專利名稱：具有強化活塞槽道的壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生壓縮流體的設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明涉及一 種限定活塞槽道的變形和過度加熱的壓縮機。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知，特定車輛的各種部件的操作需要使用壓縮流體，諸如壓縮空 氣。例如，卡車和其他大型車輛的制動系統(tǒng)同樣使用壓縮空氣從而將各種制 動機構(gòu)諸如基于彈性的致動器偏置進入制動和非制動位置。
因此，活塞壓縮機通常在本領(lǐng)域中^^知用于產(chǎn)生該壓縮流體。這些壓縮 機一般采用具有多個活塞槽道的缸體。多個活塞可滑動地設(shè)置在活塞槽道中 并且連接至一些機構(gòu)，諸如曲柄軸，用于使它們在活塞槽道中往復(fù)運動，由 此交替產(chǎn)生吸氣和壓縮沖程。隨著活塞在缸體的活塞槽道中往復(fù)運動，它們 將體地將待壓縮流體吸入槽道中，隨后壓縮并且排出該流體。
為了控制流體導(dǎo)入活塞槽道以及從槽道中排出，這些壓縮機也一般地包 括具有入口和出口的壓縮才幾頭部，以及將這些端口連接至活塞槽道的流入和 流出槽道。另外，壓縮機頭部通常包括閥，或者將分離的閥板設(shè)置在壓縮機 頭部與具有這種閥的缸體之間，其調(diào)節(jié)流體的流入和流出。這些閥允許活塞 槽道與流入和流出槽道連通，最終與壓縮機頭部中的入口和出口連通。
但是，這些壓縮機的一個問題在于，活塞槽道的臂部有時會在壓縮機組 裝期間變得扭曲。如上所述，缸體頭部一般由一套固緊件安裝之缸體，通常 通過將一套螺栓穿過缸體頭部并且插入缸體的螺紋開口中。
隨著頭部和缸體通過固緊這些螺栓而夾持在一起，夾持力通常會使活塞 槽道的鄰近壁部扭曲。不平均地施加至缸體周圍的各種螺栓的固緊力可進一 步擴大這一扭曲。另外，活塞滑過槽道時接觸的槽道壁通常是設(shè)置在缸孔中 的襯套，其一般來說更容易扭曲。
活塞槽道壁的扭曲是一個嚴重的問題，因為它將影響活塞與槽道壁之間 的密封。例如，通常，活塞包括連接于活塞頭部的一組壓縮環(huán)，該壓縮環(huán)的
環(huán)形形狀接合活塞槽道的圓柱形狀并由此防止油從壓縮機流至活塞頭部的 流體壓縮腔。如果槽道壁變得扭曲，并且因此使得槽道壁不再呈圓柱形，那 么活塞環(huán)與槽道壁之間的接合就不再完美。連續(xù)密封的這一損失將導(dǎo)致油泄 漏進入缸上方的壓縮腔，這樣會悟飯壓縮流體并且會影響壓縮機下游的部 件。例如，通常，空氣干燥器與壓縮機結(jié)合使用從而在由壓縮機供給的空氣 供給至車輛相關(guān)部件之前移除這些空氣中的濕氣。如果油泄漏進入活塞頭部 上方的壓縮腔，那么當壓縮空氣與該壓縮腔連通時，該油將污染空氣干燥器 系統(tǒng)。又例如，如果泄漏的油進入空氣控制閥，那么油會導(dǎo)致這些閥正常工 作。
類似地，這些類型壓縮機中的活塞頭部通常共同地裝配有接觸活塞槽道 壁的刮油環(huán)。由于那些活塞槽道壁在活塞的向上壓縮沖程期間暴露至油，所 以在油已經(jīng)積聚在槽道壁上之后，刮油環(huán)用于在活塞的向下吸氣沖程期間將
壁上的油刮掉，由此有助于確保油不會最終留在活塞頭上方的壓縮腔中。<i
是，當活塞槽道壁變得扭曲時，刮油環(huán)，更像壓縮環(huán)，被有效地提升離開槽 道壁的表面，由此使它們不能刮掉其上的油。
這些類型的壓縮機所存在的相關(guān)問題在于，隨著活塞在活塞槽道中滑 動，活塞部分與槽道壁之間的連續(xù)滑動接觸使得槽道壁加熱。溫度的上升使 得槽道壁更容易由于螺栓的夾持力而施加在槽道壁上的其他應(yīng)力的作用而 產(chǎn)生扭曲。
這些類型的壓縮機導(dǎo)致的其他問題在于，即使在活塞與槽道壁之間的摩 擦產(chǎn)生的熱量不會導(dǎo)致槽道壁變形，那么它們也會加熱在活塞槽道頂部處壓 縮的空氣，這樣會產(chǎn)生很多問題。例如，如上所述，通常使用空氣干燥器與 壓縮機結(jié)合從而移去由壓縮機供給至車輛相關(guān)部件的空氣中的濕氣。由于空 氣溫度更高，所以其能夠保持更多的水蒸汽，因此，空氣干燥器必須加劇運 轉(zhuǎn)從而移去濕氣。由該額外的熱量產(chǎn)生的其他問題在于，其使得熱量更容務(wù) "焦化"-燃燒并且留下積碳。由過量的超熱空氣導(dǎo)致的另一問題在于，壓 縮機的部件以及壓縮機的下游的壽命縮短，部分是由于加熱和冷卻的程度并 不必要而使這些部件收縮和膨脹。
