ШАТУН И ВОЗДУШНЫЙ КОМПРЕССОР, ОБОРУДОВАННЫЙ ТАКИМ ШАТУНОМ
CRANK ROD AND AIR COMPRESSOR EQUIPPED WITH SUCH CRANK ROD

Область техники
Настоящее изобретение относится к области воздушной компрессии, а более конкретно к шатунам и воздушным компрессорам с такими шатунами.
Уровень техники
Являясь источником, способным обеспечить чистый воздух, воздушные компрессоры широко применяются в промышленности, например в медицине, пищевой и химической инженерии, и обладают высокими требованиями к качеству воздуха. Воздушные компрессоры используют несколько режимов компрессии, при этом поршневой воздушный компрессор способен реализовать компрессию воздуха таким образом, что коленчатый вал вращается для обеспечения движения шатуна и поршня вперед-назад в воздушном цилиндре, поэтому шатун является одним из важных составляющих поршневого воздушного компрессора.
Коленчатый вал в основном содержит главный вал, палец кривошипа и плечи кривошипа, при этом главный вал и палец кривошипа не расположены соосно; главный вал и плечи кривошипа соединены через палец кривошипа. Большая головка шатуна соединена с пальцем кривошипа, и в целом один вид шатуна может соответствовать только одному виду коленчатых валов, как, например, в заявке на патент Китая № 201520005185.5, в которой раскрыт шатун воздушного компрессора, осевая толщина большой головки является фиксированной и не может регулироваться. Во время процесса монтажа часто возникает проблема, когда осевая толщина большой головки шатуна меньше, чем расстояние между двумя плечами кривошипа, и торцевая поверхностью большой головки не прилегает к плечам кривошипа, что происходит из-за несоответствия видов изделий и отклонения от точных расчетов в производственном процессе, что приводит к дрожанию и низкой стабильности компрессора во время работы, к увеличению шума, так что шатун может легко повреждаться и его будет необходимо часто менять, а значит, он не обладает практичностью.
Выходящий объем коммерчески доступных воздушных компрессоров в настоящее время составляет около 250 л/мин, например выходящий объем воздушных компрессоров модели FH55/35, продаваемой на китайском веб-сайте http://detail.1688.com/offer/1169485301.html, составляет 250 л/мин; кроме того, согласно соответствующей информации относительно воздушных компрессоров, раскрытой на официальном веб-сайте компании, выходящий объем воздушных компрессоров с одинаковыми характеристиками может составлять самое большее 250 л/мин. Однако в некоторых особых случаях вид применяемого воздушного компрессора и выходящий объем не могут соответствовать установленным требованиям, поэтому необходимы дополнительные улучшения.
Суть настоящего изобретения
Целью настоящего изобретения является создание шатуна с хорошей практичностью и стабильностью, с учетом недостатков механизмов из предшествующего уровня техники.
Для того чтобы реализовать упомянутую выше цель, настоящее изобретение предоставляет следующее техническое решение: шатун, состоящий из большой головки, маленькой головки и соединительной части, при этом указанная соединительная часть соединяет большую головку и маленькую головку, на указанной большой головке предусмотрен регулировочный механизм, регулирующий осевую толщину, а также предусмотрен ограничивающий механизм, ограничивающий осевое перемещение регулировочного механизма.
Кроме того, указанный регулировочный механизм содержит регулировочные кольца, при этом внутренние стенки указанных регулировочных колец снабжены резьбой и указанные регулировочные кольца находятся в резьбовом соединении с большой головкой.
Кроме того, что указанный ограничивающий механизм содержит фонарные кольца, при этом указанные фонарные кольца расположены между регулировочными кольцами и соединительной частью; при этом указанные фонарные кольца находятся в резьбовом соединении с большой головкой.
Кроме того, указанный ограничивающий механизм содержит выталкивающие блоки, при этом указанные опорные стержни выполнены эллиптической формы и расположены между регулировочными кольцами и соединительной частью; при этом в указанных опорных стержнях установлены стержни с резьбой, а в указанной большой головке выполнены резьбовые отверстия, соответствующие стержням с резьбой.
Кроме того, в нижней части указанной большой головки прочно закреплена масленка.
Кроме того, на торцевых поверхностях указанных регулировочных колец нанесено распылением износостойкое покрытие.
Другой целью настоящего изобретения является создание воздушного компрессора с большим выходящим объемом и энергосбережением, с учетом недостатков механизмов из предшествующего уровня техники.
