.32 - вид в перспективе альтернативного варианта выполнения переносного компрессорного узла.
Фиг.33А, 33В и 33С - виды в перспективе с вырезами и частичным вскрытием секций трех вариантов конструкции шланга, приспособленного для использования в переносной системе приведения в действие инструмента, способной приводить в действие пневматические инструменты и электрические инструменты.
Фиг.34А и 34В - виды в перспективе сопрягаемых охватываемого и охватывающего соединителей соответственно для использования в переносной системе приведения в действие инструмента.
Фиг.35 - вид сбоку с частичным сечением охватываемого и охватывающего соединителей для использования в переносной системе приведения в действие инструмента, когда они сопряжены друг с другом.
Фиг.35А - увеличенный вид сбоку, показывающий установку шарика в охватывающем соединителе для использования в переносной системе приведения в действие инструмента.
Фиг.36 - вид сбоку корпуса гнезда охватывающего соединителя для использования в переносной системе приведения в действие инструмента.
Фиг.37 - схематическая иллюстрация переносной системы приведения в действие инструмента, способной приводить в действие пневматические инструменты и электрические инструменты.
На чертежах подобные ссылочные позиции обозначают соответствующие части на различных фигурах.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показана открываемая сторона переносного поршневого компрессора 10 по первому варианту осуществления настоящего изобретения, который имеет корпус 12, содержащий съемную крышку 14, герметично прикрепленную к концу кольцевой цилиндрической внешней стенки 16. На фиг.2 показана приводная сторона компрессора 10 первого варианта, противоположная открываемой стороне. Здесь круглая крышка 18 закрывает внутреннее пространство корпуса 12 компрессора, находясь концентрически в пределах пространства, окруженного кольцевой цилиндрической внешней стенкой 16 на образованном ею уступе, и сопрягаясь с внутренней поверхностью кольцевой внешней стенки 16 вровень с ее торцевой поверхностью 20. Приводной конец 22 коленчатого вала 24 проходит аксиально изнутри цилиндрического корпуса 12 через вторую крышку 18 для соединения с соответствующим источником привода, таким как переносной электродвигатель 26, как показано на фиг.3. Как показано на фиг.4 и предполагается цилиндрическим корпусом, поршневой компрессор в первом варианте является компрессором радиального типа с множеством газовых компрессоров 28, разнесенных вокруг коленчатого вала 24, причем каждый проходит в радиальном направлении относительно центральной оси корпуса 12, вокруг которой проходит кольцевая внешняя стенка 16. Портативность компрессора 10 обеспечивается, по меньшей мере частично, тем фактом, что корпус 10 действует не только для удерживания газовых компрессоров 28, но и для образования принимающего отсека для содержания газа, сжатого газовыми компрессорами. В отношении образования принимающего отсека корпус можно рассматривать как коллектор, поскольку он собирает сжатый воздух от каждого газового компрессора в своем полом внутреннем пространстве для выпуска через единственное выпускное отверстие в ходе использования переносного компрессора.
Корпус 12 имеет внутреннюю кольцевую цилиндрическую стенку 30, расположенную концентрически в пределах внешней стенки 16. Кольцевое пространство между двумя стенками формирует принимающий отсек, в котором расположены газовые компрессоры 28, проходя радиально между двумя кольцевыми стенками. В первом варианте множество газовых компрессоров включает шесть компрессоров, расположенных диаметрально противоположными парами и равномерно разнесенных вокруг центральной оси корпуса 12. Пространство в пределах внутренней стенки 30 образует отсек коленчатого вала для расположения компонентов системы привода компрессора. Внутренняя стенка 30 имеет круглые сквозные отверстия 32, каждое из которых принимает приводной конец 34 гильзы 36 цилиндра соответствующего газового компрессора 28. Клапанный конец 38 гильзы 36 цилиндра, противоположный приводному концу 34, вставлен в сквозное отверстие 40 во внешней стенке 16, соосное с соответствующим сквозным отверстием 32 во внутренней стенке 30.
На фиг.5 показан один из газовых компрессоров 28 в разобранном состоянии. Как и в случае с обычными поршневыми компрессорами, каждый газовый компрессор 28 имеет поршень 42, расположенный внутри гильзы 36 цилиндра и уплотненный относительно нее, для перемещения вдоль нее для сжатия содержащегося в нем газа. Шатун 44 имеет соединенный с поршнем конец 46, имеющий сквозное отверстие, выполненное в нем для взаимодействия с пальцем, проходящим диаметрально через поршень 42, для обеспечения шарнирного соединения между поршнем и шатуном 44 для поворотного движения в плоскости, параллельно крышкам 14, 18 корпуса. Шатун и соединения поршня этого типа известны как таковые специалистам в данной области техники. Приводной конец шатуна 44, противоположный соединенному с поршнем концу 46, приспособлен для поворотного движения в той же плоскости и соединения с коленчатым валом так, как описано здесь ниже. Головка 48 цилиндра приспособлена для установки крепежными средствами 49 на плоской части 50 внешней поверхности внешней кольцевой цилиндрической стенки 16. Головка 48 цилиндра действует для удерживания гильзы 36 цилиндра на месте внутри отверстия 40 внешней стенки 16, блокируя движение радиально наружу из него. Головка 48 цилиндра также имеет впускной клапан для управления подачей воздуха снаружи корпуса 12 в гильзу 36 цилиндра для сжатия поршнем 42. Эта конструкция и работа этого клапана описаны здесь ниже.
Кольцевые уплотнения (не показаны) расположены радиально между отверстиями в стенках корпуса и соответствующими концами гильзы 36 цилиндра для обеспечения уплотнения для того, чтобы газ, содержащийся в пределах принимающего отсека, образованного между стенками 16, 30 корпуса, не просачивался в отсек коленчатого вала в пределах внутренней стенки 30 или во внешнюю окружающую среду, окружающую корпус 12. Такие кольца доступны на рынке и известны специалистам в данной области техники.
На фиг.5 и 9 показан главный шатун 52, имеющий тело 54, от которого составляющая с ней единое целое шатунная часть 57 или шток проходит радиально к соединенному с поршнем концу 46, имеющему такую же конструкцию, как и «поршневые» концы шатунов 44, предназначенные для соединения с соответствующими поршнями. Тело 54 главного шатуна 52 обеспечивает точки крепления для других шатунов 44, так что соединение главного шатуна 52 с коленчатым валом 24 будет тем самым соединять все шатуны 44 с коленчатым валом для приведения в действие поршней 42. Приводной конец 56 каждого шатуна 44 действует как шпонка для вставки в соответствующий шпоночный паз тела 54. Шпонки и шпоночные пазы выполнены с гладкими закругленными поверхностями, допускающими поворот шатуна 44 относительно оси шпоночного паза. Как показано на фиг.9, тело 54 снабжено пятью шпоночными пазами в форме цилиндрических отверстий 58, перекрывающихся с периферией 60 в целом цилиндрического тела 54. В результате образуется ряд дугообразных выемок в периферийной стенке тела 54, каждая из которых проходит более чем на 180 градусов таким образом, что линейное расстояние между краями 62 выемки меньше, чем диаметр отверстия. Приводной конец 56 каждого шатуна является цилиндрическим и закругленным и может быть поднят или опущен в соответствующую выемку и посажен так, что он может вращаться в ней, но является слишком большим для вытягивания из выемки или шпоночного паза через устье, образованное проемом между краями 62. Шпоночные пазы проходят параллельно центральной оси тела 54, вдоль которой через тело 54 проходит центральное отверстие 63 перпендикулярно его параллельным верхней и нижней поверхностям. С округленным концом 56 каждого шатуна, вставленным в округленный шпоночный паз 58, открытый между его краями 62, шатун может поворачиваться вокруг его закругленного конца 56 в плоскости, перпендикулярной центральной оси тела 54 и центральному отверстию 63 в нем, причем поворот ограничивается в обоих направлениях контактом штока шатуна между его концами с соответствующим из краев 62. Когда проем между краями 62 имеет меньший диаметр, чем дугообразная выемка 58 и головка 56 шатуна, предотвращается извлечение шатуна из выемки или шпоночного паза в плоскости, в которой поворачивается шатун 44. Извлечение из шпоночного паза допускается только линейным перемещением шатуна параллельно центральной оси тела 54.
Этот главный шатун 52 обеспечивает необходимое шарнирное соединение с каждым шатуном 44 в относительно малом пространстве без использования небольших пальцев (таких, как в устройстве, подобном используемому для соединения шатунов и поршней), которые могут не обеспечивать адекватную прочность в точках крепления для исключения поломки и, в результате, отделения шатунов. Точка соединения каждого шатуна расположена между частями твердого материала значительной ширины или толщины, минимизирующей возможность неисправности. Этот главный шатун имеет конструкцию, которая обеспечивает простоту посредством исключения использования пальцев, втулок и/или подшипников для соединения с шатунами, будучи прочной и все же небольшой. Сопрягающиеся поверхности между шатунами 44 и главным шатуном 52 должны быть гладкими и предотвращающими вибрацию и износ. Для достижения пригодных характеристик в этих соединениях могут использоваться известные способы обработки материалов, такие как закалка и проковка. Предполагается, что соединительная конструкция, подобная конструкции между главным шатуном 52 и шатунами 44, может быть использована в соединении между шатунами 44 и поршнями 42 посредством перекрытия цилиндрического отверстия с поверхностью поршня, ближайшей к главному шатуну, с формированием дугообразного шпоночного паза, проходящего через поршень, в который круглый цилиндрический «поршневой» конец 46 шатуна можно вставить со скольжением перед установкой поршня внутрь гильзы цилиндра.
Главный шатун 52 установлен с возможностью поворота на пальце 64 кривошипа, который проходит через центральное отверстие 63, пропускающее главный шатун 52 с обеих его сторон для жесткого соединения с соответствующей щекой 66 кривошипа, от которой проходит соответствующую часть шейки 67 коленчатого вала. Щека 66 кривошипа имеет принимающее отверстие 68 для приема конца пальца 64 кривошипа, проходящего за главный шатун 52. Относительное вращение между щекой 66 кривошипа и пальцем 64 кривошипа, например, может быть предотвращено установочным винтом 70, как показано на фиг.6, или посредством формирования взаимодействующего пальца 64 кривошипа и принимающего отверстия 68, имеющего такие же прямые форму и размеры, как показано на фиг.5. Коленчатый вал 24, таким образом, сформирован шейкой 67 коленчатого вала, определяющей ось вращения и проходящей от корпуса 12 компрессора через каждую его крышку, пальцем 64 кривошипа, смещенным от или эксцентричным относительно шейки 67 коленчатого вала и оси вращения, и двумя щеками 66 кривошипа, соединяющими противоположные концы пальца 64 кривошипа с шейкой 67 коленчатого вала.
При применении электродвигателя 26, в рабочем положении соединенного с приводным концом 22 коленчатого вала 24, проходящего от корпуса 12 компрессора, как показано на фиг.3, вращение коленчатого вала 24 вызывает вращение главного шатуна 52 вокруг оси вращения коленчатого вала вследствие соединения главного шатуна с пальцем 64 кривошипа. Движение главного шатуна 52 по этой круговой траектории в пределах отсека коленчатого вала преобразует вращательное движение коленчатого вала 24 в линейное перемещение поршней 42 внутри гильз 26 цилиндров при помощи шатунов 44. Когда главный шатун 52 подходит к конкретному газовому компрессору 28 в ходе его вращения вокруг оси вращения коленчатого вала, поршень 42 этого газового компрессора 28 движется радиально наружу к внешней стенке 16 корпуса 12 до максимального смещения. Когда главный шатун 52 продолжает перемещаться и, таким образом, в конечном счете проходит газовый компрессор 28, поршень оттягивается радиально внутрь к внутренней стенке 30 корпуса 12. Эти перемещения внутрь и наружу поршня 42 соответствуют тактам сжатия и впуска компрессора соответственно.
Как упомянуто здесь выше, корпус 12 образует принимающий отсек между внутренней и внешней стенками 30, 16, таким образом содействуя компактности и портативности компрессора, дублируя функции корпуса, основания или опоры для удерживания цилиндров и коллектора для приема сжатого газа от всех цилиндров в пределах одной оболочки. Газовые компрессоры 28 имеют уникальные выпускные клапаны для использования преимущества этого устройства. В обычном компрессоре газовые компрессоры удерживаются на их собственной раме или корпусе, и сжатый газ направляется из цилиндров газовых компрессоров в принимающий резервуар вне корпуса через выпускной клапан в каждой головке цилиндра и коллектор, соединяющий выпускные клапаны и резервуар. В первом варианте внешний резервуар исключен, и сжатый газ из гильз 36 цилиндров выпускается прямо в принимающий отсек корпуса 12 уникальным устройством выпускного клапана.
Вместо выпуска сжатого газа известным способом через выпускной клапан в головке цилиндра 48 с тем, чтобы затем перенаправлять его назад в корпус 12 в принимающий отсек при помощи некоторого дополнительного коллектора или отдельных труб для коллектора цилиндров, выпускной клапан первого варианта расположен на гильзе 36 цилиндра в пределах принимающего отсека. На фиг.7 показан увеличенный вид гильзы 36 цилиндра вблизи его клапанного конца 38. Гильза 36 цилиндра имеет цилиндрическую часть 72 с постоянным наружным диаметром, которая затем расширяется наружу к оконечной части 74 большего диаметра к каждому из клапанного и приводного концов 38, 34 цилиндра. Оконечная часть 74, ближайшая к клапанному концу 38, содержит уникальный выпускной клапан. Каналы 76 этого выпускного клапана проходят радиально через стенку гильзы 36 цилиндра в оконечной части 74 и разнесены по ее окружности. По окружности оконечной части 74 расположена лента 78 из жидкого силиконового каучука для закрывания выпускных каналов 76. Лента 78 из жидкого силиконового каучука имеет заданные плотность, упругость и размер таким образом, что она стянута, плотно охватывая гильзу 36 цилиндра для герметического уплотнения выпускных каналов 76, когда компрессор 10 не работает, а также в ходе такта впуска газового компрессора 28. Лента 78 растягивается радиально наружу от гильзы 36 цилиндра, когда она подвергается воздействию более высокого давления изнутри гильзы 36 цилиндра через выпускные каналы 76 при такте сжатия газового компрессора 28, для открывания этих каналов 76 и выпуска сжатого газа изнутри гильзы 36 цилиндра в принимающий отсек корпуса. Лента 78 затем возвращается к ее первоначальному положению, закрывая выпускные каналы 76, когда давление в гильзе 36 щигиндра уменьшается в результате прохождения сжатого газа в принимающий отсек. Выпускные каналы 76 и лента 78 из жидкого силиконового каучука, таким образом, взаимодействуют с образованием выпускного клапана, приводимого в действие разностью давлений между внутреншш пространством гильзы цилиндра и принимающим отсеком, причем лента 78 расширяется вокруг гильзы цилиндра в открытое положение при такте сжатия и затем упруго возвращается в закрытое положение для обеспечения уплотнения между внутренним пространством гильзы цилиндра и принимающим отсеком во всех других случаях. Было обнаружено, что характеристики жидкого силиконового каучука таковы, что он обеспечивает в этом варианте применения простоту и долговечность, выдерживая тепло, которое в типичном случае связано со сжатием. Однако следует понимать, что для формирования ленты 78 выпускного клапана могут использоваться и другие эластичные материалы, обладающие подобными свойствами и поведением.
Поддающиеся растягиванию гибкие ленты имеют преимущество по сравнению с обычными металлическими пластинчатыми клапанами в том, что они не сохраняют тепло таким же образом вследствие значительно отличающихся свойств материала. Эти уникальные клапаны, таким образом, содействуют улучшению эффективности компрессора, поскольку меньше энергии, фактически используемой для открывания клапанов, теряется за счет создания отходящего тепла. Другими словами, большая доля подаваемой к клапану энергии фактически вносит вклад в его фактическое перемещение, чем в обычном устройстве пластинчатых клапанов, так что теряется меньше энергии сжатого воздуха, т.е. при использовании уникального клапана компрессора по настоящему изобретению производится меньше тепла, чем при использовании обычного пластинчатого клапана, имеющего такое же давление открытия.
Эластичные, поддающиеся растягиванию, гибкие ленты также имеют другие преимущества по сравнению с обычными пластинчатыми клапанами в том, что они не корродируют при воздействии влаги и не испытывают такую же усталость при изгибе, которая может приводить к неспособности пластинчатого клапана садиться должным образом на отверстие или защелкивать язычок. Использование жидкого силиконового каучука или подобного материала может, таким образом, увеличить долговечность компрессора и уменьшить потребность или частоту обслуживания, ремонта и капитального ремонта. Не только уникальная конструкция клапана компрессора уменьшает образование отходящего тепла, но и жидкий силиконовый каучук имеет относительно высокую термостойкость, что означает, что его свойства материала являются относительно устойчивыми в диапазонах температур, испытываемых в ходе типичного использования и хранения компрессора.
