專利名稱：一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種活塞，特別是一種適用于活塞式壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞結(jié)構(gòu)，
這種新型活塞結(jié)構(gòu)能夠提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代工業(yè)中，各種壓縮機(jī)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用，特別是活塞式氣體壓縮機(jī)的 應(yīng)用領(lǐng)域范圍尤為突出。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，用在串聯(lián)兩個(gè)及以上壓縮級(jí)的級(jí)差式氣缸中 的級(jí)差式活塞在低壓級(jí)應(yīng)用較為廣泛。由于鑄鋁或鑄鋁合金具有良好的綜合性能，目前在 工業(yè)上占有重要的地位，廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。其中，ZL108和ZL109合 金廣泛地用做壓縮機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的活塞。 在傳統(tǒng)壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中， 一般均將直徑較大的低壓級(jí)活塞(低壓列)設(shè)計(jì)采用鑄鋁 (ZL108和ZL109)以減輕重量，使之與鋼制高壓級(jí)活塞(高壓列)的往復(fù)質(zhì)量接近，以使兩 列往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量接近，達(dá)到平衡往復(fù)慣性力，使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)可靠的目的。但是，活塞 材料采用了鑄鋁(ZL108和ZL109)，而活塞桿材料須采用合金鋼鍛鋼制造，兩者通過活塞端 螺母連接緊固在一起(如圖1所示)。由于兩者所采用材料不一樣，熱膨脹系數(shù)不一樣，鋁 質(zhì)材熱膨脹系數(shù)為2. 4X 105mm/mmt:，鋼質(zhì)材熱膨脹系數(shù)為1. 2 X 105mm/mm°C ，差別達(dá)1倍。 在壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受熱后，承受同樣的溫度情況下，鋁制活塞的自由膨脹量大，而鋼制活塞桿 的自由膨脹量相對(duì)小，兩者通過活塞端螺母連接緊固在一起，必然造成活塞膨脹受到約束； 在壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)冷卻后，活塞膨脹受到的約束解除。由此反復(fù)作用，必然會(huì)導(dǎo)致以下三 個(gè)問題的發(fā)生1、熱膨脹時(shí)，活塞膨脹受到約束，造成活塞受壓縮，活塞桿因約束活塞膨脹 受到拉伸，會(huì)在承受正常拉應(yīng)力的基礎(chǔ)上附加一個(gè)拉應(yīng)力，這個(gè)因熱脹而附加的拉應(yīng)力稱 之為熱應(yīng)力，活塞桿受到的拉應(yīng)力等于在正常工作時(shí)受到的拉應(yīng)力加上熱應(yīng)力之和。由于 在設(shè)計(jì)時(shí)往往沒有考慮到熱應(yīng)力的影響，因此，這兩個(gè)應(yīng)力迭加后出現(xiàn)最大拉應(yīng)力，會(huì)使活 塞桿上螺紋退刀槽等應(yīng)力集中部位(強(qiáng)度最弱部位)造成拉斷，或者，由此加劇疲勞破壞造 成拉斷，釀成很大的惡性事故。2、熱膨脹時(shí)，活塞膨脹伸長受到活塞桿的約束而被壓縮?；?塞在壓縮應(yīng)力的作用下，其鑄造的相對(duì)疏松的組織因發(fā)生永久性的塑性變形而變得緊密。 停機(jī)逐漸冷卻時(shí)，活塞由伸長狀態(tài)逐漸縮短。但是，由于先前熱膨脹時(shí)因壓縮應(yīng)力作用而組 織變得緊密的部分成為永久性的變形，而不可能再恢復(fù)到熱膨脹前的狀態(tài)，因此，在長期的 冷熱交替作用下，使得原本緊密連接在一起的活塞和活塞桿之間必然出現(xiàn)間隙，而一旦間 隙出現(xiàn)就易在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)造成沖擊作用，這又必將加劇間隙的擴(kuò)大，成為惡性循環(huán)。