Для того чтобы реализовать упомянутую выше цель, настоящее изобретение предлагает следующее техническое решение: компрессор, содержащий картер, электродвигатель и воздушный цилиндр, при этом в картере расположен коленчатый вал, указанная большая головка шатуна соединена с коленчатым валом, высота центра указанного картера составляет 70-85 мм, а диаметр указанного воздушного цилиндра составляет 65-75 мм.
Кроме того, указанная маленькая головка шатуна соединена с поршнем, при этом указанный поршень скользит внутри воздушного цилиндра; на указанном поршне выполнены кольцевые пазы, при этом в указанных кольцевых пазах установлены поршневые кольца; внешний диаметр указанных поршневых колец и поршня составляет 65-75 мм.
Кроме того, количество указанных кольцевых пазов и поршневых колец составляет по меньшей мере 3.
Кроме того, расстояние между центром окружности указанной большой головки и центром окружности указанной маленькой головки составляет 105-125 мм.
Настоящее изобретение также предлагает способ регулирования толщины большой головки шатуна, заключающийся в том, что толщину большой головки шатуна регулируют путем регулирования регулировочного механизма на большой головке шатуна.
Кроме того, толщину большой головки шатуна регулируют вращением регулировочного механизма.
Кроме того, указанный регулировочный механизм находится в резьбовом соединении с большой головкой шатуна.
Кроме того, после достижения нужной толщины регулировочный механизм ограничивается ограничивающим механизмом.
Кроме того, регулировочный механизм ограничивают вращением ограничивающего механизма.
По сравнению с механизмами из предшествующего уровня техники настоящее изобретение имеет положительный эффект, такой как: если между шатуном и плечами кривошипа существует зазор, осевая толщина может быть отрегулирована до прилегания шатуна к плечам кривошипа при помощи регулировочного механизма, выполненного с возможностью регулировки осевой толщины и расположенного на большой головке шатуна; воздушный компрессор имеет хорошую стабильность во время работы; шатун не трясется, что еще больше уменьшает шум; кроме того, шатун применим в различных случаях и подходит к коленчатым валам различных видов и, таким образом, обладает замечательной практичностью, поскольку осевая толщина может быть отрегулирована. В то же время шатун трудно повреждается благодаря небольшой амплитуде колебания и не требует частой замены, что обеспечивает ему долгий срок службы;
За счет усовершенствований, сделанных в отношении размеров указанных выше картера, воздушного цилиндра, поршня, поршневых колец и шатуна, по сравнению с аналогами из предыдущего уровня техники, картер увеличен, так что внутреннее давление внутри картера может быть уменьшено, улучшается эффект тепловыделения, понижается температура масла; масляный туман, который вырабатывается посредством масленки в картере, входит в воздушный цилиндр и смазывает подвижные детали, такие как поршень и воздушный цилиндр, таким образом, работа воздушного компрессора становится более плавной и стабильной. Поршень, поршневые кольца и воздушный цилиндр на один размер больше в диаметре, чем подобные изделия, но обладают одинаковым ходом, так что при тех же условиях производительность у этого воздушного компрессора больше, чем у подобных изделий; таким образом, достигается эффект увеличения выходящего объема, улучшается эффективность работы и экономиться больше энергии. Обеспечивается применение в особых случаях, требующих много сжатого воздуха, и в обычной работе, а также большая применимость и практичность.
Описание графических материалов
На фиг. 1 представлен вид спереди шатуна и воздушного компрессора, снабженного таким шатуном, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 представлен воздушный компрессор согласно настоящему изобретению в разобранном виде.
На фиг. 3 представлен вид спереди шатуна и воздушного компрессора, снабженного таким шатуном, согласно настоящему изобретению в соответствии с первым примером осуществления.
На фиг. 4 представлен вид в разрезе, взятый по линии A—A, шатуна и воздушного компрессора, снабженного шатуном, согласно настоящему изобретению в соответствии с первым примером осуществления.
На фиг. 5 представлен увеличенный вид части I шатуна и воздушного компрессора, снабженного таким шатуном, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6 представлен увеличенный вид части II шатуна и воздушного компрессора, снабженного таким шатуном, согласно настоящему изобретению.
На фиг. 7 представлено изображение конструкции шатуна согласно настоящему изобретению в соответствии с первым примером осуществления.
На фиг. 8 представлено изображение конструкции шатуна согласно настоящему изобретению в соответствии со вторым примером осуществления.
На фиг. 9 представлен вид в разрезе шатуна согласно настоящему изобретению в соответствии со вторым примером осуществления.