В первом варианте предприняты две предупредительные меры для обеспечения того, что лента 78 выпускного клапана не будет смещена аксиально вдоль гильзы 36 цилиндра, когда она растягивается вокруг гильзы при такте сжатия для открывания выпускных каналов 76. Во-первых, внешняя поверхность стенки гильзы 36 цилиндра имеет выемку 80, проходящую по окружности вокруг оконечной части 74 вблизи клапанного конца 38, фактически создавая кольцевые выступы 82 с обеих сторон от выемки 80. Выпускные каналы 76, проходящие через стенку гильзы 36 цилиндра, разнесены вдоль этой выемки, и поэтому лента 78 помещена в выемку, закрывая их. Кольцевые выступы 82 действуют для удерживания ленты 78 в выемке 80, при этом глубина выемки 80 такова, что лента полностью не выходит из нее при воздействии повышенных давлений, испытываемых при такте сжатия поршня. Во-вторых, отверстие 40 во внешней стенке 16 корпуса 12, в которое вставлен клапанный конец 38 и соответствующая оконечная часть 74 гильзы 36 цилиндра, имеет размер с диаметром, который немного больше, чем диаметр оконечной части 74, для создания кольцевого зазора между гильзой 36 цилиндра и внешней стенкой 16. Лента 78 может расширяться в этот кольцевое пространство при такте сжатия, но ее расширение ограничено контактом с внешней стенкой 16 на периферии отверстия 40. Это предотвращает расширение ленты 78, достаточное для скольжения поверх кольцевых выступов 82 оконечной части 74, и риск смещения из ее осевого положения закрывания каналов по гильзе 3 6 цилиндра.
В первом варианте используется такая же уникальная конструкция клапана для формирования впускного клапана в головке 48 цилиндра. Как показано на фиг.8А-8С, головка 48 цилиндра имеет закрывающую часть 84 в форме плоской пластины для установки вровень на соответствующую плоскую часть 50 внешней поверхности внешней стенки 16 корпуса. В углах закрывающей части 84 выполнены крепежные отверстия 86 для приема крепежных средств 49, которые при помощи резьбы соединяются с внешней стенкой 16. В закрывающей части 84 выполнена входная выемка 88, проходящая от ее внешней поверхности 90 и продолжающаяся через внутреннюю поверхность 92 закрывающей части, формируя цилиндрическую часть 94, проходящую в гильзу цилиндра, когда головка 48 цилиндра установлена на корпусе 12 компрессора. Внешняя сторона входного отверстия 88, то есть сторона, видимая снаружи корпуса компрессора с установленной на него головкой цилиндра, сформирована подобно воздухозаборнику реактивного двигателя, с изогнутым внешним краем 88А, формирующим воронкообразный раструб в направлении наружу от корпуса 12, подобно повышающей скорость трубке, и входным конусом или коническим центром 88В, окруженным скошенной поверхностью, концентрической с ним и суживающейся к ее концу в направлении наружу от корпуса 12. Профилированное впускное отверстие служит для ускорения проходящего через него потока воздуха для увеличения объема воздуха, поступающего в цилиндр. Эти поверхности входного отверстия отшлифованы до обеспечения очень гладкой поверхности. Цилиндрическая часть 94, проходящая перпендикулярно от внутренней поверхности 92 закрывающей части 84, имеет впускные каналы 96, проходящие радиально через ее стенку и разнесенные по ее окружности, создавая проходы между входным отверстием 88 и внутренним пространством гильзы 36 цилиндра, когда головка 48 цилиндра установлена. Кольцевой выступ 98 проходит радиально наружу по окружности цилиндрической части 94 на его конце, противоположном закрывающей части 84, таким образом создавая паз 100 между кольцевым выступом 98 и внутренней поверхностью 92 для удерживания другой эластичной ленты 78. Эластичная лента 78 действует подобно выпускному клапану, за исключением того, что она действует, допуская поступление несжатого газа в гильзу 36 цилиндра для сжатия в нем поршнем 42.
В ходе такта впуска, когда поршень 42 задвигается радиально внутрь к внутренней стенке 30 корпуса 12 под действием соответствующего шатуна 44 в полностью задвинутое положение, ближайшее к отсеку коленчатого вала и расположенным в нем компонентам системы привода, давление внутри гильзы 36 цилиндра уменьшается. Так как давление вне корпуса 12 превышает это сниженное давление внутри гильзы 36 цилиндра, оно действует для расширения ленты 78 вокруг цилиндрической части 94 головки 48 цилиндра, таким образом раскрывая впускные каналы 96 и допуская затекание газа снаружи корпуса 12 компрессора в гильзу 36 цилиндра для сжатия поршнем 42 при такте сжатия. Когда газ входит в гильзу 36 цилиндра, перепад давлений между окружающей средой и внутренним пространством гильзы цилиндра уменьшается, вызывая упругое возвращение эластичной ленты 78 из ее выдвинутого открытого положения в ее закрытое положение закрывания впускных каналов 96. При такте сжатия, когда поршень перемещается к полностью выдвинутому положению, наиболее удаленному от отсека коленчатого вала, наращивание давления внутри гильзы 36 цилиндра, таким образом, действует не только для растяжения ленты выпускного клапана, для открывания впускных каналов, но также и для удерживания ленты впускного клапана в закупоривающем состоянии на впускных каналах. Другими словами, увеличенное давление внутри гильзы цилиндра каждого газового компрессора содействует расширению выпускной ленты, но противодействует расширению впускной ленты. Вновь характеристики лент тщательно подобраны для обеспечения необходимой работы при желательных уровнях давления компрессора.
Как показано на фиг.4 и 5, предусмотрены газовые проходы 102, проходящие изнутри принимающего отсека между внутренней и внешней стенками 30, 16 корпуса 12 через круглую крышку 18, для сообщения с рядом компонентов, удерживаемых на внешней поверхности корпуса. Как показано на фиг.2, эти компоненты могут включать охватываемые и охватывающие соединительные патрубки 104, 105 для соединения выпускных линий или шлангов подачи воздуха, имеющих охватываемые или охватывающие соединители, манометр 106 для текущего контроля давления внутри принимающего отсека или коллектора и клапана 108 сброса давления для сброса вручную давления сжатого газа в принимающем отсеке. Следует понимать, что компрессор по настоящему изобретению может быть оборудован другими компонентами, используемыми с обычными компрессорами. Например, может быть установлено и подключено реле давления между батареей и электродвигателем известным образом для включения и выключения электродвигателя в ответ на давление, измеренное в пределах принимающего отсека или коллектора, для включения, когда дополнительный сжатый воздух необходим, и выключения, когда давление достигает определенного значения. Реле давления может быть регулируемым с целью обеспечения возможности регулирования этой величины для регулирования давления выпускаемого воздуха для конкретного варианта применения. Съемные и круглые крышки 14, 18 могут иметь охлаждающие ребра 110 для содействия рассеиванию тепла, произведенного в ходе сжатия. На фиг.3 показан компрессор, соединенный с электродвигателем 26 постоянного тока па приводном конце 22 коленчатого вала 24, причем электродвигатель постоянного тока питается от схематически показанного батарейного источника 112 питания, который может быть подзаряжаемым. В первом варианте электродвигатель 26 расположен под углом приблизительно 30 градусов для уменьшения высоты, на которую электродвигатель проходит от круглой крышки 18, таким образом требуя трансмиссии 114 для передачи мощности от двигателя коленчатому валу. Следует понимать, что электродвигатель может быть установлен с разными ориентациями. В первом варианте коленчатый вал проходит наружу от корпуса через каждую крышку таким образом, что источник привода может быть соединен с одним концом, а второй компрессор может быть соединен с другим концом для приведения в действие двух или больше компрессоров одним источником привода. Следует понимать, что компрессор все же может работать только с одним концом коленчатого вала, проходящим наружу от корпуса для соединения с источником привода.
Приводимый электродвигателем 26 коленчатый вал 24 приводит главный шатун 52 в движение вокруг оси вращения коленчатого вала при помощи пальца 64 кривошипа. Это вращательное движение преобразуется в линейное перемещение поршней 42 внутри гильз 36 цилиндра посредством шатунов 44 (включая шатунную часть, проходящую от главного шатуна, или главный шатун). В результате этого газовые компрессоры 28 начинают свои соответствующие такты сжатия последовательным образом вокруг оси вращения, выпуская сжатый газ в принимающий отсек один за другим, эффективно обеспечивая почти непрерывную подачу сжатого газа для выпуска из компрессора 10. Тем же последовательным образом начинаются такты впуска газовых компрессоров 28 один за другим последовательно вокруг компрессора, таким образом эффективно обеспечивая почти непрерывный впуск газа снаружи корпуса компрессора для предотвращения опорожнения принимающего отсека. Компрессор первого варианта является компрессором одноступенчатого типа, в результате чего воздух, сжатый внутри каждой гильзы цилиндра, выпускается прямо в принимающий отсек, а не в другую гильзу цилиндра для дальнейшего сжатия.
С шестью радиально расположенными газовыми компрессорами, разнесенными вокруг оси ведущего вала, когда поршень одного газового компрессора заканчивает свой такт сжатия, достигая полностью выдвшгутого положения, поршень диаметрально противоположного газового компрессора заканчивает свой такт впуска, при этом его поршень достигает полностью задвинутого положения. В этот момент два из четырех остающихся газовых компрессоров находятся в своих тактах сжатия, при этом их поршни перемещаются к их полностью выдвинутому положению, и другие два газовых компрессора находятся в своих тактах впуска, при этом их поршни перемещаются к полностью задвинутому положению. Равномерное разнесение газовых компрессоров вокруг оси ведущего вала обеспечивает то, что моменты времени между завершением одного такта сжатия и следующего последовательны при постоянной угловой скорости ведущего вала.
Как показано на фиг.4-6, каждая из щек 66 кривошипа проходит за шейку 67 коленчатого вала для формирования составляющего единое целое противовеса 116 в форме полукруглого выступа, диаметрально противоположного главному шатуну 52 относительно оси вращения коленчатого вала. Противовесы содействуют минимизации вибрации компрессора 10, вызванной эксцентриковым вращением и возвратно-поступательным движением в ходе работы. Противовесы могут быть снабжены расположенными на них закрываемыми контейнерами 118 для содержания добавляющего вес материала с тем, чтобы обеспечивать динамическую балансировку посредством добавления или удаления такого материала для регулирования полного веса противовесов. Доступ к таким контейнерам обеспечивается при помощи съемной крышки 14.
Компрессор не смазывается маслом, а вместо этого включает проходящее по окружности каждого поршня 42 кольцо 120 из Тефлона™ или другого пригодного материала с низким коэффициентом трения для уменьшения трения между гильзой 36 цилиндра и поршнем. Поршневые кольца используются известным способом для обеспечения уплотнения между поршнями и гильзами цилиндра для предотвращения утечки воздуха из газовых компрессоров в отсек коленчатого вала.
Рабочий прототип первого варианта был изготовлен и соединен с электродвигателем от бесшнуровой пилы на 28 В, питаемой литий-ионной батареей на 28 В, специально изготовленными на заказ карданной передачей 1:1 и корпусом. Скомбинированные компоненты весят 12 фунтов или меньше в зависимости от использованных материалов, и этот компрессор-прототип имеет 7 дюймов в диаметре и 2,5 дюйма в толщину. С установленным электродвигателем его габаритные размеры находились в пределах объема 4×7×14 дюймов. 28-вольтовый электродвигатель постоянного тока прототипа развивает вращающий момент 465 дм/фунт при 4200 об/мин, и шесть поршней имели диаметр 1 дюйм с ходом 1-1/4 дюйма. Расчетный расход для опытного компрессора первого варианта составляет 7 кубических футов в минуту при выпуске с 70 фунтами на квадратный дюйм. Другая конфигурация имеет электродвигатель, расположенный непосредственно на верхней части компрессора, с получением прямой передачи в отличие от побочной передачи.
Компрессор первого варианта может быть выполнен как часть компактной системы, которая может быть легко перенесена пользователем для запитывания любого количества пневматических инструментов без какого-либо ограничения перемещения, вызываемого шнурами питания или воздушными шлангами. Такая система может включать:
Рюкзак - легко переносимую емкость, предназначенную для переноски на спине оператора. Емкость может иметь регулируемые подбитые полосы, ручку для переноски, карманы для принадлежностей, сцепные средства и петли для переноски подсоединения инструментов и вентиляционные отверстия для впуска охлаждающего воздуха и приточного воздуха.
Шасси - легкий установочный механизм, на котором устанавливают электродвигатель компрессора и приборы, и, в свою очередь, все шасси помещается в рюкзак.
Корпус компрессора - корпус компрессора представляет собой цельный блок, содержащий картер (отсек коленчатого вала), коленчатый вал, шатуны, поршни, гильзы цилиндра, головки цилиндра и выпускной коллектор для выпускаемого воздуха (круглую крышку, имеющую по меньшей мере один проходящий через нее проход или канал, каждый снабженный соединительным патрубком). Компрессор представляет собой одноступенчатую радиальную конструкцию с воздушным охлаждением и с цилиндрами, противоположными друг другу в уравновешенной противоположной конфигурации. Два корпуса компрессоров могут быть скреплены болтами в спаренной конфигурации и приводиться через гибкое соединение для вариантов применения, которые требуют увеличенных объемов воздуха.
Электродвигатель - электродвигатель постоянного тока, осуществляющий привод компрессора непосредственно или опосредованно через коробку (коробки) передач и установленный на шасси с виброизоляторами.
Блок батарей - батарея (батареи) постоянного тока, помещенная(ые) в адаптер, который установлен на шасси. Батареи могут извлекаться для внешней подзарядки.
Реле давления - электрическое реле давления воздуха, установленное на шасси для управления давлением выпускаемого воздуха для данного применения и являющееся регулируемым.
Выключатель питания - электрический выключатель, расположенный снаружи на рюкзаке, для изолирования батарей от электродвигателя и предотвращения случайной работы. При включении выключателя питания реле давления включает электродвигатель, что необходимо для поддержания давления выпускаемого воздуха.
Клапан сброса давления - ручной клапан, расположенный снаружи на рюкзаке, для сброса давления в компрессоре для обслуживания или транспортировки.
Манометр - указатель давления, установленный на выпускном коллекторе компрессора для указания фактического рабочего давления, а также для калибровки реле давления.
Разъем быстрого отключения - стандартный разъем быстрого отключения пневматического инструмента, установленный снаружи на рюкзаке, для соединения со шлангом пневматического инструмента.
Эффективность компрессора первого варианта такова, что достаточные количества сжатого воздуха производятся так быстро, что нет потребности в отдельном объемном резервуаре (баке). По требованию производится достаточно сжатого воздуха для работы большинства типичных ручных пневматических инструментов. Так как этот компрессор настолько эффективен, то можно приводить его в действие при помощи запитываемого батареей электродвигателя и достигать той же производительности, которую можно было бы ожидать от запитываемого через сетевой шнур компрессора, поэтому при необходимости возможно комбинировать батарею, электродвигатель и компрессор, разместить их вместе в пригодную для носки упаковку, позволяющую человеку свободно передвигаться, имея под рукой достаточно сжатого воздуха для работы любого пневматического инструмента, который обычно приводился бы в действие только стационарным компрессором через длинный шланг.
На фиг.10-12 показан второй вариант переносного компрессора 200, который подобен первому варианту переносного компрессора тем, что он имеет шесть гильз 36 цилиндра в радиальном расположении и похожую систему привода, имеющую электродвигатель 26, вызывающий вращение главного шатуна 52 через кривошип для осуществления последовательных тактов сжатия поршней 42 внутри гильз цилиндров для выпуска сжатого газа в общий приемник. Однако компрессор 200 второго варианта отличается от компрессора первого варианта рядом позиций.
Как показало на фиг.10 и 11, компрессор 200 второго варианта не имеет унитарного корпуса, но вместо этого включает в себя два отдельных корпуса. Корпус-приемник 202 образует коллектор, в который выпускается сжатый газ из гильз 36 цилиндра, и образован нижней половиной 203 и верхней половиной 204, которые сопрягаются друг с другом и с расположенными между ними гильзами 36 цилиндров. При его сопряженных друг с другом половинах корпус-приемник 202 имеет кольцевую форму, образуя центральное отверстие 206. Корпус 208 кривошипа расположен в пределах центрального отверстия 206 корпуса-приемника 202 и подобным же образом имеет кольцевую форму, образующую центральное отверстие, в пределах которого расположены тело главного шатуна 52 и палец кривошипа. Гильзы 36 цилиндров вставлены в отверстия 210, проходящие радиально через кольцевой корпус 208 кривошипа от его центрального отверстия к окружающему корпусу-приемнику 202. Гильзы 36 цилиндра уплотнены относительно корпуса 208 кривошипа в этих отверстиях и проходят радиально наружу от корпуса 208 кривошипа в окружающий корпус-приемник 202.