出現(xiàn)間隙 后，容易使活塞端螺母松動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)就會(huì)釀成撞缸的惡性事故。3、活塞端螺母與活塞 桿連接螺紋的防松設(shè)計(jì)不可靠。 傳統(tǒng)壓縮機(jī)中，活塞由前后兩個(gè)固定支承點(diǎn)實(shí)現(xiàn)定位、連接和緊固，軸向連接長度 大，工作過程中容易產(chǎn)生熱脹冷縮，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫?zé)崦浽斐傻母郊油饬Χ?斷活塞桿，同時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降溫冷縮而出現(xiàn)間隙；活塞前端定位長度短，在工作中 易造成傾斜，甚至造成活塞整體破壞失效；另外，傳統(tǒng)壓縮機(jī)中活塞桿與鋁活塞接觸面積
3小，從而與鋁活塞表面的比壓大，容易造成鋁活塞變形出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象而導(dǎo)致活塞與活塞桿 連接失效。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本實(shí)用新型提供一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞。 本實(shí)用新型能有效避免壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫?zé)崦浽斐傻母郊油饬Χ瓟嗷钊麠U以 及壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降溫冷縮而出現(xiàn)間隙的問題；另外，活塞能夠?qū)崿F(xiàn)軸向的自由膨脹，還 加強(qiáng)了活塞端螺母與活塞桿連接螺紋的防松設(shè)計(jì)，即使在熱脹冷縮情況下，鋁活塞與活塞 桿連接也不松動(dòng)，從而有效提高了連接的可靠性，進(jìn)而能夠有效提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性， 延長壓縮機(jī)的使用壽命。 為實(shí)現(xiàn)上述效果，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 —種壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，包括活塞、與活塞相適配的活塞桿、設(shè)于活塞上的一、 二級(jí)活塞環(huán)和一、二級(jí)支撐環(huán)以及固定活塞與活塞桿的活塞段螺母，其特征在于活塞桿與 活塞之間形成一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)。 所述活塞桿通過軸肩與設(shè)于活塞一端的活塞端螺母螺紋連接，形成定位支撐區(qū)；
活塞另一端通過螺栓與襯圈連接形成內(nèi)孔，襯圈與活塞桿之間形成滑動(dòng)支承區(qū)。 所述活塞一端與活塞蓋板固定，活塞桿設(shè)置于活塞蓋板內(nèi)，形成浮滑動(dòng)支承區(qū)；活
塞的另一端與活塞端螺母固定連接，活塞段螺母與活塞桿之間通過螺紋連接形成定位支承區(qū)。 所述活塞與活塞端螺母之間設(shè)有壓圈，二者之間通過圓軸銷固定，活塞端螺母的 端面銑削四個(gè)缺口 ；活塞與活塞桿之間還設(shè)有擋圈。 所述活塞端螺母中心設(shè)有一個(gè)適應(yīng)內(nèi)六角螺釘裝入的階梯孔。 所述活塞與活塞端螺母之間設(shè)有墊圈，設(shè)置活塞端螺母一端的活塞內(nèi)側(cè)與活塞桿 連接處設(shè)有墊圈。 本實(shí)用新型中緊固活塞與活塞桿部分采用剛性極強(qiáng)的材料制成。 待活塞端螺母與活塞桿旋緊后，再將約1 2mm外邊緣部分扳邊四處于壓緊墊圈
四個(gè)缺口，實(shí)現(xiàn)活塞端螺母與活塞桿之間的連接第一道防松；待鎖緊螺釘16與活塞桿旋緊
后，再將約1 2mm外邊緣部分扳邊四處于壓緊墊圈四個(gè)缺口，實(shí)現(xiàn)鎖緊螺釘16與活塞桿
之間的連接第二道防松；活塞端螺母與活塞桿的連接螺紋旋向?yàn)橛倚?，而活塞端鎖緊螺釘