因此，希望使用一種活塞槽道的壁部不會容易產(chǎn)生變形的活塞壓縮機。 還希望使用一種活塞槽道的壁部不會變得過熱的活塞壓縮機。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種活塞壓縮機，其中將缸體頭部固緊至缸 體的過程不會使活塞槽道變形。
本發(fā)明的另一目的是提供一種活塞壓縮機，該活塞壓縮機沿著活塞槽道 的長度具有結(jié)構(gòu)一致性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種活塞壓縮機，該活塞壓縮機抵消沿著摩擦 產(chǎn)生表面的長度的摩擦產(chǎn)生的加熱作用。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷并且實現(xiàn)上述目的和優(yōu)勢的至少一些，本發(fā)明
包括一種壓縮機，其具有缸體；鄰近所述缸體安裝的缸頭部；將所述缸頭 部安裝至所述缸體附近的螺栓；形成在所述缸體中的活塞槽道，所述活塞槽 道具有與所述缸體整體形成的壁，以及形成在鄰近所述活塞槽道的所述缸體
中的冷卻腔，用于容納流體；以及可滑動地設(shè)置在所述活塞槽道中的活塞， 所述活塞具有接觸部分，用于隨著所述活塞從最高位置滑動到最低位置而接 觸所述活塞槽道的壁部；其中，所述螺栓和所述冷卻腔的每個從所述活塞處 于最高位置時的至少所述活塞的接觸部分與所述活塞槽道壁之間的接觸點 延伸到所述活塞處于最低位置時的至少所述活塞的接觸部分與所述活塞槽 道壁之間的接觸點。
在另一實施例中，本發(fā)明包括一種壓縮機，具有缸體；鄰近所述缸體 安裝的缸頭部；將所述缸頭部安裝至所述缸體附近的螺栓；形成在所述缸體 中的活塞槽道，所述活塞槽道具有與所述缸體整體形成的壁，以及形成在鄰 近所述活塞槽道的所述缸體中的冷卻腔，用于容納流體；與缸體整體形成的 曲柄箱；至少局部地設(shè)置在曲柄箱中的曲柄軸，以及連接至曲柄軸并且可滑 動地設(shè)置在活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接觸部分，用于隨著所述活塞 從最高位置滑動到最低位置而接觸所述活塞槽道的壁部；其中，所述螺栓和 所述冷卻腔的每個從所述活塞處于最高位置時的至少所述活塞的接觸部分 與所述活塞槽道壁之間的接觸點延伸到所述活塞處于最低位置時的至少所 述活塞的接觸部分與所述活塞槽道壁之間的接觸點。
在另一實施例中，本發(fā)明包括一種壓縮機，具有殼體；所述殼體具有 螺栓凹槽；形成在所述殼體中的活塞槽道，所述活塞槽道具有與所述殼體整 體形成的壁，以及形成在鄰近所述活塞槽道的所述殼體中的冷卻腔，用于容 納流體；可滑動地設(shè)置在活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接觸部分，用于
隨著所述活塞從最高位置滑動到最低位置而接觸所述活塞槽道的壁部，設(shè)置 在殼體的螺栓凹槽中的螺栓；其中，所述螺栓和所述冷卻腔的每個從所述活 塞處于最高位置時的至少所述活塞的接觸部分與所述活塞槽道壁之間的接 觸點延伸到所述活塞處于最低位置時的至少所述活塞的接觸部分與所述活 塞槽道壁之間的接觸點。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的加強活塞槽道的壓縮機的端部剖視圖。
圖2是圖1的壓縮機的前部剖視圖。
根據(jù)本發(fā)明的壓縮機10的一項實施例的基本部件示出于圖1。如說明書
所述，術(shù)語"頂部""底部""上方，，"下方""上""下""在上方""在下方" "在頂部上""在底部下""上""下""高，，"低""前""后，，"后部""向前" 和"向后"指代附圖中所示的方向，這些定向并不是為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的 所必需的。
具體實施例方式
壓縮機10包括安裝至缸體14的缸頭部12。在特定有利實施例中，曲柄 箱16與缸體14整體形成。曲柄軸18設(shè)置在曲柄箱16中。缸體14具有形 成在其中的至少一個活塞槽道20，如同2所示，其具有多個活塞槽道20。 活塞22設(shè)置在每個活塞槽道20中并且連接至曲柄軸18，使得活塞22在旋 轉(zhuǎn)的同時在槽道20中往復(fù)運動。