В отличие от первого варианта гильзы 36 цилиндра компрессора 200 второго варианта не расширяются наружу с увеличением диаметра на противоположных концах цилиндрической части 72. Вместо этого каждая гильза 36 цилиндра имеет резьбовую часть 212, проходящую от ее приводного конца 34 вблизи центрального отверстия корпуса 208 кривошипа, так что она с уплотнением сопрягается с соответствующей резьбой, выполненной в соответствующем отверстии 210 в корпусе 208 кривошипа. Как показано на фиг.18 и 19, гильза 36 цилиндра также не расширяется наружу к клапанному концу 38, противоположному приводному концу 34, но имеет пару кольцевых выступов 82, расположенных на противоположных сторонах выемки 80 в его внешней поверхности. Один из этих кольцевых выступов 82, наиболее удаленный от приводного конца 34 гильзы цилиндра, образует ее клапанный конец 38, который в компрессоре второго варианта закрыт. В выемке 80, образованной между кольцевыми выступами 82, множество выпускных каналов 76, разнесенных вокруг центральной продольной оси цилиндра, проходят радиально через гильзу 36 цилиндра для сообщения ее полого внутреннего пространства или цилиндрического отверстия с внешним пространством. Эластичная лента 78 из гибкого материала натянута вокруг гильзы 36 цилиндра в пределах кольцевой выемки 80 для взаимодействия с выпускными каналами 76 таким же образом, как в первом варианте, с образованием выпускного клапана.
В компрессоре 200 второго варианта кольцевая выемка 80 выпускного клапана имеет конусную V-образную форму, сужающуюся внутрь от внешних радиально краев кольцевых выступов 82 к полому внутреннему пространству гильзы 36 цилиндра, как лучше показано на фиг.19. Как показано на фиг.20А, гибкая эластичная лента 78 также сужается от максимальной ширины на своей внешней поверхности 78а до минимальной ширины на своей внутренней поверхности 78b. Кольцевая выемка 80 и эластичная гибкая лента 78 сужаются под одинаковым углом для оптимальной посадки и плотного уплотнения, когда лента не растягивается радиально наружу под действием силы сжатого воздуха, вытесняемого с противодействием ей из внутреннего пространства гильзы 36 цилиндра через выпускные каналы 76.
На фиг.10 показан компрессор 200 второго варианта без верхней половины 204 его корпуса-приемника 202 для того, чтобы проиллюстрировать сопрягающуюся сторону или поверхность 214 нижней половины 203 корпуса-приемника, которая показана отдельно на фиг.13. Ряд крепежных отверстий 216 проходят в нижнюю половину 203 от сопрягаемой поверхности 214 и разнесены по ней вблизи внешней периферии 218 нижней половины. Радиально внутрь от внешней периферии 218 и примыкающих к ней крепежных отверстий 216 отнесен внешний уплотнительный паз 220, проходящий полностью вокруг центрального отверстия 206 корпуса-приемника 202, в котором расположено кольцевое уплотнение для создания уплотнения относительно сопрягаемой поверхности верхней половины 204, когда две половины корпуса-приемника совмещены друг с другом.
Радиально изнутри от внешнего уплотнения 220 сразу за ним расположен паз 222, утопленный в нижнюю половину 203 корпуса-приемника от ее сопрягаемой поверхности, также проходящий полностью вокруг центрального отверстия 206. В отличие от круглого центрального отверстия 206, вокруг которого он проходит, паз 222 имеет продольную траекторию, проходящую вокруг центрального отверстия 206, на которой внешний край 222а паза очерчивает шестиугольную форму, образующую закругленные углы 222b и шесть прямых сегментов 222с паза, причем каждый прямой сегмент проходит перпендикулярно продольной оси соответствующей из гильз цилиндра. В серединах этих шести линейных сегментов 223 расположены углубленные части 224 паза 222, которые углублены далее вниз в нижнюю половину 203 от сопрягаемой поверхности 214, чем остальная часть паза 222. Паз 222 имеет достаточную ширину в каждой из этих углубленных частей 224 для приема между ее сторонами двух кольцевых выступов 82 на клапанном конце 38 каждой гильзы 36 цилиндра, формирующем седло 80 клапана, которое помещает в себя эластичную ленту выпускного клапана. Паз 222 имеет меньшую ширину между углубленными частями 224, так что кольцевые выступы 82 будут лишь посажены должным образом в пределах углубленных частей 224. Каждая углубленная часть 224 паза 222 является дугообразной в вертикальной плоскости вдоль продольной траектории паза вокруг центрального отверстия 206 для формирования округленной люльки или гнезда, в которое могут быть посажены кольцевые выступы 82 гильзы 36 цилиндра, проходящие радиально наружу от ее цилиндрической части 72. Внутренняя часть 226 сопрягающейся поверхности нижней половины 214 радиально внутрь от паза 222 в каждой из его углубленных частей 224 подобным образом дугообразно углублена, хотя и с меньшим диаметром в вертикальной плоскости, для создания гнезда или люльки для цилиндрической части 72 соответствующей гильзы 36 цилиндра, проходящей от ее фланцевого клапанного конца 38 в центральное отверстие 206 корпуса-приемника 202. Одно такое гнездо или люлька для удерживания цилиндрической части соответствующей гильзы цилиндра показано ссылочной позицией 227 на фиг.13.
Непосредственно изнутри от паза 222 и концентрически относительно центрального отверстия 206, паза 222, внешнего уплотнительного паза 220 и внешней периферии 218 расположен внутренний уплотнительный паз 228, проходящий полностью вокруг центрального отверстия 206 во внутреннем пространстве 226 сопрягаемой поверхности 214. Между гильзами 36 цилиндра расположен внутренний уплотнительный паз 228 радиально снаружи относительно его положения в дугообразных выемках во внутренней части 226 сопрягаемой поверхности 214, в который паз 228 утоплен вниз ниже цилиндров для формирования гнезда или люльки 227. Вокруг центрального отверстия 206 в этих более наружно расположенных частях 230 внутреннего уплотнительного паза 228 разнесен второй набор крепежных отверстий 232, расположенных между этими наружными частями 230 и внутренней периферией 234 нижней половины 203 корпуса-приемника и проходящих в нижнюю половину от внутренней части 226 сопрягаемой поверхности 214.
На фиг.14 показана верхняя половина 204 корпуса-приемника 202 отдельно перед сборкой с нижней половиной 203. За исключением уплотнительных пазов, верхняя половина 204 приемника имеет по существу такую же конструкцию, как и нижняя половина. Верхняя половина 204 имеет сопрягающуюся поверхность 214', разделенную на внутреннюю и внешнюю части 226' и 236' пазом 222', проходящим концентрически вокруг центрального отверстия 206, в целом шестиугольной формы с закругленными углами. Паз 222' имеет дугообразно утопленные части 224', расположенные в центральном положении на прямых сегментах паза, расположенных между его закругленными углами, для совмещения с утопленными частями 224 нижней половины 203. Когда две половины корпуса-приемника 202 соединены поверхность к поверхности друг с другом, внешние части 236, 236' сопрягаемых поверхностей 214, 214' уплотняются относительно друг друга залитым на место уплотнителем, расположенным внутри внешнего уплотнительного паза 220, и внутренние части 226, 226' уплотняются относительно друг друга между гильзами 26 цилиндра во внешних частях 230 внутреннего уплотнительного паза 228 расположенным в нем и залитым на место уплотнителем. Уплотнитель, расположенный во внутреннем уплотнительном пазу 228 нижней половины 203 корпуса-приемника 202, также действует для уплотнения нижней половины 203 относительно каждой из гильз 36 цилиндра посредством сцепления уплотнителя вдоль каждого из гнезд или люлек 227 с нижней половиной цилиндрической части 72 соответствующей гильзы 36 цилиндра.
Когда предусмотрено уплотнение между двумя половинами корпуса-приемника и между нижней половиной 203 и гильзами 36 цилиндра в уплотнительных пазах нижней половины 203, требуется только обеспечить уплотнение между верхней половиной 204 и гильзами 36 цилиндра. Шесть уплотнительных пазов 238 для цилиндров выполнены в верхней половине 204 корпуса-приемника 202, каждый из которых проходит по соответствующему из гнезд 227', сформированных вертикально расположенной дугообразной выемкой во внутренней части 226' сопрягаемой поверхности 214'. Каждый уплотнительный паз 238 для цилиндра проходит каждым из своих концов немного за край 240, образованный между дугообразным гнездом или люлькой 227', и соседним плоским сегментом внутренней части 226' сопрягаемой поверхности 214', для обеспечения того, что, когда половины собраны с гильзами 36 цилиндра между ними, не будет никаких промежутков между корпусом-приемником 202 и цилиндрами в гнездах или люльках 217, 217' для цилиндров. Залитый на место уплотнитель находится в каждом пазу 238 уплотнения цилиндров.
Для сборки компрессора 200 второго варианта гильзы 36 цилиндров ввинчивают в резьбовые отверстия, предусмотренные во внешней периферии корпуса 208 кривошипа, как показано на фиг.10. Поршни устанавливают внутрь гильз цилиндров с их соответствующими прикрепленными шатунами, и ведомые шатуны 44 соединяют с главным шатуном 52. Ведомые шатуны представляют собой те, которые не выполнены за одно с телом 54 главного шатуна, а вместо этого шарнирно соединены с ним, как описано для компрессора первого варианта, а шток или вал 57, составляющий единое целое с телом 54, является частью единственного остающегося шатуна. Круглую дискообразную крышку 242, имеющую наружный диаметр, приблизительно равный диаметру тела 54 главного шатуна 52, располагают на нем и закрепляют на месте головкой пальца 64 кривошипа, проходящим вниз через него, на котором с возможностью вращения установлен главный шатун 52. Под телом 54 главного шатуна проходящий через него палец кривошипа прикреплен к щеке 66 кривошипа и составляющему единое целое противовесу 116, который, в свою очередь, имеет шейку 67 кривошипа, соединенную с ведущим валом электродвигателя 26, который во втором варианте является дисковым электродвигателем или электродвигателем с большим пусковым моментом, прикрепленным к основанию корпуса 208 кривошипа, для содействия минимизации размеров компрессора 200.
С собранными корпусом 208 кривошипа, газовыми компрессорами и системой привода, корпус 208 кривошипа и прикрепленный электродвигатель 26 опускают в центральное отверстие 206 с помещением цилиндрических частей 72 гильз 36 цилиндра в гнезда 227, образованные дугообразными выемками во внутренней части 226 сопрягающейся поверхности 214 и помещением кольцевых выступов 82 гильз 36 цилиндра в углубленные части 224 паза 222. Эта частичная сборка лучше показана на фиг.10, где еще должна быть установлена верхняя половина 204 корпуса-приемника. Для завершения сборки верхнюю половину 204 опускают на нижнюю половину 203, при в целом шестиугольной форме внешних периферийных стенок 218, 218' этих двух половин 203, 204, что позволяет легко визуально выравнивать их для расположения люлек 227, 227' цилиндров противоположных половин с совмещением выше и ниже гильз 36 цилиндра. Крепежные отверстия 216', 232' верхней половины 204 корпуса-приемника 202 представляют собой сквозные отверстия, в то время как крепежные отверстия 216, 232 нижней половины 203 являются резьбовыми глухими отверстиями. Крепежные отверстия 216', 232' верхней половины выравнивают с крепежными отверстиями 216, 232 нижней половины таким образом, что резьбовые крепежные средства 244 могут проходить в нижнюю половину 203 и прикрепляться к ней для сжатия вместе двух половин корпуса-приемника с гильзами 36 цилиндра между ними.
Как показано на фиг.11А и 11В, с этими двумя половинами 203, 204 корпуса-приемника 202, имеющими в целом одинаковую конструкцию, пазы 222, 222' двух половин выполнены в зеркальном отображении относительно поверхностей сопряжения половин для формирования замкнутого канала 246, проходящего полностью вокруг центрального отверстия 206, при этом в нем расположен клапанный конец 38 каждой гильзы 36 цилиндра. Уплотнитель, расположенный во внешнем уплотнительном пазу 220 нижней половины 203, создает непроницаемое для воздуха уплотнение между внешними частями 236, 236' сопрягаемых поверхностей 214, 214' вокруг всего канала 246 по внешней его стороне. Уплотнитель, расположенный во внутреннем уплотнительном пазу 228 нижней половины 203, создает уплотнение между этими двумя половинами вдоль выступающих наружу частей 230 внутреннего уплотнительного паза между гильзами 36 цилиндра, а также между нижней половиной и каждой гильзой 36 цилиндра вдоль дугообразных выемок во внутренней части 226 сопрягающейся поверхности, формирующей люльки 227 для цилиндров. Уплотнитель, расположенный в уплотнительных пазах 238 для цилиндров верхней половины 204, завершает уплотнение канала 246 посредством создания непроницаемого для воздуха уплотнения между верхней половиной 204 и каждой из гильз 36 цилиндра.
Канал 246, таким образом, формирует приемник, или накопитель, или коллектор, который проходит вокруг каждой и всех гильз 36 цилиндров для плотного охвата их клапанных концов 38, которые включают выпускные клапаны, сформированные на каждом цилиндре выпускными каналами 76, проходящими радиально через гильзу 36 цилиндра между ее кольцевыми выступами 82, и эластичной лентой 78, проходящей вокруг гильзы 36 цилиндра между кольцевыми выступами 82. В трех из закругленных углов 222b паза 222 в нижней половине 203 выполнены газовые проходы 102, проходящие через нижнюю половину 203 параллельно оси, вокруг которой проходит кольцевой корпус-приемник 102. Отверстия, образующие эти проходы, проходят через внешнюю поверхность 248 нижней половины 203, противоположной ее сопрягающейся поверхности 214. Как и в компрессоре первого варианта, эти проходы имеют резьбу для обеспечения герметичного соединения с соединительными патрубками, манометром, клапаном сброса давления или реле давления.
По сравнению с компрессором первого варианта, корпус-приемник 102 обеспечивает значительно меньший коллектор или приемник для сбора сжатого воздуха от каждого из цилиндров для выпуска через общий выход, такой как охватываемый или охватывающий соединительный патрубок, соединенный с соответствующим из газовых проходов 102 для соединения со шлангом подачи воздуха, приспособленным для соединения с пневматическим инструментом. Благодаря образованию канала относительно малого поперечного сечения, окружающего выпускной клапан на каждой гильзе цилиндра, но не занимающего дополнительного пространства гильзы цилиндра, объем пространства для приема сжатого газа уменьшен. Сдерживание объема приемника на минимальном уровне желательно, поскольку это больше соответствует ситуации подачи воздуха по требованию, когда компрессор больше работает при фактической потребности или необходимости в сжатом воздухе, и меньше для наполнения резервуара сжатого воздуха. Наличие шести цилиндров, разнесенных вокруг оси ведущего вала с такой радиальной ориентацией, что поршни последовательно достигают своего максимального смешения для завершения их ходов сжатия один за другим вокруг компрессора в быстрой последовательности, дает достаточно сжатого воздуха для работы обычных пневматических инструментов непрерывно без наружной воздушной емкости и с минимальной вибрацией.
Как показано на фиг.15-18, компрессор 200 второго варианта имеет иное устройство впуска, чем компрессор первого варианта. Вместо наличия впускных клапанов, предусмотренных в головках цилиндра, герметично установленных на клапанных концах гильз цилиндров, второй вариант имеет впускные клапаны, сформированные на поршнях 42. Два впускных канала 250 проходят аксиально через поршень 42 на противоположных сторонах центральной перемычки 252, проходящей диаметрально поперек круглой цилиндрической кольцевой стенки 253, образующей периферию поршня 42. Каждый впускной канал имеет несколько полукруглую форму сечения с диаметром, который немного меньше диаметра поршня, для того чтобы занимать существенную часть площади поперечного сечения поршня, оставляя открытой центральную перемычку между этими двумя каналами. Поверхность 254 поршня, противоположная его концу, из которого выступает шатун 44 для соединения с главным шатуном 52, образованная соответствующими концами кольцевой стенки 253 и центральной перемычки 252, окружает каждый из впускных каналов 250. Паз 256 для кольцевого уплотнения в поверхности 254 поршня 42 проходит вокруг обоих из впускных каналов 250 для приема обычного кольцевого уплотнения с обеспечением надлежащего уплотнения впускных каналов 250, когда они закрыты. Откидная створка 258 из гибкого эластичного материала, такого как жидкий силиконовый каучук, отформована с образованием круглого диска 260, имеющего три цилиндрических выступа 262 равной длины, разнесенных по сформированной на поверхности диска линейной полосе 263 и проходящих диаметрально поперек нее, отступая от полосы перпендикулярно от поверхности диска. На противоположных сторонах линейной полосы 263 две тонких металлических пластины 264 связаны с поверхностью откидного диска 260, на котором сформирована полоса. Каждая пластина 264 имеет форму, подобную соответствующей части откидного диска 260, с которой она связана, так что дугообразный край пластины находится по существу заподлицо с периферией откидного диска 260. Выступы 262 имеют достаточную длину, чтобы, отступая от полосы 263, входить в зацепление с тремя соответствующими глухими отверстиями 266, проходящими в центральную перемычку 252 поршня 42 от его поверхности 254 в положениях, разнесенных по диаметральной перемычке 252 с таким же центр к центру разнесением, как и выступы.