16與活塞桿的連接螺紋旋向?yàn)樽笮?，?shí)現(xiàn)螺紋連接的第三道防松。 本實(shí)用新型的有益效果表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面 1.活塞將傳統(tǒng)的活塞桿與活塞之間形成前后兩個(gè)固定連接點(diǎn)結(jié)構(gòu)改進(jìn)為一個(gè)定 位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)，固定支承區(qū)實(shí)現(xiàn)定位、連接和緊固，軸向連接長度由原來的 331mm大大的縮短到了 50mm，比原來縮短5. 62倍，而且，將連接緊固部分的剛性大大增強(qiáng)， 避免了熱脹冷縮，從而避免了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫?zé)崦浽斐傻母郊油饬Χ瓟嗷钊麠U；同時(shí)， 又避免壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降溫冷縮而出現(xiàn)間隙；浮動(dòng)支撐區(qū)的設(shè)置使活塞能夠?qū)崿F(xiàn)軸向 的自由膨脹，同時(shí)，又避免因活塞前端定位長度過短而造成傾斜，甚至造成活塞整體破壞失 效； 2.通過增加一個(gè)壓緊墊圈和擋圈，增大了與鋁活塞接觸面積，使與鋁活塞表面的比壓大為減小，從而，有效的避免了因比壓過大造成的鋁活塞變形出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象而導(dǎo)致活 塞與活塞桿連接失效； 3.三級(jí)防松設(shè)計(jì)，能夠有效提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，保證即使存在熱脹冷縮的 情況下，鋁活塞與活塞桿之間的連接也不會(huì)松動(dòng)，有效提高了連接的可靠性，進(jìn)而提高壓縮 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長了壓縮機(jī)的使用壽命。 4.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的壓縮機(jī)活塞結(jié)構(gòu)更科學(xué)合理，實(shí)用性 更強(qiáng)，效果突出，適于推廣應(yīng)用。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1 —種壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，包括活塞1、與活塞1相適配的活塞桿2、設(shè)于活塞上2 的一、二級(jí)活塞環(huán)3、4和一、二級(jí)支撐環(huán)5、6以及固定活塞1與活塞桿2的活塞端螺母7，活 塞桿2與活塞1之間形成一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)。具體為活塞桿1通過軸肩8 與設(shè)于活塞1 一端的活塞端螺母7螺紋連接，形成定位支撐區(qū)；活塞1的另一端通過螺栓9 與襯圈10連接形成內(nèi)孔，襯圈10與活塞桿2之間形成滑動(dòng)支承區(qū)?；钊?與活塞端螺母 7之間設(shè)有壓圈12，二者之間通過圓軸銷13固定，活塞端螺母7的端面銑削四個(gè)缺口 ；活塞 1與活塞桿2之間還設(shè)有擋圈14。所述活塞端螺母7中心設(shè)有一個(gè)適應(yīng)內(nèi)六角螺釘裝入的 階梯孔。所述活塞1與活塞端螺母7之間設(shè)有墊圈15，設(shè)置活塞端螺母7 —端的活塞1的 內(nèi)側(cè)與活塞桿2連接處也設(shè)有墊圈15。其中上述結(jié)構(gòu)中，緊固活塞1與活塞桿2的部分采 用剛性極強(qiáng)的材料制成?；钊寺菽?采用右旋細(xì)牙螺紋與活塞桿2實(shí)現(xiàn)連接和緊固，其 外邊緣設(shè)計(jì)加工一環(huán)槽，環(huán)槽寬度約4 5mm，深度約8 10mm，外邊緣約1 2mm ;活塞端 螺母7中心設(shè)計(jì)一階梯孔，以適應(yīng)M6、M8、M10等大小的內(nèi)六角螺釘裝入；設(shè)計(jì)一 M8的內(nèi)六 角螺釘，螺紋旋向?yàn)樽笮?。螺釘頭部外邊緣設(shè)計(jì)加工一環(huán)槽，環(huán)槽寬度約4 5mm，深度約 8 10mm，外邊緣約1 2mm。待活塞端螺母7與活塞桿2旋緊后，再將約1 2mm外邊緣 部分扳邊四處于壓緊墊圈四個(gè)缺口 ，實(shí)現(xiàn)活塞端螺母7與活塞桿2之間的連接第一道防松； 待鎖緊螺釘16與活塞桿2旋緊后，再將約1 2mm外邊緣部分扳邊四處于壓緊墊圈四個(gè)缺 口，實(shí)現(xiàn)鎖緊螺釘16與活塞桿2之間的連接第二道防松；活塞端螺母7與活塞桿2的連接 螺紋旋向?yàn)橛倚?，而活塞端鎖緊螺釘16與活塞2桿的連接螺紋旋向?yàn)樽笮?