Ссылочные позиции на фигурах следующие: 1. картер; 2. электродвигатель; 21. ременной шкив; 22. ремень, 3. коленчатый вал; 31. плечо кривошипа; 4. шатун; 41. маленькая головка; 42. большая головка; 43. соединительная часть; 44. масленка; 5. поршень; 51. поршневое кольцо; 512. смазочный паз; 52. поршневой палец; 53. пружинное стопорное кольцо; 6. воздушный цилиндр; 61. глушитель; 62. трубка подачи воздуха; 7. регулировочное кольцо; 81. фонарное кольцо; 82. выталкивающий блок; 821. стержень с резьбой; 9. манометр; 10. износостойкое покрытие; 11. подшипник; 12. винт слива масла; 13. воздушный резервуар.
Конкретные варианты осуществления
Принцип работы воздушного компрессора заключается в том, что электродвигатель 2 заставляет коленчатый вал 3 совершать эксцентрическое движение для приведения в действие шатуна 4, после чего соединенный с ним поршень 5 совершает возвратно-поступательное движение внутри воздушного цилиндра 6. В этих примерах осуществления электродвигатель 2 заставляет связанный с ним коленчатый вал 3 вращаться через ременной шкив 21 и ремень 22, при этом давление внутри полости поршня в воздушном цилиндре 6 ниже атмосферного давления в Па, когда поршень 5 перемещается из самого верхнего положения в самое нижнее положение, клапан всасывания воздуха открывается, наружный воздух всасывается в цилиндр. Этот процесс называется процессом всасывания воздуха. Когда поршень 5 перемещается из самого нижнего положения в самое верхнее положение, давление в цилиндре становится выше, чем давление в трубке 62 подачи воздуха, выпускной клапан открывается и воздух затем направляется в трубку 62 подачи воздуха и, наконец, остается в воздушном резервуаре 13. Этот процесс называется процессом выпуска воздуха. Поршень 5, совершая возвратно-поступательные движения, непрерывно сжимает воздух; так как воздушный цилиндр 6 снабжен отверстиями для выпуска воздуха, после сжатия воздух через отверстия для выпуска воздуха передается в трубку 62 подачи воздуха и остается в воздушном резервуаре 13 для последующего использования. Глушитель 61 расположен на входе воздуха из воздушного цилиндра 6 и выполняет функцию глушения и снижения шума.
Примеры осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже в сочетании с фиг. 1-9, но настоящее изобретение может быть реализовано в соответствии с несколькими различными способами, ограниченными и охватываемыми формулой изобретения.
Пример осуществления 1
Шатун 4 содержит большую головку 42, маленькую головку 41 и соединительную часть 43, при этом соединительная часть 43 соединена с большой головкой 42 и маленькой головке 41 и образует с ними одно целое; при этом на большой головке 42 расположен регулировочный механизм, регулирующий осевую толщину; указанный регулировочный механизм содержит регулировочные кольца 7, при этом внутренние стенки регулировочных колец 7 снабжены резьбой; поверхность большой головки 42 оснащена осевой резьбой, и регулировочные кольца 7 находятся в резьбовом соединении с большой головкой 42, поэтому осевое перемещение регулировочных колец 7 на большой головке 42 может быть реализовано только путем поворота регулировочных колец 7, для того чтобы отрегулировать осевую толщину до тех пор, пока регулировочные кольца 7 не начнут прилегать к плечам 31 кривошипа; предпочтительно, регулировочные кольца 7 расположены по обе стороны от большой головки 42, поэтому шатун 4 не способен вызывать смещения и является более стабильным в целом, а обе стороны могут быть одновременно отрегулированы, что более удобно в случае с большим объемом регулирования; так как регулировочные кольца 7 прилегают к плечам 31 кривошипа, в рабочем процессе между ними существует окружная сила трения, которая легко провоцирует сдвиг регулировочных колец 7 до предварительно настроенного положения, что приводит к тому, что между каждым регулировочным кольцом 7 и соответствующим плечом 31 кривошипа опять возникает зазор, что приводит к дальнейшему колебанию шатуна 4 в рабочем процессе; вследствие этого, на большой головке 42 расположен ограничивающий механизм, который содержит фонарные кольца 81, при этом фонарные кольца 81 находятся в резьбовом соединении с большой головкой 42; посредством вращения фонарные кольца 81 удерживают регулировочные кольца 7; регулировочные кольца 7 передают силу, преобразованную из первоначальной окружной силы в осевую, на фонарные кольца 81; и затем фонарные кольца 81, которые находятся в резьбовом соединении, из-за воздействия осевой силы также не могут перемещаться и в дальнейшем выполняют функцию ограничения осевого перемещения регулировочных колец 7; таким образом, регулировочные кольца 7 всегда прилегают к плечам 31 кривошипа, чтобы обеспечить стабильность шатуна 4 во время работы и уменьшить шум. Шатун 4 трудно повредить, а также он имеет долгий срок службы и не требует частой замены; кроме того, так как осевую толщину можно регулировать, шатун 4 можно применять в разных случаях и он подходит к коленчатым валам различной формы, поэтому несомненно обладает практичностью.