Линейная полоса 263 и диаметрально проходящая часть диска 260 гибкой откидной створки 258, вдоль которой проходит полоса 263, образуют зафиксированную часть 268 откидной створки 258, удерживаемую в целом в зафиксированном положении относительно поверхности 254 поршня посредством зацепления выступов 262 и глухих отверстий 266. Остальная часть диска 260 на каждой стороне от этой зафиксированной части образует подвижную часть 270 диска 260, проходящую в боковом направлении от нее и подвижную относительно зафиксированной части подобно шарнирному движению в результате изгибания гибкого диска 260 по границе между зафиксированной и подвижными частями, другими словами, вдоль края 272 между линейной полосой 263 и поверхностью диска, на которой сформирована полоса. С выступами 262, вставленными в глухие отверстия 266, подвижные части 270 подвижны относительно зафиксированной части 268 из закрытого положения, в котором они находятся в одной плоскости, другими словами, в котором совместно с зафиксированной частью 268 они формируют плоский диск 260, в открытое положение, в котором каждая из них выступает из плоскости зафиксированной части 263 от поверхности 254 поршня. В закрытом положении пластина 264, прикрепленная к каждой подвижной части 270 диска, лежит вровень с кольцевым уплотнением 256а, расположенным в пазу 256 для кольцевого уплотнения вдоль дугообразной части соответствующего несколько полукруглого канала 250 для его накрывания или закрывания. В открытом положении пластина 264 по меньшей мере частично поднята от этого контакта вровень с уплотнителем 256а для открывания или незакрывания канала для того, чтобы дать пройти через него воздушному потоку.
Как лучше показано на фиг.15а, линейная полоса 263 является ступенчатой на каждом конце от центральной части 263а, от которой отходят выступы 262, до более короткой оконечной части 263b меньшей толщины, равной толщине каждой металлической пластины 264. С откидной створкой на месте для использования центральная часть 263а будет посажена вровень с поверхностью центральной перемычки 252 поршня по ее полной длине от внутреннего периметра кольцевого паза 256 для кольцевого уплотнения на одном конце центральной перемычки 252 до диаметрально противоположной точки на внутреннем периметре паза 256 для кольцевого уплотнения. Разность в толщине между центральной частью 263а полосы 263 и оконечной частью 263b равна расстоянию, на которое кольцевое уплотнение 256а, вставленное, в паз 256 для кольцевого уплотнения, выступает от поверхности 254 поршня в перпендикулярном к ней направлении. Подобно металлическим пластинам 264, когда откидная створка закрыта поверх каналов, оконечные части 263b полосы, таким образом, лежат вровень с поверхностью кольцевого уплотнения 256а, выступающего немного за поверхность 254 поршня из расположенного в ней паза 256 для кольцевого уплотнения. Перекрывая полную длину центральной перемычки 252, концы центральной части 263а полосы 263 примыкают к внутренней периферии кольцевого уплотнения 256а. Ступенчатые концы полосы 263, таким образом, создают уплотнение по кольцевому уплотнению 256а, выступающему изнутри кольцевого паза 256 для кольцевого уплотнения между двумя пластинами, для завершения кольцевого уплотнения вокруг поверхности поршня, когда подвижные части откидной створки находятся в закрытом положении для уплотнения обоих каналов 250. В открытом положении эти ступенчатые концы полосы 263 остаются в контакте с кольцевым уплотнением благодаря фиксированному зацеплению между составляющими единое целое с ней выступами 262 и поршнем, но металлические пластины 264 поднимаются от кольцевого уплотнения, позволяя воздуху проходить через впускные каналы.
В показанном варианте диск 260, полоса 263 и выступы 262 составляют единый элемент, который может быть отлит на место на поршне. Например, два временных удлиненных линейных барьера могут быть помещены вдоль центральной перемычки 252 поршня на противоположных ее сторонах, каждый из которых равен по высоте кольцевому уплотнению 256а, расположенному в пазу 256 для кольцевого уплотнения, для формирования параллельных хорд окружности, образованной кольцевым уплотнением. Каждая металлическая пластина 264 тогда может быть установлена поверх барьера и дугообразной части кольцевого уплотнения на соответствующей стороне центральной перемычки. С поршнем, имеющим кольцевое уплотнение, и пластинами, расположенными так в пределах формы, жидкий силиконовый каучук может затем отливаться или нагнетаться в форму поверх поршня и лежащих на нем пластин. Жидкий силиконовый каучук, входящий в область между барьерами вдоль центральной перемычки 252, формирует полосу 263, причем барьеры предотвращают протекание за них под пластины и в каналы. Жидкий силиконовый каучук, текущий из этой области между барьерами вниз далее в глухие отверстия 266 в центральной перемычке 525, формирует выступы, причем каждое отверстие имеет резьбу, в результате чего, когда жидкий силиконовый каучук застывает, взаимодействие между периферией каждого выступа с резьбой соответствующего отверстия 266 предотвращает линейное извлечение для прикрепления откидной створки к поршню. Другими словами, резьбы внутри каждого отверстия или канала 266 действуют как зубцы, выступающие в периферию соответствующего выступа 262 откидной створки. Вращение выступа для извлечения из соответствующего резьбового отверстия или канала предотвращается посредством использования множества пар из выступов и резьбовых отверстий. Тонкий слой, сформированный поверх ленты, когда область между барьерами заполнена, образует диск 260. Формирование отдельных уплотнительных пазов вокруг этих двух каналов, а не единственного паза 256 для кольцевого уплотнения, проходящего вокруг обоих каналов, может облегчить процесс литьевого формования откидной створки на поршне посредством предотвращения утечки жидкого силиконового каучука в отверстия без потребности в некоторой временной мере для этой цели в ходе литьевого формования.
В альтернативном варианте откидная створка 258 может быть сформирована и установлена на поршне в ходе двухступенчатого процесса литьевого формования, в котором диск 260 и полосу 263 формируют на двух металлических пластинах 264, удерживаемых в нужном положении относительно друг друга в форме, как если бы они находились в их закрытом при использовании положении (в одной плоскости, с их прямыми сторонами, разнесенными друг от друга на расстояние, соответствующее формируемой полосе 263), причем форма выполнена таким образом, что жидкий силиконовый каучук, текущий между пластинами, формирует полосу 263, а жидкий силиконовый каучук, текущий по поверхности пластин, формирует на них диск, составляющий единое целое с полосой. Форма может иметь три выступа, разнесенных по расположенной в ней части для формования полосы, для выполнения трех сквозных отверстий, разнесенных вдоль полосы и проходящих через полосу и составляющий с ней единое целое диск. При наличии таким образом сформированных диска и полосы на металлических пластинах, второй этап предусматривает установку этих компонентов на место на поршне таким образом, чтобы три отверстия в диске и полосе были совмещены с глухими отверстиями 266 в центральной части 252 поршня, и металлические пластины 264 лежали вровень на кольцевом уплотнении, уже установленном на поршне. Жидкий силиконовый каучук затем заливают или нагнетают в глухие отверстия 266 в поршне через соответствующие отверстия в полосе и диске, сформированные в ходе первого этапа, и этот жидкий силиконовый каучук застывает, формируя такое же соединение с поршнем, как описано выше, и также связываясь с предварительно сформированными из жидкого силиконового каучука диском и полосой.
Вместо использования выступов 262 для прикрепления откидной створки к поршню, через диск 260 могут проходить резьбовые крепежные средства для вхождения в зацепление с резьбовыми отверстиями в поршне. Полоса из металлического материала может быть применена на стороне диска, противоположной поршню, для прохождения крепежных средств через металлическую полосу и гибкую откидную створку для лучшего распределения давления, прилагаемого к диску головками крепежных средств по зафиксированной части, для содействия удерживанию ее неподвижной.
При наличии впускных клапанов, сформированных на поршнях 42, воздух не всасывается в гильзы 36 цилиндра через головки цилиндров, расположенные на внешней периферии компрессора, подобно первому варианту, а вместо этого всасывается в гильзы 36 цилиндра через полое пространство, окруженное кольцевым корпусом 208 кривошипа. Поскольку это полое пространство или внутренняя полость в центре кольцевого корпуса 208 кривошипа закрыто в основании электродвигателем 26, верхний конец этого пространства должен быть оставлен по меньшей мере частично открытым, чтобы допускать поступление всасываемого воздуха в гильзы 36 цилиндра через отверстия 210 в кольцевых стенках корпуса кривошипа. Таким образом, крышка 274, соединенная с 1 корпусом 208 кривошипа вблизи его верхней поверхности 276, имеет проходящие через нее отверстия 278 для того, чтобы допускать воздушный поток в полое пространство, или камеру кривошипа, образованное(ую) кольцевым корпусом 208 кривошипа и содержащее(ую) компоненты системы привода. Крышка представляет собой диск, сформированный имеющим четыре шпонки 280, проходящие радиально наружу от него в равномерно разнесенных точках вокруг его окружности. Четыре соответствующих выреза 282 проходят радиально во внутреннюю периферию корпуса 208 кривошипа, причем каждый имеет соответствующий паз, проходящий от его стороны ниже и параллельно верхней поверхности 276 таким образом, что при опускании крышки немного в камеру кривошипа для вхождения шпонок 280 в вырезы 282, открытые в верхней поверхности 276, крышка 274 может вращаться вокруг ее оси для скольжения и защелкивания шпонок 280 в пазах. Это предотвращает линейное извлечение крышки 274 вверх из корпуса 208 кривошипа без отпирания вручную вращением крышки для возвращения шпонок 280 в выемки 282, открытые в верхней поверхности 276 корпуса 208 кривошипа.
Когда давление в гильзе 36 цилиндра между поршнем 42 и клапанным концом 38 гильзы цилиндра уменьшается в ходе такта впуска поршня 42 назад к корпусу 208 кривошипа, давление воздуха вне компрессора 200 в конечном счете превышает его. Поскольку впускные каналы 50 сообщаются с окружающим компрессор 200 внешним воздухом через гильзу 36 цилиндра, отверстие 210, камеру кривошипа и вход камеры кривошипа, образованный отверстиями 278 в крышке 274, это увеличение давления увлекает подвижные части 270 гибкой откидной створки и соединенных с ней металлических пластин 264 в открытое положение для открывания впускных каналов 250 и допуска воздушного потока в гильзу 36 цилиндра между ее клапанным концом 38 и поршнем 42 для последующего сжатия поршнем 42 при такте сжатия. Когда воздух проходит в конец гильзы 36 цилиндра через впускные каналы 250, перепад давлений между окружающей средой и внутренним пространством гильзы цилиндра уменьшается, вызывая упругое возвращение подвижных частей 270 упругой откидной створки из изогнутого открытого положения в закрытое положение в одной плоскости с зафиксированной частью 268 для закупоривания впускных каналов 50.
Относительно большие общие площади сечения впускных каналов 50 компрессора второго варианта по сравнению с их площадями в первом варианте увеличивают объем всасываемого воздуха. При относительно низких давлениях, связанных с использованием типичных пневматических инструментов, большие отверстия и откидная створка из жидкого силиконового каучука должны делать возможным относительно быстрое получение существенных объемов сжатого воздуха от множества цилиндров, с относительно малым задерживанием тепла, чтобы накопить достаточное давление для быстрого периодического приведения в действие пневматического инструмента. Также представляется, что эти уникальные клапаны могут быть способны преодолевать ограничения размера канала обычных пластинчатых клапанов относительно достижимого сжатия и могут поэтому обладать потенциалом для использования в вариантах применения с более высоким давлением. Использование гибкой эластичной откидной створки, имеющей подвижную часть, проходящую от зафиксированной части для удерживания прикрепленной к ней отдельной металлической пластины для закрывания соответствующего канала, снижает вероятность преждевременного отказа по сравнению с металлическими или стекловолоконными пластинчатыми клапанами, которые могут подвергаться усталости и быть не в состоянии садиться должным образом или могут отламываться, поскольку вся эластичность или изгибание обеспечивается жидким силиконовым каучуком или другим пригодным гибким материалом, а не металлическими пластинами. Металлические пластины, при наличии значительно большей жесткости, чем у гибкой откидной створки, обеспечивают каждая последовательно плоскую поверхность для уплотнения относительно кольцевого уплотнителя и ограничения эластичности или изгибания откидной створки границей между зафиксированными и подвижными частями, чтобы допускать только желательное, подобное шарнирному, движение относительно нее. Подобно гибким эластичным лентам из жидкого силиконового каучука выпускных клапанов второго варианта и обоим наборам клапанов первого варианта, откидная створка из жидкого силиконового каучука впускных клапанов второго варианта уменьшает потери энергии по сравнению с задерживающими тепло обычными пластинчатыми клапанами и предлагает улучшенное сопротивление вызываемым напряжением повреждениям.
Следует понимать, что откидная створка с зафиксированной частью, прикрепленной к поверхности, окружающей один канал на одной его стороне, и только единственной соответствующей подвижной частью может действовать таким же образом и что клапан этого типа не ограничен конкретным использованием в качестве впускного клапана, и при этом он не ограничен клапаном установленного на поршне типа. Также следует понимать, что для обеспечения подобных преимуществ может использоваться другой гибкий материал, отличный от жидкого силиконового каучука, и что пластины могут быть выполнены из других материалов, отличных от металла, все же обеспечивая большую жесткость, требуемую в подвижной части заслонки клапана. В компрессоре второго варианта центральная перемычка 252 охватывает весь внутренний диаметр кольцевой стенки 253 поршня только частично по длине поршня от поверхности 254, как показано на фиг.17, чтобы обеспечивать пространство для штифтового соединения шатуна 44 внутри кольцевого пространства 253. Паз 290 для кольцевого уплотнения и паз 292 для рейтерной ленты выполнены во внешней поверхности кольцевой стенки 253 поршня, проходят по ее окружности и разнесены по длине поршня для удерживания кольцевого уплотнителя и рейтерной ленты, таких как поршневое кольцо из снижающего трение тефлона, вблизи поверхности 254 у клапанного конца 38 гильзы 36 цилиндра и противоположного шатунного конца 294 поршня соответственно.
Подобно компрессору первого варианта, компрессор 200 второго варианта может быть расположен в рюкзаке для переноски на спине пользователя вместе с перезаряжаемой аккумуляторной батареей. Следует понимать, что компрессор 200 может быть приспособлен иметь установленную с возможностью отсоединения непосредственно на нем аккумуляторную батарею, с электропроводкой электропитания, электродвигателем и реле давления, известными специалистам в данной области техники. С компрессором, включая электродвигатель, и этим портативным батарейным источником питания, включенными в такой компактный узел, особенно с использованием относительно тонкого и плоского дискового электродвигателя или двигателя с большим пусковым моментом, может не быть необходимости в переноске пользователем всего полноразмерного комплекта. Например, компрессор может быть снабжен стягиваемой лентой для надевания вокруг талии или ноги пользователя. При переноске в сумке или в другом частично закрытом контейнере использование сетчатого или иначе перфорированного материала будет снижать прерывание устойчивой подачи всасываемого воздуха в компрессор. Портативный батарейный источник питания может быть соединен с компрессором через отверстия в таком сетчатом пакете или контейнере, позволяющем легко и быстро заменять перезаряжаемую батарею без необходимости сначала извлекать весь узел из контейнера для переноски.
На фиг.21-23 показан переносной компрессор 300 третьего варианта, который подобно компрессорам первых двух вариантов имеет множество поршневых газовых компрессоров, расположенных радиально вокруг центральной оси в перпендикулярной ей общей плоскости и удерживаемых приемником или коллектором, который принимает сжатый воздух от каждого цилиндра газового компрессора для выпуска через общий выход. Компрессор третьего варианта значительно отличается по конструкции и тем, что он имеет только три цилиндра. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что количество цилиндров, имеющихся в каждом варианте, может быть разным.
Основание 302 компрессора 300 третьего варианта поддерживает три газовых компрессора 28, одинаково разнесенных вокруг центральной оси основания 302 и проходящих радиально относительно нее. Основание 302 представляет собой блок из твердого материала, имеющий две идентичных, плоских, параллельных противоположных поверхности 304, 306 с периферией, определяющей постоянную толщину основания 302 перпендикулярно противоположным поверхностям 304, 306, которая значительно меньше разнесения идентичных поверхностей 304, 306. Периферия основания 302 сформирована таким образом, что основание имеет вид сформированного неправильным шестиугольным телом с тремя длинными сторонами идентичной длины и тремя более короткими сторонами идентичной длины, причем короткие и длинные стороны чередуются по периферии шестиугольного тела, которое имеет длинные стороны, каждая из которых одинаково утоплена к центру тела вдоль противоположных поверхностей 304, 306. Как показано на виде сверху фиг.24А, каждая из полученных утопленных более длинных сторон 308 основания 302 составлена из трех линейных сегментов, то есть самого длинного центрального сегмента 308а и двух более коротких концевых сегментов 308b на противоположных концах центрального сегмента. Центральный сегмент 308а каждой более длинной стороны 308 параллелен воображаемой линии, проходящей между смежными концами 310а двух более коротких сторон 310, примыкающих к более длинной стороне 308. Концевые сегменты 308b той же более длинной стороны 308 проходят наклонно наружу от центрального сегмента 308а, соединяясь с концами 310а тех же примыкающих более коротких сторон 310 под прямыми углами к ним.