，?shí)現(xiàn)螺紋連接 的第三道防松?；钊?將傳統(tǒng)的活塞桿2與活塞1之間形成前后兩個(gè)固定連接點(diǎn)結(jié)構(gòu)改進(jìn) 為一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)，固定支承區(qū)實(shí)現(xiàn)定位、連接和緊固，軸向連接長度由 原來的331mm大大的縮短到了 50mm，比原來縮短5. 62倍，而且，將連接緊固部分的剛性大大 增強(qiáng)，避免了熱脹冷縮，從而避免了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫?zé)崦浽斐傻母郊油饬Χ瓟嗷钊麠U； 同時(shí)，又避免壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降溫冷縮而出現(xiàn)間隙；浮動(dòng)支撐區(qū)的設(shè)置使活塞能夠?qū)崿F(xiàn) 軸向的自由膨脹，同時(shí)，又避免因活塞1前端定位長度過短而造成傾斜，甚至造成活塞1整體破壞失效；通過增加一個(gè)壓緊墊圈15和擋圈14，增大了與鋁活塞接觸面積，使與活塞1 表面的比壓大為減小，從而，有效的避免了因比壓過大造成的活塞1變形出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象而 導(dǎo)致活塞1與活塞桿2連接失效；三級(jí)防松設(shè)計(jì)，能夠有效提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，保證 即使存在熱脹冷縮的情況下，活塞1與活塞桿2之間的連接也不會(huì)松動(dòng)，有效提高了連接的 可靠性，進(jìn)而提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長了壓縮機(jī)的使用壽命。 實(shí)施例2 —種壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，包括活塞1、與活塞1相適配的活塞桿2、設(shè)于活塞1上 的一、二級(jí)活塞環(huán)3、4和一、二級(jí)支撐環(huán)5、6以及固定活塞1與活塞桿2的活塞段螺母7，活 塞桿2與活塞1之間形成一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)。活塞1一端通過螺釘與活塞 蓋板11固定，活塞桿2設(shè)置于活塞蓋板11內(nèi)，形成浮滑動(dòng)支承區(qū)；活塞1的另一端與活塞 端螺母7固定連接，活塞端螺母7與活塞桿2之間通過螺紋連接形成定位支承區(qū)。所述活 塞1與活塞端螺母7之間設(shè)有墊圈15，設(shè)置活塞端螺母7 —端的活塞1內(nèi)側(cè)與活塞桿2連 接處設(shè)有墊圈15?；钊寺菽?中心設(shè)計(jì)一階梯孔，以適應(yīng)M6、M8、M10等大小的內(nèi)六角螺 釘裝入?；钊寺菽?采用右旋細(xì)牙螺紋與活塞桿2實(shí)現(xiàn)連接和緊固，其外邊緣設(shè)計(jì)加工 一環(huán)槽，環(huán)槽寬度約4 5mm，深度約8 10mm，外邊緣約1 2mm。上述結(jié)構(gòu)中緊固活塞1 與活塞桿2采用剛性極強(qiáng)的材料制成。待活塞端螺母7與活塞桿2旋緊后，再將約1 2mm 外邊緣部分扳邊四處于壓緊墊圈四個(gè)缺口，實(shí)現(xiàn)活塞端螺母7與活塞桿2之間的連接第一 道防松；待鎖緊螺釘16與活塞桿2旋緊后，再將約1 2mm外邊緣部分扳邊四處于壓緊墊 圈四個(gè)缺口，實(shí)現(xiàn)鎖緊螺釘16與活塞桿2之間的連接第二道防松；活塞端螺母7與活塞桿 2的連接螺紋旋向?yàn)橛倚?，而活塞端鎖緊螺釘16與活塞桿2的連接螺紋旋向?yàn)樽笮?，?shí)現(xiàn)螺 紋連接的第三道防松?；钊麑鹘y(tǒng)的活塞桿2與活塞1之間形成前后兩個(gè)固定連接點(diǎn)結(jié)構(gòu) 改進(jìn)為一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)，固定支承區(qū)實(shí)現(xiàn)定位、連接和緊固，軸向連接長 度由原來的331mm大大的縮短到了 50mm，比原來縮短5. 62倍，而且，將連接緊固部分的剛性 大大增強(qiáng)，避免了熱脹冷縮，從而避免了壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫?zé)崦浽斐傻母郊油饬Χ瓟嗷?