活塞22可在槽道20中往復(fù)移動從而提供吸入和壓縮沖程。活塞22上 方的槽道20中的空間與需要壓縮流體的空氣系統(tǒng)流體連通。在活塞22的下 行沖程期間，空氣被吸入槽道20。在活塞22的隨后上行沖程期間，該空氣 被壓縮，然后從槽道20排出。為了調(diào)節(jié)空氣進入活塞22上方的壓縮空間以 及從該空間排出，缸頭部12安裝在缸體14附近，該缸頭部一^殳包括入口和 出口孔、槽道和閥的布置結(jié)構(gòu)。
每個活塞22具有活塞頭部24,其接合活塞槽道20的壁部26。通常， 槽道臂部26為圓柱形，活塞頭部24經(jīng)由連接至活塞頭部24的環(huán)形部件30 接合槽道壁26。在特定有利實施例中，環(huán)形部件30是壓縮環(huán)。在一些實施 例中，多個壓縮環(huán)30連接至活塞頭部24。
壓縮環(huán)30直接地接觸槽道壁26，其與缸體14整體形成。這可釆用各種
方式產(chǎn)生，但是通常由一個固體件開始，諸如鐵塊，以及在其中開孔或擠壓 活塞槽道?？蛇x擇地，具有圓柱槽道的缸體可簡單地通過具有該形狀的模具
澆鑄成。因為該整體壁用作活塞槽道壁26，所以與在孔中設(shè)置的分離襯套或 殼體的情況相比，更不太可能使與環(huán)形壓縮環(huán)30的形狀對應(yīng)的活塞槽道20 的形狀變形。
缸頭部12通過至少一個螺栓40安裝至缸體14。螺栓40從壓縮環(huán)30 與槽道壁26之間的至少最高接觸點(即，當活塞22處于其上行沖程的最高 位置時環(huán)30的位置)延伸至環(huán)30與壁26之間的最低接觸點(即，當活塞 22處于其下行沖程的最低位置時環(huán)30的位置)。采用這種方式，鄰近槽道 20的缸體14的結(jié)構(gòu)完整性在環(huán)30的移動整體路徑上保持一致，在該路徑上 不會出現(xiàn)螺栓40的底部處的最終固緊。
冷卻腔50形成在缸體14中，該冷卻腔一般為水套。如活塞槽道20的 情況，冷卻腔50可采用各種方式產(chǎn)生，包括開孔、擠壓和鑄造。冷卻腔50 位于活塞槽道20附近，在特定有利實施例中，腔50環(huán)繞槽道20。因此，該 腔可充滿液體，諸如水，從而在壁26由于活塞22在活塞槽道20中往復(fù)移 動而在壁26與壓縮環(huán)30之間產(chǎn)生的摩擦加熱時幫助冷卻槽道20。
在一些實施例中，冷卻腔位于螺栓40與槽道20之間。因此，腔50更 接近槽道20，因此更加能夠冷卻槽道20。而且，螺栓進一步遠離槽道20， 因此不太可能在槽道20上施加多大的力。最后，冷卻腔50能夠在由于螺栓 40的固緊而沿槽道20的方向施加的任何應(yīng)力影響槽道20之前吸收該任何應(yīng) 力。為了最大化壁26上的冷卻效果以及相對于螺栓40的夾持力的絕緣效果， 冷卻腔50,類似于螺栓40,從壓縮環(huán)30與槽道壁26之間接觸的最高點延 伸到環(huán)30與壁26之間接觸的最低點。采用這種方式，環(huán)30的整個路徑可 由腔50中的液體有效地冷卻。
在特定有利實施例中，至少一個刮油環(huán)32也可連接至活塞頭部24。當 活塞22在槽道20中在壓縮沖程期間向上滑動時，壁26的部分暴露于曲柄 箱16中沉積的油。因此，在活塞22的向下吸入沖程期間，刮油環(huán)32有助 于在壓縮環(huán)30接觸油之前將留在壁26上的任何油刮掉落回曲柄箱16。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合往復(fù)式壓縮機示出，但是，在其他實施例中，本發(fā) 明需要其他類型的壓縮機，諸如隔板壓縮機。在這些實施例中，沒有使用連
接有活塞桿的曲柄軸，而是將驅(qū)動軸軸向?qū)R壓縮機并且定位在壓縮機中 心。該活塞連接至安裝于驅(qū)動軸的隔板，由此將軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為活塞的