Как показано на фиг.21 и 22, каждая из гильз 36 цилиндра установлена на поверхности 304 основания 302 таким образом, что она выступает наружу от соответствующей из более коротких сторон 310 основания 302 радиально от его центра. В компрессоре третьего варианта гильзы 36 цилиндра являются гильзами стандартного обычного типа, имеющего полые цилиндрические корпуса, каждый из которых открыт на его противоположных концах и продолжается вокруг своей продольной оси по всей своей длине. Как показано на фиг.23 и 25, держатель цилиндра 312 для каждой гильзы 36 цилиндра имеет конструкцию прямоугольного кронштейна, включающего пластинчатую прямоугольную опорную часть 314 для установки вровень с верхней поверхностью 304 основания 302 и кольцевую часть 316, проходящую перпендикулярно от конца опорной части 314. Цилиндрический выступ 318 проходит вниз перпендикулярно от опорной части 314 между ее концом, от которого выступает кольцевая часть 316, и противоположным концом в направлении, противоположном выступанию кольцевой части 316. Выступ 318 устанавливается в соответствующее глухое отверстие 319, проходящее в основание 302 перпендикулярно его верхней поверхности 204 на таком расстоянии радиально внутрь от соответствующей более короткой стороны 310, что опорная часть 314 держателя 312 цилиндра проходит от выступа 318 к более короткой стороне 310 для удерживания на ней кольцевой части 316. Выступ 318 полый с отверстием 320, проходящим через опорную часть 314 таким образом, что выступ 318 является открытым на обоих его концах. С каждой стороны от выступа 318 в опорной части 314 сформирован крепежный паз 322, проходящий к ее концу, от которого отступает кольцевая часть 316, от противоположного конца. Паз 322 проходит через опорную часть 314 к ее нижней поверхности, но на глубине ниже верхней поверхности 324 опорной части 314 паз 322 сужен и укорочен непрерывным выступом 325 постоянной ширины, выступающим в него. Другими словами, паз является ступенчатым от первого участка больших размеров до второго участка меньших размеров, проходя от верхней поверхности 324 опорной части 314 к противоположной нижней поверхности. Пара отнесенных друг от друга резьбовых глухих крепежных отверстий 326 проходит в основание 302 перпендикулярно от его верхней поверхности 304 на каждой стороне от глухого отверстия 319 таким образом, что они совмещаются с соответствующим одним из крепежных пазов 322, когда выступ опущен в глухое отверстие 319. Два резьбовых крепежных средства 328 проходят через каждый паз 322 и ввинчиваются в соответствующую пару крепежных отверстий 326 для прикрепления держателя 312 цилиндра к поверхности 304 основания 302 посредством взаимодействия головки крепежного средства с выступом 235 опорной части 314, выступающим в паз 322.
Кольцевая часть 316 держателя 312 цилиндра имеет круглое центральное отверстие 330, проходящее через нее вокруг перпендикулярной к ней оси. Подобно пазам 322 в опорной части 314, центральное отверстие 330 кольцевой части 316 является ступенчатым, проходя от большего диаметра во внешней поверхности 332, противоположной внутренней поверхности 334 кольцевой части 316, от которой отступает опорная часть 314, к меньшему диаметру во внутренней поверхности 334. При взгляде от стороны внешней поверхности держателя 312 цилиндра, оно образует кольцевой выступ, отступающий в отверстие 330 частично через него от внешней поверхности 332, в которую упирается одна из кольцевых торцевых поверхностей 336 гильзы 36 цилиндра, когда гильза 36 цилиндра задвигается в отверстие 330 от внешней поверхности держателя 312 цилиндра. Поршень 42 с уплотнением устанавливается в отверстие или полое внутреннее пространство гильзы 36 цилиндра, при этом прикрепленный к нему поршневой конец 46 шатуна 44 выступает из гильзы 36 цилиндра через кольцевую часть 316 держателя 12 цилиндра.
Головка 338 цилиндра установлена на конец гильзы 36 цилиндра, противоположный держателю 312 цилиндра, для закрывания этого конца. Головка 338 цилиндра имеет три крепежных отверстия 350, проходящих через него параллельно ее принимающему цилиндр отверстию 352 и одинаково разнесенных вокруг него, при этом три соответствующих принимающих крепежные средства отверстия 354 проходят через кольцевую часть 316 держателя 312 цилиндра параллельно центральному отверстию 330 и с одинаковым разнесением вокруг него. Три крепежных средства 356 проходят через отверстия 350 в головке 338 цилиндра и в отверстия 354 держателя 312 цилиндра для зацепления с ними для закрепления гильзы 336 цилиндра на месте между головкой цилиндра и держателем. Впускные клапаны 338а и выпускные клапаны 338b головок 338 цилиндра представляют собой обычные шаровые запорные клапаны, известные специалистам в данной области техники, приспособленные для открывания и закрывания, реагируя на перепады давлений между воздухом в пределах части гильзы цилиндра между головкой цилиндра и поршнем и окружающим воздухом вне этого пространства так же, как в обычном воздушном компрессоре.
Как показано на фиг.23, ведомый механизм 358 имеет круглый цилиндрический выступ 360, проходящий перпендикулярно вверх от его верхней поверхности 362, для вставки в отверстие 364, проходящее через приводной конец 56 шатуна 44 перпендикулярно его длине, для обеспечения шарнирного соединение шатуна 44 с ведомым механизмом 358. Штифт 368 проходит в круглое центральное сквозное отверстие 370 ведомого механизма 358 снизу, при этом штифт 368 также концентрически вставлен в отверстие 320, проходящее через опорную часть 314 и выступ 318 держателя 312 цилиндра, для обеспечения установки ведомого механизма 358 с возможностью вращения на держателе 312 цилиндра. Для приспособления к ведомому механизму 358 центральная секция внутренней поверхности 334 кольцевой части 316 в верхней поверхности 324 опорной части 314 имеет дугообразную выемку 372, концентрическую с осью отверстия 320.
Как показано на фиг.23 и 26, держатель 374 электродвигателя компрессора 300 третьего варианта содержит круглую кольцевую пластину 376, имеющую круглое центральное отверстие 378, при этом четыре крепежных отверстия 380 равномерно разнесены вокруг отверстия 378 и проходят через пластину 376. Электродвигатель 26 включает в себя цилиндрический корпус 382, имеющий две торцевых поверхности, через каждую из которых проходит ведущий вал для вращения. Электродвигатель 26 опущен для помещения его нижнего конца 384 на кольцевую пластину 376 таким образом, что нижний конец 386 ведущего вала проходит вниз через центральное отверстие 378 в кольцевой пластине 376. Четыре крепежных средства 387 проходят через крепежные отверстия 380 из-под кольцевой пластины 376 для вхождения в зацепление с нижним концом 386 электродвигателя 26. Три опоры 388 прикреплены к кольцевой пластине 376 в равномерно разнесенных точках вокруг ее периметра, причем каждая имеет отступающую часть 389, проходящую вниз параллельно центральной оси центрального отверстия в кольцевой пластине, и пластинчатую опорную часть 390, закрепленную на нижнем конце отступающей части и проходящую перпендикулярно крестообразно относительно нее. Опорная часть 390 каждой опоры 388 установлена вровень на верхней поверхности 304 основания 302 вдоль и смежно с центральным сегментом 308а соответствующей из более длинных сторон 308 таким образом, что пара сквозных отверстий 392, разнесенных вдоль крестообразной опорной части 390, совмещается с соответствующими глухими отверстиями 394, проходящими перпендикулярно в основание 302 от его верхней поверхности 304. Крепежные средства 396 проходят через отверстия 392 в опорной части каждой опоры 388 для вхождения в зацепление с глухими отверстиями 394 основания 302. Держатель 374 электродвигателя и электродвигатель 26, прикрепленный к его кольцевой пластине 376, таким образом прикреплен к основанию 302. Лопастной вентиляторный узел 395 соединен с верхним концом ведущего вала, выступающим вверх из корпуса 382 электродвигателя, чтобы улучшить циркуляцию воздуха для охлаждения в ходе работы электродвигателя 26.
Приводной механизм 396 прикреплен к нижнему концу 386 ведущего вала электродвигателя 26 и помещен между тремя ведомыми механизмами 358 в центре основания 302 над его верхней поверхностью 304 с зацеплением с ведомыми механизмами 358. Приводное вращение приводного механизма 396 ведущим валом электродвигателя 26, претерпевающим вращение, когда электродвигатель приводится в действие при соединении с источником электроэнергии, таким как перезаряжаемая батарея, вращает ведомые механизмы 358 вокруг осей их штифтов 368. Вращение выступа 360 на каждом ведомом механизме вокруг осей соответствующих штифтов 368, с шатуном 44, шарнирно соединенным своими концами с выступом 360 и поршнем 42, вызывает возвратно-поступательное движение поршня 42 внутри соответствующей гильзы 36 цилиндра для осуществления хода впуска и хода сжатия. Перед соединением с приводным механизмом 396 ведомые механизмы 358 могут быть относительно расположены вокруг соответствующих им осей с обеспечением согласованной синхронизации между завершением хода сжатия одним поршнем и завершением хода сжатия следующим поршнем для осуществления полного сжатия в ходе работы электродвигателя 26 для осуществления вращения приводного механизма.
Как показано на фиг.24В, основание 302 не только удерживает газовые компрессоры, образованные гильзами цилиндра, головками цилиндра и поршнями и системой привода для их работы, но и имеет полое внутреннее пространство, образованное рядом пересекающихся отверстий, с обеспечением коллектора для сбора воздуха, сжатого во всех гильзах цилиндра, для избирательного выпуска через общий выход. В каждую более короткую сторону 310 основания 302 параллельно верхней и нижней поверхностям 304, 306 и между ними проходит соответствующее принимающее отверстие 400. Открытый конец 402 отверстия каждого принимающего отверстия на соответствующей более короткой стороне 310 периферии основания имеет резьбу для зацепления с имеющим соответствующую резьбу концом 404а прямоугольного патрубка 404. Имеющий заостренные ребра конец 404b прямоугольного патрубка 404 соединен с резиновой трубкой 406, герметично насаженной на него. Прямой патрубок 407 с заостренными ребрами герметично насажен на противоположный конец трубки 406 и герметично соединен с головкой 338 цилиндра, выступающего из той же короткой стороны 310 основания 302, в сообщении с каналом выпускного клапана 338b. Каждый выпускной клапан компрессора, таким образом, выпускает сжатый внутри гильзы цилиндра газ в соответствующее принимающее отверстие 400.
Как показано на фиг.24В, принимающие отверстия 400 не пересекаются друг с другом. Вместо этого применен набор из трех дополнительных отверстий 408, каждое из которых проходит от центрального сегмента 308а соответствующей из более длинных сторон 308 основания 302 параллельно его верхней и нижней поверхностям 304, 306 и между ними, и они пересекаются в центре основания 302. Каждое из принимающих и дополнительных отверстий перпендикулярно соответствующей стороне или боковому сегменту, от которого оно проходит. Для исключения пересечения с глухими отверстиями 319, проходящими от верхней поверхности 304 основания 302, каждое принимающее отверстие 400 проходит в соответствующую более короткую сторону 310 вблизи ее конца 310а и пересекается с дополнительным отверстием 408, проходящим в центре от смежной длинной стороны 308 между той же смежной длинной стороной и центром основания 302. С каждым принимающим отверстием 400, открытым в соответствующее дополнительное отверстие 408, и дополнительными отверстиями, пересекающимися в центре основания 302, проточно соединенные отверстия тем самым образуют общее полое внутреннее пространство основания.
Открытый конец 410 каждого дополнительного отверстия 408 в центральном сегменте 308а соответствующей более длинной стороны 308 периферии основания имеет резьбу для соединения с соответствующим соединительным патрубком 105 для соединения с выпускным шлангом, реле 412 давления для приведения в действие электродвигателя 26 на основе давления, определенного в пределах полого внутреннего пространства основания 302, и заглушкой 414 для закрывания одного из 410 концов дополнительных отверстий 408. Использование заглушки 414 дает возможность подключения другого компонента, если желательно. С удаленной заглушкой может быть желательно снабдить основание манометром или предусмотреть дополнительный соединительный патрубок. Например, с соединительным патрубком 105, показанным на фиг.21 и 23, являющимся охватывающим соединительным патрубком, может быть желательно удалить заглушку 414 для прикрепления охватываемого соединительного патрубка, таким образом давая возможность пользователю выбирать между двумя соединительными патрубками в зависимости от типа шланга, который будет соединен с компрессором 300.
Полое внутреннее пространство основания 302, сформированное пересекающимися отверстиями 400, 408, образует коллектор для сбора сжатого воздуха от каждой из гильз 36 цилиндра через шланги 406, соединенные с открытыми концами 402 принимающих отверстий 400, и направления сжатого воздуха к одному из открытых концов 410 дополнительных отверстий 408 для выпуска через общий выход к шлангу выдачи сжатого воздуха, приспособленному для соединения с пневматическим устройством. Как в первых двух вариантах, образующая коллектор деталь также действует для удерживания или поддерживания множества цилиндров. Показанный трехцилиндровый вариант может использоваться для пневматических устройств с меньшим потреблением воздуха, чем конструкция с большим числом цилиндров, такая как конструкции с шестью цилиндрами, показанные в первом и втором вариантах. Альтернативно, может быть предусмотрено большее образующее коллектор основание для приспособления к большему числу газовых компрессоров.
С тремя газовыми компрессорами, разнесенными вокруг оси ведущего вала, по мере того как поршень одного газового компрессора заканчивает свой ход сжатия, достигая полностью выдвинутого положения, один из двух остающихся газовых компрессоров находится в своем ходе сжатия с его поршнем, перемещающимся в полностью выдвинутое положение, а другой газовый компрессор находится в своем такте впуска с его поршнем, перемещающимся к полностью задвинутому положению.
Каждый из описанных выше трех вариантов предусматривает компрессор с более чем двумя газовыми компрессорами, расположенными радиально вокруг ведущего вала в общей плоскости для уменьшения высоты или толщины всего узла. Компактность каждого переносного узла улучшена по сравнению с обычными переносными компрессорами благодаря наличию жесткого основания или корпуса, который поддерживает цилиндры и также действует как коллектор для сбора сжатого газа от каждого цилиндра в одно общее принимающее пространство. Пригодные материалы для описанных выше вариантов компрессора будут понятны специалистам в данной области техники и включают металлы и пластмассы, причем пластмасса или легкие металлы, такие как алюминий, способствуют переносимости (портативности) компрессора, уменьшая его общий вес. Как показано сравнением компрессоров первого и второго вариантов с третьим, эта портативность не основана полностью на наличии гильз цилиндра, расположенных частично в пределах самого коллектора, или на использовании описанных здесь выгодных и уникальных клапанов компрессора, хотя эти признаки действительно содействуют получению существенно компактного и защищенного по существу закрытого узла.
Как будет понятно специалистам в данной области техники, любой из описанных здесь выше вариантов компрессора может дополнительно включать встроенный регулирующий клапан, установленный в выпускном канале или выходе компрессора, для управления давлением газа, выдаваемого воздушным шлангом, соединенным с компрессором.
На фиг.27 показана альтернативная шатунно-поршневая конструкция 500, которая может заменить главный шатун 52, ведомые шатуны 44 и поршни 42 компрессоров 10, 200 первого или второго вариантов. Конструкция 500 представляет собой единый цельный узел, имеющий жесткое центральное тело 502, имеющее дискообразную форму с идентичными верхней и нижней круглыми поверхностями 504, 506 и периферийной стенкой 508, определяющей постоянную высоту или толщину тела 502. Через центр тела 502 полностью проходит центральное отверстие 510, перпендикулярное его верхней и нижней поверхностям 504, 506, так что конструкция 500 может быть установлена с возможностью вращения на пальце кривошипа системы привода компрессора, который вращается вокруг оси вращения коленчатого вала, вокруг которой вращается палец кривошипа. Шесть шатунов 512 выступают радиально наружу из периферийной стенки 508 жесткого тела 502 в равномерно разнесенных вдоль нее точках, причем каждый удерживает соответствующий поршень 514 на конце, противоположном периферии центрального тела. Каждый шатун 512 имеет гибкие части 518 на противоположных концах центральной жесткой части 519 для соединения с периферийной стенкой 508 тела 502 и ближайшей к телу 502 поверхностью 520 поршня 514. Гибкие части допускают подобное шарнирному движение, необходимое между шатуном 512 и каждым из тела 502 и поршня 514, для преобразования орбитального движения центрального тела 502 вокруг оси ведущего вала в прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня в пределах гильзы цилиндра. Другими словами, шатун 512 в плоскости, перпендикулярной оси проходящего через тело 502 отверстия 510 и, таким образом, параллельной ей оси ведущего вала, может совершать подобное шарнирному движение относительно тела 502 и подобное шарнирному движение относительно поршня 514. Как единая цельная деталь, выполненная из формованной пластмассы, шатунно-поршневая конструкция 500 значительно уменьшает число деталей относительно соответствующей конструкции компрессоров первого и второго вариантов. Это уменьшает общее число деталей, которые должны быть изготовлены, и время сборки, необходимое для изготовления компрессора.