Пример осуществления 2
Отличие шатуна 4 в этом примере осуществления от шатуна в примере осуществления 1 состоит в неодинаковости ограничивающих механизмов, тогда как во всем остальном он такой же, как и в примере осуществления 1; в этом примере осуществления ограничивающий механизм содержит выталкивающие блоки 82, при этом выталкивающие блоки 82 имеют эллиптическую форму и расположены между регулировочными кольцами 7 и соединительной частью 43; каждый выталкивающий блок 82 снабжен стержнем 821 с резьбой, а в большой головке 42 выполнены резьбовые отверстия, соответствующие стержням 821 с резьбой; поскольку, как правило, амплитуда регулировки осевой толщины не большая и существует маленькая разница в длине большой оси и малой оси каждого выталкивающего блока 82, соотношение длины большой оси и малой оси в этом примере осуществления составляет 1.2:1; эллиптические выталкивающие блоки 82 поворачиваются, чтобы прилегать к регулировочным кольцам 7, при этом выталкивающие блоки эллиптические; кроме того, их кромки представляют собой дуговые поверхности и в процессе ограничения вращением становиться более ровными.
Регулировочные кольца 7 передают силу, преобразованную из первоначальной окружной силы в осевую, на выталкивающие блоки 82, и затем выталкивающие блоки 82, которые находятся в резьбовом соединении с большой головкой 42, из-за стержней 821 с резьбой под влиянием осевой силы также легко не вращаются и в дальнейшем выполняют функцию ограничения осевого перемещения регулировочных колец 7; таким образом, регулировочные кольца 7 всегда прилегают к плечам 31 кривошипа, чтобы обеспечить стабильность шатуна 4 во время работы и уменьшить шум. Шатун 4 трудно повредить, а также он имеет долгий срок службы и не требует частой замены; кроме того, так как осевую толщину можно регулировать, шатун 4 можно применять в разных случаях и он подходит к коленчатым валам различной формы, поэтому несомненно обладает практичностью.
Предпочтительно, выталкивающие блоки 82 симметрично распределены вокруг большой головки 42; кроме того, можно установить четыре выталкивающих блока 82, таким образом, они могут прилегать к регулировочным кольцам 7 во всех направлениях и иметь более значительный эффект ограничения на регулировочные кольца 7; между тем большая головка 42 шатуна 4 также однородна по весу, что позволяет избежать явления смещения.
На обе торцевые поверхности каждого регулировочного кольца 7 шатуна 4 нанесено распылением износостойкое покрытие 10; указанное износостойкое покрытие 10 выполнено из имитирующей керамику краски, в которой основным пленкообразующим веществом является растворимая смола, при этом слой краски светлого, насыщенного цвета, похожего на фарфоровую глазурь, обладает отличной водостойкостью, щелочеустойчивостью, износостойкостью и сопротивляемостью старению, способна увеличить износостойкость двух торцевых поверхностей регулировочных колец 7 и, таким образом, помогает избежать появления зазора, вызванного износом торцевых поверхностей регулировочного кольца 7 из-за их прилегания к плечам 31 кривошипа в процессе работы шатуна 4.
Внизу большой головки 42 шатуна 4 неподвижно расположена масленка 44, и масляный туман, генерируемый в картере 1 посредством масленки 44 в процессе работы, поступает в воздушный цилиндр 6 для смазки подвижных частей, таких как поршень и воздушный цилиндр 6, чтобы обеспечить стабильную и бесперебойную работу поршня 5 в воздушном цилиндре 6, обеспечить эффект сжатия воздуха, продлить срок службы и, следовательно, предотвратить повреждения.
Нужно отметить, что вышеупомянутый регулировочный механизм расположен только на большой головке 42; между тем указанный регулировочный механизм можно также расположить на маленькой головке. Наиболее предпочтительно, если как большая головка 42, так и маленькая головка 41 снабжены указанным регулировочным механизмом, чтобы шатун 4 имел более очевидную стабильность в процессе работы.