軸向運動，諸如Koelzer的美國專利No.6,439,857所7>開的設(shè)計方案，該專 利被轉(zhuǎn)讓至本申請的受讓人。如這里所示，在一些實施例中，隔板包括經(jīng)由 軸承連接至(連接至活塞的)非旋轉(zhuǎn)部分的(安裝至驅(qū)動軸)旋轉(zhuǎn)部分，致 動器設(shè)置用于接觸隔板，使得當致動器處于第 一位置時在隔板上施加力以適 于將隔板保持在與軸垂直的位置，使得活塞保持空轉(zhuǎn)，并且在第二位置時在 隔板上施加力以適于樞轉(zhuǎn)隔板，由此使得活塞在活塞槽道中進行往復(fù)移動。
類似地，雖然本發(fā)明已經(jīng)采用標準的往復(fù)壓縮機進行說明，但是在其他 實施例中，本發(fā)明采用的壓縮機可以具有分離的活塞以及位于曲柄軸相對側(cè) 上的活塞槽道，因此，從壓縮機的兩端接收流體并從該兩端將流體排出。
應(yīng)該理解，上述內(nèi)容是示意性的并非限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫 離本發(fā)明的精髓的情況下可進行各種改進。因此，應(yīng)該主要參照所附的權(quán)利 要求而非前述說明書確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種壓縮機，包括缸體；鄰近所述缸體安裝的缸頭部；將所述缸頭部安裝至所述缸體附近的螺栓；形成在所述缸體中的活塞槽道，所述活塞槽道具有與所述缸體整體形成的壁，以及形成在鄰近所述活塞槽道的所述缸體中的冷卻腔，用于容納流體；以及可滑動地設(shè)置在所述活塞槽道中的活塞，所述活塞具有接觸部分，用于隨著所述活塞從最高位置滑動到最低位置而接觸所述活塞槽道的壁部；其中，所述螺栓和所述冷卻腔的每個從所述活塞處于最高位置時的至少所述活塞的接觸部分與所述活塞槽道壁之間的接觸點延伸到所述活塞處于最低位置時的至少所述活塞的接觸部分與所述活塞槽道壁之間的接觸點。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，還包括 與所述缸體整體形成的曲柄箱；以及至少局部設(shè)置在所述曲柄箱中的曲柄軸，其中所述活塞連接至所述曲柄軸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其中，所述冷卻腔位于所述活塞槽 道與所述螺栓之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中，所述冷卻腔環(huán)繞所述活塞槽道。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其中，所述冷卻腔包括水套。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其中，所述活塞槽道是圓柱形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓縮機，其中，所述活塞包括活塞頭部，并 且其中所述接觸部分包括連接至所述活塞頭部的至少一個環(huán)形部分。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機，其中，所述環(huán)形部件包括壓縮環(huán)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓縮機，還包括連接至所述活塞頭部的至少 一個額外壓縮環(huán)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓縮機，還包括連接至所述活塞頭部的至少 一個刮油環(huán)。
全文摘要
公開一種壓縮機，總體包括經(jīng)由螺栓安裝至缸體的缸頭部，該缸體具有冷卻腔和活塞槽道?；钊O(shè)置在活塞槽道中并且具有接觸該槽道壁的接觸部分，其與缸體整體形成，活塞可在槽道中滑動。螺栓和冷卻腔都從至少活塞的接觸部分與槽道壁之間的最高接觸點延伸至至少活塞接觸部分與槽道壁之間的最低接觸點。在特定實施例中，冷卻腔位于螺栓與活塞槽道之間。在一些實施例中，曲柄箱與缸體整體形成。
文檔編號F01B1/02GK101111679SQ200580047287
公開日2008年1月23日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者安德魯·W·亞當斯, 羅伯特·L·凱爾澤, 邁克爾·R·詹金斯, 馬克·D·沙克 申請人:哈爾德克斯制動器公司