Следует понимать, что поршни 514 шатунно-поршневой конструкции 500 могут быть поршнями без каналов подобно поршням первого варианта, в котором поверхность поршня, противоположная соединению с шатуном, является сплошной, или с каналами, включая сформированный на ней впускной клапан, подобно второму варианту. Также следует понимать, что число деталей, использованных в системе привода, можно подобным образом уменьшать, хотя и не настолько, изготовлением каждого шатуна 512 единым целым (заодно) с только одним из поршня 514 и тела 502. Например, формование центрального тела 502 и шатунов 512 в единый цельный пластмассовый узел с противоположными телу 502 концами шатунов 512, приспособленными для штифтового соединения с отдельными поршнями, как в первом или втором варианте, может уменьшать число собираемых компонентов системы привода. В качестве другого примера, то же будет давать и формование каждого шатуна заодно с соответствующим ему поршнем с противоположным поршню концом шатуна, приспособленным для штифтового или шпоночного поворотного соединения с отдельным центральным телом.
На фиг.28 показана альтернативная конструкция снабженного клапаном поршня 600, который может заменить поршень и впускной клапан компрессора 200 второго варианта. Как можно видеть при сравнении фиг.28 и 8С, впускной клапан конструкции поршня 600 подобен впускному клапану, сформированному на каждой головке цилиндра компрессора первого варианта. Поршень 600 имеет цельный корпус 602 поршня, образующий круглое цилиндрическое основание 604, имеющее приводную торцевую поверхность 606, за которую проходит шатун 608, и клапанную торцевую поверхность 610, противоположную приводной торцевой поверхности, кольцевую стенку 612, выступающую из клапанной торцевой поверхности 610 в направлении, противоположном приводной торцевой поверхности 606 вровень с внешней периферией 614 основания 604, и круглую цилиндрическую выступающую часть 616, выступающую в центре из клапанной торцевой поверхности 610 в пределах окруженного кольцевой стенкой 612 полого пространства 618 и соосную с ней. Множество впускных каналов 620 проходят радиально через цилиндрическую выступающую часть 616 и сообщаются с каналами 622, выполненными наклонно в основании 604 от его приводной торцевой поверхности 606 радиально наружу от расположенной в центре углубленной части приводной торцевой поверхности 606, охватывающей штифтовое соединение поршня 600 и шатуна 608. Каналы 622 сходятся к радиальному центру выступающей части 616 и проходят в нее для сообщения с впускными каналами 620. С кольцевым уплотнителем 624, расположенным внутри паза во внешней поверхности кольцевой стенки 612, частично образующим периферию поршня с обеспечением герметичного уплотнения между поршнем 600 и гильзой цилиндра, в которой расположен поршень, проточно соединенные каналы 624 и впускные каналы 620, таким образом, образуют проход, обеспечивающий проточное сообщение противоположных сторон герметичного уплотнения между поршнем и гильзой цилиндра.
Гибкая эластичная лента 78, подобная используемой во впускном клапане первого варианта и выпускном клапане первого и второго вариантов, расположена вокруг выступающей части 616 для герметичного уплотнения впускных каналов 620, пока, в ходе такта впуска поршня, давление окружающего воздуха вне гильзы цилиндра в достаточной мере не превысит давление в ней для растяжения эластичной ленты вокруг выступающей части 616, чтобы вскрыть впускные каналы 620 и позволить окружающему воздуху затекать снаружи гильзы цилиндра в каналы 624 от приводной торцевой поверхности 606 через впускные каналы 620 в замкнутую область между поршнем и концом гильзы цилиндра, закрытым выпускным клапаном. Когда давление увеличивается в пределах этой области при поступлении окружающего воздуха, эластичная лента в конечном счете склонна стягиваться обратно вокруг выступающей части 616 для закупоривания опять впускных каналов 620. При ходе сжатия увеличивающееся давление внутри гильзы цилиндра действует только для дальнейшего удерживания эластичной ленты 78 впускного клапана в этом закрытом уплотняющем положении на впускных каналах 620.
Кольцевой выступ 626, расположенный на конце выступающей части 616, противоположном клапанной торцевой поверхности 610 основания 604 корпуса цилиндра, выступает радиально наружу из выступающей части 616 по всей ее окружности с образованием гнезда или паза, проходящего вокруг выступающей части 616 между выступом 626 и клапанной торцевой поверхностью 610, для удерживания эластичной ленты 78 в положении вокруг снабженной каналами выступающей части 616. Выступ 626 блокирует эластичную ленту 78, предотвращая ее перемещение аксиально по выступающей части 616, для обеспечения того, что когда лента упруго стягивается обратно вокруг выступающей части, она будет в положении для очередного закрывания впускных каналов 620.
Следует понимать, что компрессор 10 первого варианта можно модифицировать, удалив головки 48 цилиндра и сделав внешнюю периферию компрессора, образованную внешней стенкой 16 корпуса, закрытой вокруг гильз 36 цилиндра, а вместо этого использовать установленные на поршне впускные клапаны компрессора 200 второго варианта или альтернативной конструкции поршня 600. Это, конечно, потребует применения по меньшей мере одного отверстия для сообщения окружающей компрессор среды с камерой кривошипа, окруженной внутренней стенкой 30 корпуса 12, например, проходящего через крышку или покрытие 14, противоположные крышке или покрытию 16, на которых установлен электродвигатель 26.
Насосы
Хотя каждый из описанных здесь выше вариантов представлен в отношении воздушного компрессора, следует понимать, что эти уникальные и выгодные признаки могут быть полезны не только в контексте газовых компрессоров, но также и в контексте поршневого насоса, используемого для передачи текущей среды от областей более низкого давления в области более высокого давления с небольшим сжатием текучей среды или без сжатия. Например, более компактный многоцилиндровый поршневой насос может быть изготовлен с использованием идей, заключающихся в наличии основания или рамы, не только несущего(ей) цилиндры, но также и образующего(ей) коллектор, или даже в расположении цилиндров частично внутри коллектора. Уникальные устройства клапанов описанных выше компрессоров будут давать те же преимущества внутри насоса. Описанные выше компрессоры могут использоваться как погружные насосы, при этом впуск компрессоров из окружающего воздуха будет аналогичен впуску насоса из окружающей текучей среды (жидкости), в которую он погружен. Альтернативно, этот узел может быть соединен с источником текучей среды, уплотненным непроницаемо для текучей среды относительно узла для сообщения с впускными каналами.
Например, насос с конструкцией, подобной компрессорам первого и второго вариантов, может использоваться для выкачивания воды из газовой скважины или для закачивания газа в землю в подземные резервуары-хранилища. Компоненты такого насоса могут быть изготовлены с использованием инертных эпоксидных смол, а не алюминия или другого металла, для предотвращения возможности реакции при контакте с жидкостями или растворами, и клапаны на основе жидкого силиконового каучука могут обеспечить улучшенное сопротивление воздействию содержащих абразивы жидкостей. Относительно высокая эффективность насоса допускает его питание батареей или фотоэлементом, таким образом делая возможным использование в тех районах, где может не существовать электрического снабжения. Например, насос может использоваться в местах отдаленных скважин, где не были проложены линии электропередачи, таким образом устраняя или сдерживая высокие затраты и экологические проблемы, связанные с организацией такой дальней системы электропередачи. В качестве примера, где требуется большая мощность насоса, чем обеспечиваемая единственным узлом, для удаления воды из скважины, ряд насосов, имеющих корпуса, подобные корпусам компрессоров первого или второго вариантов, может быть установлен на одном ведущем валу, проходящем через каждый из них, с каналом выпуска одного насоса, соединенным с впуском следующего. Насосы могут быть спущены в скважину на ведущем валу для откачивания текучей среды (флюида) через ряд насосов вверх от одного к другому и в конечном счете к поверхности. Кольцевые уплотнения поршней, использованных в таком насосе, могут быть выполнены с использованием полиэфиркетона на основе его известной относительно высокой химической инертности для увеличения срока службы насоса.
На фиг.29 показан переносной компрессорный узел 700, имеющий компрессор 702, подобный описанному здесь выше компрессору второго варианта. Компрессор 702 установлен на одном конце полой цилиндрической трубки 704 с круглым поперечным сечением, образующей ручку для переноски, с перезаряжаемым портативным батарейным источником 706 питания, установленным на противоположном ему конце. Электродвигатель содержится внутри цилиндрического корпуса 712 с круглым поперечным сечением, проходящего параллельно ручке 704 для переноски под ней, и в рабочем состоянии соединен на своих противоположных концах с портативным батарейным источником 706 питания и компрессором 702. Адаптер источника питания или зарядное устройство 714 для батареи могут быть съемно установлены на портативный батарейный источник 706 питания и электрически соединены с ним, что необходимо для зарядки батареи или приведения в действие электродвигателя от обычной розетки переменного тока. Узел 700 компактен, легок в переноске вручную и хорошо сбалансирован благодаря относительному расположению компонентов.
Как показано на фиг.29 и 30, компрессор 702 отличается от компрессора второго варианта тем, что он имеет только три гильзы 36 цилиндра и имеет отличающуюся форму внешней периферии. Корпус-приемник 716 может рассматриваться как имеющий две части, то есть основную нижнюю часть 718 и верхнюю выступающую часть 720, разделенные воображаемой линией 722 на фиг.31 (слова "верхняя" и "нижняя" используются здесь относительно расположения и ориентации, показанных на конкретных упоминаемых фигурах). Это трехцилиндровое устройство приводит к основной части корпуса-приемника 716, имеющей шестистороннюю форму, отличную от формы корпуса-приемника 202 компрессора второго варианта, которая несколько походит на правильный шестиугольник со сторонами равной длины, но со сторонами, несколько искривленными и с закругленными углами, и более подобный форме периферии образующего коллектор основания 302 компрессора 300 третьего варианта, но без утопленных внутрь более длинных сторон от более коротких сторон, в которых расположены цилиндры. Основная часть 718 корпуса-приемника 716 компрессора 702, таким образом, имеет форму периферии с шестью сторонами - три более длинные стороны равной длины чередуются вокруг периферии с тремя более короткими сторонами равной длины, как если бы она была сформирована треугольником, каждый из углов которого срезан по прямой линии между двумя сторонами, ранее пересекавшимися с образованием угла Три гильзы 36 цилиндра равномерно разнесены вокруг корпуса 724 кривошипа, расположенного в пределах центрального отверстия корпуса-приемника, образованного внутренней периферийной стенкой 726 основной части 718, отступая от корпуса 724 кривошипа в корпус-приемник 716 к каждой из более коротких внешних периферийных сторон его основной части 718. Как и во втором варианте, каналоподобный коллектор проходит вокруг центрального отверстия в корпусе-приемнике 716 и уплотнен вокруг всех гильз 36 цилиндра на их клапанных концах с образованием принимающего пространства, в которое сжатый воздух выпускается из каждой гильзы цилиндра при ходе сжатия уплотненного в ней поршня.
Выступающая часть 720 корпуса-приемника 716 является прямоугольной по форме, выступая перпендикулярно вверх из плоской вершины основной части 718 на воображаемой линии 722 на фиг.31. Каждая из этих двух половин 728, 730 корпуса-приемника 716, сопрягающихся лицом к лицу с уплотнением относительно друг друга, как показано линией 732 на фиг.29, подобно таковым во втором варианте, является цельной, что означает, что основная и выступающая части каждой половины образованы из единого куска материала. Как показано на фиг.31А, полый линейный цилиндрический канал 733 проходит в выступающую часть 718 вертикально вверх вдоль ее центральной оси от кольцевого коллектора, образующего канал в основной части 718 в направлении, перпендикулярном воображаемой границе 722 между двумя частями. Подобно кольцевому образующему коллектор каналу второго варианта, линейный канал и кольцевой канал компрессора 702 каждый сформированы взаимодействующими пазами или выемками в этих двух половинах 728, 730 корпуса-приемника 716. Вследствие пересечения кольцевых и линейных цилиндрических каналов, внешний уплотнитель, расположенный вокруг кольцевого канала, формирует не замкнутое кольцо, а вместо этого дугу вокруг кольцевого канала от примыкающей одной стороны линейного цилиндрического канала к другой и проходит вверх вдоль обеих сторон линейного цилиндрического канала к верхней поверхности 734 корпуса-приемника 716, замыкаясь вокруг верхнего предела линейного цилиндрического канала 733.
Как показано на фиг.31А, цилиндрическое отверстие 735 проходит перпендикулярно через цилиндрический канал 733 в выступающей части 720 через корпус-приемник от внешней несопрягающейся поверхности одной его половины 728 к внешней несопрягающейся поверхности другой половины 730, то есть от стороны ручки компрессора к противоположной ручке 704 стороне. Цилиндрический канал 733, проходящий от кольцевого образующего коллектор канала внутри основной части 718 корпуса-приемника 716, заканчивается в его пересечении с цилиндрическим отверстием 735, формируя Т-образный стык 737 между верхней поверхностью 734 выступающей части корпуса-приемника и параллельным воображаемым верхним концом 722 основной части 718. Отверстие 735 наиболее близко соответствует газовым проходам компрессоров первого и второго вариантов, служащим для формирования выхода из коллектора или приемника, образованного в пределах полого внутреннего пространства корпуса-приемника, но отличается тем, что оно проходит через обе половины корпуса. Во внешней поверхности 736 внешней половины 728 корпуса-приемника 716 компрессора, противоположной ручке 704 и корпусу 712 электродвигателя, отверстие 735 снабжено резьбой для приема и вхождения в плотное зацепление с обычным охватывающим соединительным быстросоединяемым патрубком 105, делая возможным подсоединение воздушного шланга, снабженного соответствующей охватываемой половиной на одном конце. На внутренней поверхности 738 внутренней половины 730 корпуса-приемника 716, ближайшей к ручке 704 и корпусу 712 электродвигателя, отверстие 735 снабжено резьбой для приема и вхождения в плотное зацепление с соответственным резьбовым концом полой цилиндрической ручки 704 для переноски. Благодаря такому устройству полое внутреннее пространство цилиндрической ручки 704 для переноски сообщается по текучей среде с коллектором или приемником, который принимает сжатый газ от гильз 36 цилиндра во время работы компрессора 702 через пересекающиеся цилиндрический канал 733 и отверстие 735.
Конец полой ручки 704 для переноски, противоположный компрессору 702, проходит через имеющее соответствующий размер отверстие в опорной пластине 741 и при помощи резьбы входит в зацепление с резьбовым отверстием 739, сообщающимся с полым внутренним пространством закрытого во всем остальном блока 740 управления. Полое внутреннее пространство блока 740 управления, таким образом, сообщается по текучей среде с полым внутренним пространством ручки 704, отверстием 735 и цилиндрическим каналом 733 в выступающей части 720 корпуса-приемника 716 и кольцевым каналом внутри основной части 718 корпуса-приемника 716. Эти соединенные между собой области, таким образом, образуют единую камеру, предназначенную для приема сжатого воздуха в ходе работы компрессора 702 и имеющую один выход или выпуск в охватывающем быстросоединяемом компоненте 105 для быстрого подключения воздушного шланга. Реле давления (не показано) установлено внутри полого внутреннего пространства блока 740 управления и подключено к переключателю 742 включения/выключения, установленному на его верхней поверхности 744.
Опорная пластина 741 имеет подобную, но немного меньшую периферийную конфигурацию, как и у корпуса-приемника 716 компрессора 702, отверстие в пластине 741, через которое проходит ручка 704, расположенное в части пластины, соответствующей выступающей части 720 корпуса-приемника 716 компрессора. Резьбовые крепежные средства 741а проходят через пластину 741 от ее стороны в резьбовые принимающие отверстия 740а в блоке управления в его поверхности, через которую проходит ручка для прикрепления к ней. Часть пластины 741, соответствующая основной части корпуса-приемника компрессора, выступает вниз от крепления пластины к блоку 740 управления для удерживания корпуса 712 электродвигателя. Ниже блока 740 управления расположен портативный батарейный источник 706 питания, разъемно соединенный и с блоком 740 управления, и с корпусом 712 электродвигателя, для установления электрического соединения с электродвигателем внутри корпуса 712 электродвигателя через переключатель 742 включения/выключения и реле давления блока 740 управления через электрическую схему, известную специалистам в данной области техники.
При переключателе 742 включения/выключения, установленном во включенное положение, портативный батарейный источник 706 питания электрически соединен с электродвигателем внутри корпуса 712 электродвигателя, когда давление, измеренное реле давления в блоке 740 управления, ниже заданного предела. Ведущий вал электродвигателя, проходящий вдоль цилиндрического корпуса 712, окружающего его параллельно ручке 704, выступает концентрически в центральное отверстие в корпусе 724 кривошипа и соединяется с коленчатым валом компрессора 702, так что приведение в действие электродвигателя вызывает вращение коленчатого вала для работы компрессора. Пневматически приводимое в действие устройство может быть проточно соединено с выходом, образованным вторым цилиндрическим каналом 735 во внешней поверхности 736 компрессора 702, через воздушный шланг, соединенный с охватывающим быстросоединяемым компонентом 105 для работы при помощи сжатого воздуха, подаваемого от переносного компрессорного узла 700.