塞桿；同時(shí)，又避免壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降溫冷縮而出現(xiàn)間隙；浮動(dòng)支撐區(qū)的設(shè)置使活塞1能 夠?qū)崿F(xiàn)軸向的自由膨脹，同時(shí)，又避免因活塞1前端定位長度過短而造成傾斜，甚至造成活 塞1整體破壞失效。三級(jí)防松設(shè)計(jì)，能夠有效提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，保證即使存在熱脹 冷縮的情況下，活塞l與活塞桿2之間的連接也不會(huì)松動(dòng)，有效提高了連接的可靠性，進(jìn)而 提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長了壓縮機(jī)的使用壽命。
權(quán)利要求一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，包括活塞(1)、與活塞(1)相適配的活塞桿(2)、設(shè)于活塞(1)上的一、二級(jí)活塞環(huán)(3、4)和一、二級(jí)支撐環(huán)(5、6)以及固定活塞(1)與活塞桿(2)的活塞端螺母(7)，其特征在于所述活塞桿(2)與活塞(1)之間形成一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，其特征在于所述活塞桿(2) 通過軸肩(8)與設(shè)于活塞(1) 一端的活塞端螺母(7)螺紋連接，形成定位支撐區(qū)；活塞(1) 的另一端通過螺栓(9)與襯圈(10)連接形成內(nèi)孔，襯圈(10)與活塞桿(2)之間形成滑動(dòng) 支承區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，其特征在于所述活塞(1) 一端與活塞蓋板(11)固定，活塞桿(2)設(shè)置于活塞蓋板(11)內(nèi)，形成浮滑動(dòng)支承區(qū)；活塞(1) 的另一端與活塞端螺母(7)固定連接，活塞端螺母(7)與活塞桿(2)之間通過螺紋連接 形成定位支承區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，其特征在于所述活塞(1) 與活塞端螺母(7)之間設(shè)有壓圈(12)，二者之間通過圓軸銷(13)固定，活塞端端螺母(7) 的端面銑削四個(gè)缺口 ；活塞(1)與活塞桿(2)之間還設(shè)有擋圈(14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，其特征在于所述活塞端螺 母(7)中心設(shè)有一個(gè)適應(yīng)鎖緊螺釘(16)裝入的階梯孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，其特征在于所述活塞(1) 與活塞端螺母(7)之間設(shè)有墊圈(15)，設(shè)置活塞端螺母(7) —端的活塞(1)內(nèi)側(cè)與活塞桿(2) 連接處設(shè)有墊圈(15)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種適用于活塞式壓縮機(jī)的級(jí)差式活塞，包括活塞、與活塞相適配的活塞桿、設(shè)于活塞上的一、二級(jí)活塞環(huán)和一、二級(jí)支撐環(huán)以及固定活塞與活塞桿的活塞端螺母，其特征在于活塞桿與活塞之間形成一個(gè)定位支撐區(qū)和一個(gè)浮動(dòng)支撐區(qū)。本實(shí)用新型能有效避免壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫?zé)崦浽斐傻母郊油饬Χ瓟嗷钊麠U以及壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)降溫冷縮而出現(xiàn)間隙的問題；另外，活塞能夠?qū)崿F(xiàn)軸向的自由膨脹，還加強(qiáng)了活塞端螺母與活塞桿連接螺紋的防松設(shè)計(jì)，即使在熱脹冷縮情況下，鋁活塞與活塞桿連接也不松動(dòng)，從而有效提高了連接的可靠性，進(jìn)而能夠有效提高壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，延長壓縮機(jī)的使用壽命。
文檔編號(hào)F04B39/00GK201474907SQ200920176409
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
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