Воздушный компрессор, оснащенный указанным выше шатуном 4, содержит картер 1, электродвигатель 2 и воздушный цилиндр 6, при этом в картере 1 находится коленчатый вал 3, большая головка 42 шатуна 4 соединена с коленчатым валом 3, высота центра картера 1 составляет 70-85 мм, диаметр воздушного цилиндра 6 составляет 65-75 мм, а расстояние между центром окружности большой головки 42 и центром окружности маленькой головки 41 составляет 105-125 мм; поршень 5 соединен с маленькой головкой 41 шатуна 4, при этом указанный поршень 5 скользит внутри воздушного цилиндра 6; на поршне 5 выполнены кольцевые пазы, в которых установлены поршневые кольца 51. Внешний диаметр поршневых колец 51 и поршня 5 составляет 65-75 мм; в поршне 5 формируется сквозное отверстие, в которое проникает поршневой палец 52, во внутренней стенке сквозного отверстия образованы кольцевые зажимные пазы. Маленькая головка 41 шатуна 4 соединена с поршнем посредством поршневого пальца 52. В кольцевых зажимных пазах расположены пружинные стопорные кольца 53; посредством пружинных стопорных колец 53 поршневой палец 52 реализует функцию ограничения, так что демонтаж можно произвести только путем снятия пружинных стопорных колец 53 и извлечением поршневого пальца 52, простым и удобным способом; за счет усовершенствований, сделанных в отношении размеров указанных выше картера 1, воздушного цилиндра 6, поршня 5, поршневых колец 51 и шатуна 4, по сравнению с аналогами из предыдущего уровня техники, картер 1 увеличен, так что внутреннее давление внутри картера 1 может быть уменьшено, улучшается эффект тепловыделения, понижается температура масла; масляный туман, который вырабатывается посредством масленки 44 в картере 1, входит в воздушный цилиндр и смазывает подвижные детали, такие как поршень и воздушный цилиндр, таким образом, работа воздушного компрессора становится более плавной и стабильной.
Поршень 5, поршневые кольца 51 и воздушный цилиндр на один размер больше в диаметре, чем подобные изделия, но обладают одинаковым ходом, так что при тех же условиях производительность у этого воздушного компрессора больше, чем у подобных изделий, выходящий объем изменяется от изначально 250 л/мин до 290 л/мин и, таким образом, увеличивается на 16%, достигается эффект увеличения выходящего объема, улучшается эффективность работы и экономиться больше энергии. Обеспечивается применение в особых случаях, требующих много сжатого воздуха, и в обычной работе, а также большая применимость и практичность.
Кроме того, количество кольцевых пазов и поршневых колец 51 составляет по меньшей мере 3; применение кольцевых пазов обеспечивает более надежную установку поршневых колец 51 и затрудняет их сползание. Предпочтительно, количество кольцевых пазов и поршневых колец 51 составляет 3, при этом в поршневом кольце 51, которое находится рядом с одной стороной шатуна 4, выполнен кольцевой смазочный паз 512, при этом указанный кольцевой смазочный паз 512 в поршневом кольце расположен внизу и служит для накопления определенного количества масла; все поршневые кольца 51 образуют на поршне 5 четыре дорожки колец, и за счет четырех дорожек колец масло на внутренней стенке воздушного цилиндра 6 устраняется и, таким образом, не проходит к верхней поверхности поршня, в результате чего потребление масла снижается, обеспечивается хорошая работа воздушного компрессора; поршень 5 хорошо смазывается в течение длительного времени и не требуется частое добавление масла.
Нижняя часть картера 1 снабжена отверстием слива масла, в которое устанавливается соответствующий ему винт 12 слива масла; таким образом загрязненное масло в картере 1 можно удобно заменить после длительного использования, масло можно слить, просто ослабив винт 12 слива масла, а затем залить новое смазочное масло в картер 1 простым и удобным способом.
Подшипники 11 равномерно установлены в месте соединения двух сторон коленчатого вала 3 и картера 1; за счет равномерного расположения подшипников 11 с двух сторон обеспечивается не только хорошее вращение коленчатого вала 3, но и хорошая опора для коленчатого вала 3, а также увеличивается стабильность воздушного компрессора во время работы.
На воздушном резервуаре 13 расположен манометр 9, который может быть сконфигурирован для отображения давления сжатого воздуха в воздушном резервуаре 13, чтобы облегчить проверку давления воздуха внутри.
Указанное выше является лишь предпочтительными примерами осуществления настоящего изобретения, поэтому объем защиты настоящего изобретения не ограничивается вышеупомянутыми примерами осуществления, и все технические решения, сделанные на основе идеи настоящего изобретения, попадают в объем защиты настоящего изобретения. Следует отметить, специалистами в данной области может быть предложен ряд усовершенствований и изменений без отклонения от сути настоящего изобретения и эти усовершенствования и изменения также должны входить в объем защиты настоящего изобретения.