В варианте переносного компрессорного узла 700, показанном на фиг.29-31, блок 740 управления имеет такие же размер и форму, как выступающая часть 720 компрессора 702, и портативный батарейный источник 706 питания имеет такие же размер и форму, как и основная часть 718 компрессора 702. В собранном состоянии блок управления установлен на поверхности портативного батарейного источника 706 питания на его плоской верхней поверхности 746, образованной одной из более коротких сторон шестистороннего портативного батарейного источника питания. С портативным батарейным источником 706 питания, прикрепленным к корпусу 712 электродвигателя и блоку 740 управления, который привинчен к снабженному соответствующей резьбой концу полой цилиндрической ручки 704, скомбинированные портативный батарейный источник 706 питания и блок управления находятся в такой же ориентации, как и имеющий аналогичные размеры и форму компрессор 702, создавая сбалансированный и в определенной степени симметричный вид. Имея суммарный вес портативного батарейного источника 706 питания и блока 740 управления, подобный весу компрессора 702, это может также содействовать более сбалансированному распределению веса относительно центральной плоскости цилиндра, в зависимости от распределения веса в пределах корпуса 712 электродвигателя.
На фиг.30 показан переносной компрессорный узел 700 с удаленным съемным портативным батарейным источником 706 питания. Съемная установка портативного батарейного источника питания допускает замену разряженного портативного батарейного источника питания заряженным, легкую замену старого, поврежденного или дефектного портативного батарейного источника питания и зарядку портативного батарейного источника питания отдельно от остального узла. Как показано на фиг.30 и 30А, портативный батарейный источник 706 питания имеет пару отнесенных друг от друга электрических контактов 748, выступающих перпендикулярно из его плоской верхней поверхности 746 для вхождения в контакт с соответствующей парой контактов внутри пары выемок 750, выступающих перпендикулярно вверх из во всем остальном плоской нижней поверхности 752 блока 740 управления в его полое внутреннее пространство. Размеры и разнесение контактов 748 портативного батарейного источника питания и выемок 750 блока управления таковы, что контакты 748 портативного батарейного источника питания входят в выемки 750 и приходят в контакт с контактами блока управления в них, когда блок 740 управления опущен на портативный батарейный источник 706 питания для приведения верхней поверхности 746 портативного батарейного источника питания и нижней поверхности 752 блока управления в сплошной контакт лицом к лицу.
Для запирания портативного батарейного источника питания и блока управления в соединенном состоянии, когда эти два компонента соединены таким образом, пара упруго смещаемых защелок 754 выступает вниз из нижней поверхности 752 блока 740 управления внутри относительно ее противоположных концов. Защелки 754 подпружинены в параллельные вертикальные положения, показанные на фиг.30а, причем каждая проходит перпендикулярно нижней поверхности 752 блока управления, но могут быть смещены, сходясь друг к другу на некотором удалении от блока управления. Когда блок 740 управления опускают на портативный батарейный источник питания, защелки опускаются в отверстия или выемки в его верхней поверхности 746, и наклонные поверхности 756 внутри этих отверстий немного отклоняют обе защелки 754 из их подпружиненных положений, когда они движутся далее вниз в отверстия. Как только защелки проходят нижний конец этих поверхностей 756, они смещаются друг от друга назад к их параллельным положениям для захвата выступа, образующего конец каждой защелки, на нижней кромке соответствующей наклонной поверхности, что предотвращает случайное извлечение защелок из отверстий и разделение блока управления и портативного батарейного источника питания. Для отделения этих компонентов пользователь одновременно нажимает на две кнопки 758, расположенные на противоположных концах блока 740 управления, то есть на его концах на противоположных сторонах продольной оси ручки 704, для повторного смещения защелок из их подпружиненного положения для движения друг к другу и отцепления от нижних кромок наклонных поверхностей 756 таким образом, чтобы они могли извлекаться из отверстий. Разъемные защелкивающиеся средства этого типа известны для соединения перезаряжаемых портативных батарейных источников питания с переносными электрическими инструментами, такими как переносные бесшнуровые дрели.
Дополнительная пара электрических контактов 760 в форме параллельных удлиненных брусков, проходящих по внутренней поверхности 762 портативного батарейного источника питания, имеют размеры и форму для скольжения вверх в соответствующую пару канавок 763, расположенных в соответствующей торцевой поверхности 764 корпуса 712 электродвигателя. Как показано на фиг.29 и 30С, кольцевой выступ 761 выступает радиально наружу из корпуса 712 электродвигателя вокруг его торцевой поверхности 764 для прохождения крепежных средств 761а через этот выступ 761 для зацепления с опорной пластиной 741 в точках, по окружности разнесенных вокруг корпуса 712 электродвигателя. Пластина 741, таким образом удерживающая корпус электродвигателя, имеет достаточную толщину для выполнения выемок 74lb в поверхности 741с пластины, противоположной корпусу 712 электродвигателя, таким образом, чтобы головки крепежных средств 761а были углублены от этой поверхности 741с, которая, таким образом, остается плоской и гладкой для скольжения портативного батарейного источника 706 питания вдоль нее в зацепление с блоком 740 управления и выведения из зацепления. Паз 741d проходит вверх от основания пластины 741 для открывания параллельных канавок 763 в торцевой поверхности 764 корпуса 712 электродвигателя, проходящих вверх от его основания, для приема стержневидных электрических контактов 760 портативного батарейного источника 706 питания, которые отступают па достаточное удаление от торцевой поверхности 762 портативного батарейного источника 706 питания для прохождения через паз 741d пластины в пазы 763 корпуса 712 электродвигателя, когда портативный батарейный источник 706 питания поднят вверх вдоль внешней поверхности 741 с пластины 741 в зацепление с блоком 740 управления. Кольцевой выступ 761 корпуса 712 электродвигателя полностью не окружает его торцевую поверхность 764, но заканчивается с каждой стороны от пары пазов 763 таким образом, что он не проходит под ними и не блокирует скользящий доступ в него для контактов 760 портативного батарейного источника питания.
Подобно выемкам 750 в блоке 740 управления, пазы 763 в корпусе 712 электродвигателя содержат электрические контакты, расположенные для физического контакта со стержневидными электрическими контактами 760 портативного батарейного источника 706 питания, когда их скольжение в полное запирающее зацепление с блоком 740 управления завершено, контакты корпуса электродвигателя, соединенные электропроводкой с электродвигателем для приведения его в действие. Электрические контакты 748 и 760 соответственно на верхней поверхности 746 и внутренней поверхности 762 портативного батарейного источника 706 питания соединены электропроводкой для подключения по меньшей мере одного аккумулятора или элемента батареи внутри источника питания к электродвигателю в корпусе 712 электродвигателя через переключатель включения/выключения и реле давления в блоке 740 управления.
Корпус 712 электродвигателя прикреплен к компрессору 702 резьбовыми крепежными средствами 765, проходящими через другой кольцевой выступ 766, проходящий радиально наружу от периферии круглого цилиндрического корпуса 712 электродвигателя на его конце, противоположном портативному батарейному источнику 706 питания, для вхождения в зацепление с глухими резьбовыми отверстиями 767, проходящими во внутреннюю половину корпуса-приемника 716 от его внутренней поверхности 738. Как показано на фиг.31, крепежные средства 761а, 765 корпуса электродвигателя показанного варианта предусмотрены парами на каждом конце корпуса 712 электродвигателя, причем крепежные средства каждой пары отнесены друг от друга по соответствующей из более длинных сторон шестисторонней основной части 718 корпуса-приемника 716.
Вентилятор, показанный схематически ссылочной позицией 768 на фиг.30, установлен в пределах внутреннего пространства корпуса 712 электродвигателя вблизи его фланцевого компрессорного конца, который оставлен по меньшей мере частично открытым, для сообщения полого внутреннего пространства корпуса 712 электродвигателя с камерой кривошипа компрессора, образованной корпусом 724 кривошипа. Вентилятор 768 установлен на ведущем валу электродвигателя, показанного схематически ссылочной позицией 771, так, что когда электродвигатель включен, вращение его ведущего вала не только приводит в действие компрессор через его коленчатый вал, но также и вращает вентилятор для направления воздушного потока в камеру кривошипа из окружающей среды через отверстие или впускной канал 769 в крышке корпуса кривошипа. Хотя показанное отверстие 769 сформировано подобно отверстиям компрессора второго варианта, этому отверстию или впускному каналу может быть придана форма отверстий, показанных на головках цилиндра первого варианта, с конической растубоподобной формой внешней периферии скоростного входа для содействия увеличению скорости при подаче увеличенного объема воздуха в камеру кривошипа.
Часть воздуха, всасываемого в камеру кривошипа, входит в гильзы 36 цилиндров через установленные на поршне клапаны так же, как описано для компрессора второго варианта, для сжатия в них, в то время как оставшаяся часть воздушного потока продолжает движение в корпус электродвигателя и проходит через вентилятор 768. Воздух проходит вокруг электродвигателя между ним и окружающим корпусом 712, продолжая движение вдоль корпуса 712 к разнесенным по окружности отверстиям или каналам 770 в стенке корпуса вблизи торцевой поверхности 764 корпуса 712 электродвигателя, на которой расположена опорная пластина 741. Индукционный вентилятор 768, таким образом, содействует забору воздуха компрессором посредством усиления воздушного потока в него, одновременно также создавая проходящий мимо электродвигателя поток воздуха для содействия рассеиванию тепла от него и отводу его из корпуса 712 электродвигателя. Электродвигатель, установленный концентрически внутри корпуса 712, имеет круглый цилиндрический корпус, который может иметь рассеивающие тепло ребра, выступающие наружу из него к цилиндрическому корпусу 712, закрытому вокруг корпуса электродвигателя, для улучшения теплопередачи от электродвигателя воздушному потоку от вентилятора, проходящему вокруг него.
На фиг.29 и 30 показано зарядное устройство 714 батареи, которое является разъемно подключаемым к перезаряжаемому портативному батарейному источнику 706 питания, будь то прикрепленному к блоку 740 управления или нет, для его зарядки. Зарядное устройство имеет корпус той же общей формы и размера, как и портативный батарейный источник 706 питания и основная часть 718 корпуса-приемника 716 компрессора, для обеспечения согласующегося внешнего вида среди компонентов переносного компрессорного узла 700. Пара выступающих электрических контактов 772 расположена на торцевой поверхности 774 корпуса зарядного устройства для взаимодействия с соответствующими контактами, установленными в выемке 775 в торцевой поверхности 776 портативного батарейного источника 706 питания, противоположной удерживающей электродвигатель пластине 741, когда эти торцевые поверхности соединены друг с другом вровень вдоль перпендикулярной им оси, также как контакты, взаимодействующие между портативным батарейным источником 706 питания и блоком 740 управления. Две упругие защелки или зажимы 778 выступают от корпуса зарядного устройства в смещенных положениях вдоль параллельных осей, перпендикулярных торцевой поверхности 774. Ширина каждого зажима проходит наклонно вниз от верхней центральной поверхности 779 корпуса зарядного устройства вдоль соответствующей наклонной боковой поверхности 780, проходящей вниз от нее. Защелки или зажимы 778 отталкиваются от их параллельных подпружиненных положений, отклоняясь от торцевой поверхности 774 корпуса зарядного устройства, когда зарядное устройство толкают в сплошной контакт лицом к лицу с портативным батарейным источником 706 питания для соединения электрических контактов этих двух компонентов. С зарядным устройством 714, расположенным таким образом относительно портативного батарейного источника 706 питания, защелки или зажимы 778 возвращаются к их подпружиненным положениям, в которых запирающие концы расположены сразу за торцевой поверхностью 762 портативного батарейного источника 706 питания, на которой расположен корпусу 712 электродвигателя. Выступы или уступы, сформированные на запирающих концах, входят в зацепление с кромками, образованными между находящейся со стороны электродвигателя поверхностью 762 портативного батарейного источника 706 питания и его наклонными боковыми поверхностями 782, проходящими вниз и от верхней поверхности 746 портативного батарейного источника питания. Это зацепление предотвращает отсоединение портативного батарейного источника питания вдоль оси, перпендикулярной сопряженным поверхностям портативного батарейного источника питания и зарядного устройства. Невертикальные кромки, с которыми зажимы или защелки 778 входят в зацепление, также служат для противодействия соскальзыванию зарядного устройства 714 вниз с портативного батарейного источника 706 питания. Падению зарядного устройства вниз с портативного батарейного источника питания также противодействует контакт нижних концов электрических контактов 772 зарядного устройства на полках, образованных закрытыми нижними концами соответствующих выемок 775 во внешней торцевой поверхности 776 портативного батарейного источника питания.
Электрический шнур 777, соединенный с зарядным устройством 714, включает обычный разъем 778 для подсоединения к обычной розетке, и зарядное устройство 714 и портативный батарейный источник 706 питания выполнены с возможностью допускать либо зарядку портативного батарейного источника питания, когда он «сел», либо питание электродвигателя постоянного тока через переключатель электропитания и реле давления, когда шнур 777 соединен с соответствующим внешним источником энергии.
На фиг.32 показан альтернативный вариант переносного компрессорного узла 784, который имеет внешний вид, подобный переносному компрессорному узлу 700 по фиг.29-31. Однако альтернативный вариант переносного компрессорного узла 784 имеет не один, а два поршневых компрессора 702, 702', по одному на каждом конце полой ручки 704 для переноски. Эти два компрессора 702, 702' являются почти идентичными за исключением нескольких отличий в выступающих частях 702, 702'. Компрессор 702 идентичен другому переносному компрессорному узлу, описанному здесь выше. Компрессор 702', однако, отличается тем, что цилиндрическое отверстие, проточно сообщающееся с полой цилиндрическим ручкой 704 для переноски, не снабжено охватывающим быстросоединяемым патрубком 105, а наоборот, или закупорено на внешней несопрягаемой поверхности внешней половины 728' корпуса-приемника 716', или вообще не проходит полностью через эту поверхность. Кольцевые образующие коллектор каналы этих двух компрессоров 702, 702' проточно сообщаются друг с другом через образующую канал полую ручку 704 для переноски через цилиндрические отверстия и цилиндрические каналы этих двух компрессоров для выпуска через один выход, образованный в охватывающем быстросоединяемом патрубке 105. Переключатель 742 включения/выключения установлен на верхней поверхности 734' второго компрессора 702' в том же положении, как и в другом варианте, и подключен к реле давления (не показано), сообщающемуся с общим замкнутым пространством, питаемым цилиндрами этих двух компрессоров.
Корпус 712' электродвигателя соединен с каждым из компрессоров 702, 702' кольцевыми выступами и крепежными средствами на каждом конце, как описано для единственного компрессора другого варианта, причем каждый конец открыт и сообщается с камерой кривошипа соответствующего компрессора. Электродвигатель, содержащийся внутри корпуса 712' электродвигателя, установлен центрально вдоль него и имеет ведущий вал, проходящий от обоих из его концов, причем каждый конец ведущего вала соединен с коленчатым валом соответствующего одного из этих двух компрессоров. Два вентилятора установлены на ведущем валу для приводимого им вращения, причем каждый расположен между электродвигателем и соответствующим компрессором. Отверстия 782' в периферийной стенке корпуса 712' электродвигателя, разнесенные по его окружности, расположены в центральной части корпуса 712', то есть разнесены вокруг электродвигателя. Каждый вентилятор работает одинаково для всасывания воздуха в камеру кривошипа соответствующего компрессора через вход, образованный отверстиями в крышке корпуса кривошипа таким образом, что часть воздушного потока всасывается в цилиндры для сжатия, а остающаяся часть воздушного потока продолжает движение в корпус 712' электродвигателя за вентилятор к электродвигателю. Воздушные потоки от двух вентиляторов встречаются в центре по длине корпуса 712' электродвигателя в пространстве между электродвигателем и окружающей периферийной стенкой корпуса и рассеиваются наружу через каналы или отверстия 782'. Происходит конвективная теплопередача от двигателя в эти воздушные потоки, таким образом, тепло переносится из корпуса через отверстия 782' для охлаждения электродвигателя и корпуса.
Как показано на фиг.32, альтернативный вариант переносного компрессорного узла 784 имеет прямоугольное устройство 786 электропитания, которое не только подает электроэнергию электродвигателю, расположенному внутри корпуса 712 электродвигателя, но также образует основание узла. Два компрессора установлены на верхней поверхности прямоугольного устройства 786 электропитания, удерживая корпус 712' электродвигателя между ними. Устройство электропитания подключено к электродвигателю через переключатель 742 включения/выключения и реле давления, которое может быть установлено на компрессоре 702' вблизи переключателя включения/выключения. Устройство электропитания включает в себя обычный извлекаемый электрический шнур 777' с охватываемым разъемом 778 для соединения с обычной электрической розеткой переменного тока и охватывающий конец 788 для разъединяемого вручную соединения с охватываемой вилкой, расположенной внутри выемки 790 во внешнем корпусе устройства 786 электропитания. Устройство электропитания может быть адаптером для преобразования электроэнергии от внешнего источника питания переменного тока для использования электродвигателем постоянного тока. Альтернативно, устройство электропитания может включать в себя по меньшей мере один аккумулятор или элемент батареи со встроенным зарядным устройством с использованием извлекаемого шнура 777' для соединения с внешним источником питания, или может быть блоком, способным либо заряжать его внутренний аккумулятор, либо приводить в действие электродвигатель, когда он соединен с внешним источником питания. Устройство электропитания может отсоединяться вручную для разъемного соединения с компрессорами или корпусом электродвигателя, допуская быструю и легкую его замену известными способами разъединяемого крепления, например при помощи гибких упругих зажимов, подобных используемым для соединения зарядного устройства батареи и портативного батарейного источника питания другого варианта переносного компрессорного узла для прикрепления между компрессорами 702, 702' и устройством 786 электропитания, когда сопрягаемые охватываемый (выступающий) и охватывающий (углубленный) электрические контакты, также подобные описанным выше, могут создавать прерываемый электрический контакт между съемными компонентами.
Узлы по фиг.29-32 легки в переноске и обеспечивают относительно компактное конструктивное исполнение, особенно когда они используются с компрессорами описанного здесь выше типа, где цилиндры проходят радиально, относительно оси ведущего вала в положениях, разнесенных вокруг нее в общей плоскости, перпендикулярной этой оси. Относительно высокая эффективность компрессоров первого и второго вариантов означает, что узел ручки может использоваться для обеспечения переносного узла, удобно переносимого в одной руке, который может легко транспортироваться с места на место и может использоваться в вариантах применения с более высокими производительностями, чем ранее доступные переносные узлы. Другие переносные компрессоры могут быть подобным же образом снабжены ручкой, несущей портативный батарейный источник питания или дополнительный компрессор на противоположном конце, и приспособлены для расположения электродвигателя между концами ручки.
На фиг.37 схематически показана переносная система 800 приведения в действие инструмента, которая предлагает существенный уровень мобильности и гибкости, в частности, при использовании любого из описанных здесь выше трех компактных вариантов компрессора, которая, как также описано выше, может переноситься в рюкзаке, мешке, сетчатой сумке или перфорированном контейнере или на ножной ленте или ремне. Система 800 имеет компрессор 802, приводимый электродвигателем 804 компрессора, который подключен к перезаряжаемому портативному батарейному источнику 806 питания через реле 808 давления известным образом для приведения в действие электродвигателя 804, реагируя на потребность в сжатом воздухе. Пневматический инструмент 809 соединен с компрессором через воздушный шланг для избирательной работы. Селекторный переключатель 810 подключен между портативным батарейным источником 806 питания и реле 808 давления, причем реле также подключено к электрическим соединениям для избирательного подключения к электрическому инструменту 812. Переключатель 810 имеет выключенное положение, положение включения пневматического инструмента и положение включения электрического инструмента, в которых портативный батарейный источник питания соответственно электрически изолирован, соединен с реле давления и электродвигателем и соединен с электрическим инструментом. Система 800 устанавливается в выключенное положение, когда она не используется, или устанавливается на питание одного из пневматического инструмента или электрического инструмента.
На фиг.33А-33С показаны три конструкции шланга, каждая из которых приспособлена для использования в переносной системе 800 приведения в действие инструмента, для подачи и воздуха к пневматическому инструменту 809, и электроэнергии к электрическому инструменту 812, так что они образуют единый элемент энергоснабжения, способный соединяться и с пневматическими, и с электрическими инструментами.
На фиг.33А показан первый шланг 820, имеющий гибкую трубку 822 из электрически изолирующего материала, образующую воздушный канал, по которому сжатый воздух подается из компрессора к пневматическому инструменту. Первый гибкий проводящий слой 824 сформирован сеткой из проводящего материала, обернутого вокруг внешней периферии гибкой трубки 822, и проходит по ее длине от одного конца шланга до другого. Средний слой 826 из электрически изолирующего материала проходит вокруг первого проводящего слоя 824 для отделения и электрического изолирования первого проводящего слоя 824 от второго проводящего слоя 828 из гибкой проводящей сетки, закрытого вокруг среднего изолирующего слоя 826. Наконец, внешнее покрытие 830 из электрически изолирующего материала закрывает второй проводящий слой 828, образуя внешнюю периферию шланга 820. Чередующиеся слои изолирующих и проводящих материалов сохраняют необходимую электрическую изоляцию проводящих слоев для предотвращения коротких замыканий между ними, также закрывая проводники и изнутри, и снаружи шланга 820.
На фиг.33В показан второй шланг 840, также имеющий полую гибкую трубку 842, через которую подается воздух, но вместо чередующихся проводящих и изолирующих слоев имеющий первую проводящую проволоку или полоску 844 и вторую проводящую проволоку или полоску 846, спирально намотанные вокруг гибкой трубки 842 параллельно разнесенным друг от друга образом между противоположными концами шланга 840. Такое параллельное спиральное расположение дает внешний вид полосок, имеющих проходящий вдоль гибкой трубки 842 повторяющийся рисунок: первый проводник, пространство, второй проводник, пространство; при этом каждая полоска "пространства" представляет собой открытую часть гибкой трубки 842. Разнесение между спиральными проводниками электрически изолирует их, допуская большую степень гибкости полученной конструкции шланга. Для обеспечения того, что проводники не вступят в контакт и вызовут короткое замыкание при изгибе шланга, каждый проводник имеет свой собственный внешний изолирующий слой. Подобно первому шлангу 820, внешний изолирующий слой 848 покрывает проводящие слои и гибкую трубку с образованием внешней периферии шланга 840, предохраняет слои под ней и предотвращает контакт с любым проводником снаружи шланга. Гибкая трубка 842 предотвращает контакт с любым проводником изнутри шланга.
На фиг.33С показан третий шланг 860, в котором полая гибкая трубка 862 имеет первый проводник 864 и второй проводник 866, проходящие приклеенными к ней, простираясь вдоль гибкой трубки 862 в диаметрально противоположных положениях. Каждый проводник имеет форму ленты существенной ширины, перекрывающей чуть менее половины окружности гибкой трубки так, чтобы оставлять диаметрально противоположные промежутки 866 непокрытой трубки между двумя проводниками, причем каждый промежуток образует полоску изолирующего зазора или разделения, проходящую по соответствующей стороне гибкой трубки. Предусматривается, что эти два проводника могут быть сформированы из фольга, проводящей ленты или проводящего покрытия, приклеенных к гибкой трубке. Ширина приспособленных по форме проводников, приклеенных к гибкой трубке, может изменяться для изменения ширины изолирующих лент или промежутков, проходящих вдоль трубки, например для увеличения ширины промежутка для лучшего предотвращения случайного короткого замыкания между двумя проводниками. Снова внешний изолирующий слой 868 покрывает проводящие слои и гибкую трубку, образуя внешнюю периферию шланга 860, защищает слои под ним и предотвращает контакт с любым проводником снаружи шланга.
На фиг.34А и 34В показаны охватываемая и охватывающая половины электрического и пневматического соединений соответственно, причем каждая половина имеет общую форму, подобную соответствующей половине обычного быстросоединяемой пневматической муфты воздушного шланга. На фиг.35 показаны две половины, соединенные друг с другом.
Охватываемый соединитель 900 имеет вставляемый конец 902, вставляемый корпус 904 и резьбовой конец 906, противоположный вставляемому концу 902. Как при обычном быстром соединении воздушного шланга, полый цилиндрический вставляемый конец 902 сообщается по текучей среде с центральным отверстием, проходящим продольно через весь охватываемый соединитель 900 для пропускания через него воздушного потока, а вставляемый корпус 904 имеет контуры или форму для образования канавки для шариков или выемки 908 между двумя утолщениями 910, 911. Охватываемый соединитель 900 отличается от соединителя обычного быстрого соединения воздушного шланга тем, что вставляемый корпус 904 включает первую трубчатую проводящую часть 912, концентрически расположенную частично в пределах второй трубчатой проводящей части 914, с изолирующим слоем 916, проходящим полностью вокруг первой проводящей части между двумя проводящими частями для обеспечения их электрической изоляции. Первая проводящая часть 912 выступает за один конец второй для удерживания вставляемого конца 902. При установке на один конец одного из шлангов 820, 840, 860, каждый из проводников шланга электрически соединяется с соответствующей одной из проводящих частей 912, 914 вставляемого корпуса
Охватываемый соединитель 900 на одном конце шланга может сопрягаться с охватывающим соединителем 920 типа, показанного на фиг.34В, соединенным с выпускным отверстием компрессора. Подобно обычному быстросоединяемому соединителю воздушного шланга, охватывающий соединитель 920 имеет корпус 922 гнезда, имеющий центральное отверстие, проходящее через него по всей длине охватывающего соединителя от его имеющего внутреннюю резьбу конца 924. Поверх конца корпуса 922 гнезда, противоположного резьбовому концу 924, расположена полая цилиндрическая втулка 926, проходящая концентрически вокруг корпуса 922 гнезда и приспособленная для ограниченного скольжения вдоль него. Втулка 926 подпружинена к концу корпуса 922 гнезда, противоположному резьбовому концу 924, пружиной 928, установленной между уступами 930, 932 на внешней поверхности корпуса 922 гнезда и внутренней поверхности втулки 926 соответственно, ограничивая между ними кольцевое принимающее пружину пространство. Как в обычном быстросоединяемом соединителе воздушного шланга, шарики 934 распределены вокруг корпуса гнезда в пределах вырезов 936 в его стенке, которая суживается к внутренней поверхности корпуса гнезда. Паз или выемка 938 проходят по втулке в ее внутренней поверхности на высоте непосредственно над шариками 934. Шарики 934 выступают во внутреннее пространство корпуса 922 гнезда в достаточной степени для блокирования движения утолщения 910 охватываемого соединителя 900, ближайшего к вставляемому концу 902, за шарики 934 далее в отверстие охватывающего соединителя 920, пока втулка 926 не будет оттянута вниз, к резьбовому концу 924 для совмещения выемки 938 втулки с шариками 934, чтобы позволить им переместиться радиально наружу, когда утолщение 910 охватываемого соединителя 900 проходит мимо них. Вставляемый конец 902 охватываемого соединителя входит в принимающее пространство в отверстии охватывающего соединителя, и втулка 926 освобождается назад к ее подпружиненному положению с упором в кольцевой выступ или уступ 940, сформированный в конце корпуса 922 гнезда, противоположном резьбовому концу 924. Освобождение подпружиненной втулки 926 вызывает отталкивание шариков 934 радиально внутрь, когда они выходят из выемки 938 во втулке 926, с выдвижением в выемку 908 для шариков охватываемого соединителя 900, для запирания его в зацеплении с охватывающим соединителем и предотвращения извлечение утолщения 910 через шарики 934.
Охватывающий соединитель 920 отличается от обычного соединителя тем, что второй комплект шариков 950 применен во втором наборе конусных вырезов 952, разнесенных по окружности корпуса гнезда выше первого набора шариков 934, то есть на его стороне, противоположной резьбовому концу 924. Во внутренней стенке втулки расположена вторая выемка 954, находящаяся выше первой выемки 938 таким образом, что она расположена непосредственно над вторым комплектом шариков 950, когда втулка находится в подпружиненном положении, показанном на фиг.35. Небольшое сужение второй проводящей части 914 охватываемого соединителя 900 показано ссылочной позицией 956. Утолщения 910, 911, образующие углубление 908 охватываемого соединителя, сформированы соответственно на концах его первой и второй проводящих частей 912, 914 вблизи вставляемого конца 902. Между утолщением 911 и резьбовым концом 906 находится сужение 956 второй проводящей части 914 охватываемого соединителя 900. Второй набор шариков 950 в охватывающем соединителе 920 взаимодействует со второй выемкой во втулке 954 и сужением 956 второй проводящей части 914 охватываемого соединителя 900 таким же образом, как первый набор шариков 934 с первой выемкой 938 во втулке 926 и канавкой 908 для шариков охватываемого соединителя 900. Каждый набор шариков, таким образом, находится в контакте с соответствующей проводящей частью охватывающего соединителя 920, находясь в максимально внутреннем радиально положении, то есть когда втулка 926 находится в ее подпружиненном положении, удаленном от резьбового конца 924.
Каждый набор металлических шариков 934, 950 находится в контакте с соответствующей проводящей частью охватывающего соединителя 920, когда они смещены в их максимально внутренние радиально положения во внутреннее пространство корпуса гнезда, для вхождения в контакт с соответствующей проводящей частью охватываемого соединителя 900. Это может быть достигнуто, например, посредством формирования корпуса 922 гнезда из электрически изолирующего материала и с непрерывной лентой из проводящего материала, наложенной на корпус 922 гнезда вокруг его внешней периферии в каждом наборе вырезов, удерживающих шарики, как показано на фиг.36. Проводящие ленты электрически изолированы друг от друга посредством их разнесения вдоль изолирующего корпуса 922 гнезда, и ленты имеют электрическое соединение с селекторным переключателем 810 и портативным батарейным источником 806 питания. Пазы 960, 962, проходящие по корпусу 922 гнезда во внешней его стенке, допускают прокладку провода или другого проводящего материала или покрытия корпуса гнезда в пределах паза по внешней поверхности корпуса гнезда, не создавая помех для установки охватываемого соединителя 900 в охватывающий соединитель 920 или для скольжения втулки 926 по корпусу 922 гнезда. Каждая лента проводящего покрытия может быть немного утоплена во внешнюю периферию корпуса 922 гнезда, как показано относительно ленты 966 на фиг.35А, таким образом, чтобы она не выступала наружу от остальной части корпуса 922 гнезда и не создавала помех скольжению втулки 926 вдоль него. На фигуре также показано, как устанавливается соединение между проводящим шариком 950 и лентой покрытия 966 благодаря наличию имеющегося материала покрытия наклонной периферийной стенки выреза таким образом, что шарик удерживается с упором в покрытие втулкой в подпружиненном положении.
Пазы 960, 962 проходят от проводящих лент 964, 966 соответственно к имеющему внутреннюю резьбу концу 924 корпуса 922 гнезда для электронного соединения с селекторным переключателем 810 вблизи этого установочного конца охватывающего соединителя. Например, соединительные концы 960а, 962а заполненных проводником пазов 960, 962 против лент 964, 966 и ближайшие, но отнесенные вдоль корпуса 922 гнезда от резьбового конца 924 соединения, могут служить как точками паяного соединения для выводов от батареи и выключателей для установления избирательного электрического соединения с лентами 964, 966 и наборами шариков 934, 950 при обеспечении электрической изоляции от корпуса компрессора, соединенного с корпусом 922 гнезда на резьбовом конце при помощи соответствующего резьбового патрубка, поскольку корпус или фитинг могут быть сделаны из проводящего материала. Разрыв 968 в проводящей ленте 964, соединяющей шарики первого набора 934, допускает прохождение проводника за эту ленту к ленте второго набора шариков 950.
Когда охватываемый соединитель 900 сцеплен с охватывающим соединителем 920, контакт между комплектами 934, 950 проводящих шариков охватывающего соединителя 920 и соответствующими проводящими частями 912, 914 охватываемого соединителя 900 соединяет проводники шланга 820, 840 или 860 с переключателем. На противоположном конце шланга расположен другой охватывающий соединитель 920, подключенный к проводникам шланга и входящий в соединение с электрическим инструментом, снабженным другим охватываемым соединителем 900, имеющим его проводящие части, подключенные к системе электрического привода инструмента. С переключателем 810, установленным в положение "включения электрического инструмента", и инструментом, приведенным в действие его переключателем или пусковым устройством, цепь замыкается от портативного батарейного источника 806 питания через переключатель 810, через охватываемое/охватывающее соединение в компрессоре, через шланг и через охватываемое/охватывающее соединение в электрическом инструменте для его работы.
Альтернативно, охватывающий соединитель на относящемся к инструменту конце шланга может быть соединен с пневматическим инструментом, снабженным охватываемым соединителем, в котором проводящие части 912, 914 не соединены электропроводкой с чем-либо и, таким образом, электрически изолированы с образованием незамкнутой цепи, через которую электрический ток не будет проходить даже с переключателем 810, установленным в положение включения электрического инструмента. Альтернативно, охватываемый соединитель на инструменте может быть сделан полностью из непроводящего материала для обеспечения того, что цепь не будет замкнута. Если переключатель установлен в положение включения пневматического инструмента, батарея соединяется с реле 808 давления, которое будет активизировать электродвигатель 804, если определенное давление в коллекторе компрессора ниже заданной величины, что, в свою очередь, может запустить компрессор и вызывает подачу сжатого воздуха через охватываемое/охватывающее соединение в компрессоре, через воздушный шланг, через охватываемое/охватывающее соединение на относящемся к инструменту конце шланга в пневматический инструмент для его работы.
Также предполагается, что эта система может быть приспособлена для подачи и воздушного потока, и электроэнергии к относящемуся к инструменту концу шланга электрического/пневматического энергоснабжения, например для использования с бурильным молотком, приспособленным для использования электрической энергии для вращения и пневматической энергии для дробления. Как и при вариантах переносного компрессорного узла, система может включать в себя зарядное устройство батареи, которое может также функционировать как адаптер для использования внешнего источника энергии, когда это желательно.
Поскольку в мое изобретение, описанное выше, могут быть внесены различные модификации и могут быть реализованы многие очевидно сильно различающиеся варианты его осуществления в пределах сущности и объема формулы изобретения без отхода от этих сущности и объема, предполагается, что все содержание прилагаемого описания должно интерпретироваться только в иллюстративном, а неограничивающем смысле.