容积式往复式压缩机 【技术领域】
本发明涉及一种容积式往复式压缩机，其适用于多种应用场合，例如供应给喷枪或使用压缩空气类型的工具，以便在机工车间或其它情况中实施喷吹操作。
背景技术
已知的是，为了获得实现例如汽车或大型推土机的工业产品的喷漆等操作所需的压缩空气，使用了容积式往复式压缩机，其中依据应用的要求可按不同的空气流率进行压缩。
这种压缩机通常包括在气缸内滑动的活塞或柱塞，其压缩从周围环境吸入的空气以便以更高的压力提供给一个或多个使用者。
对于本领域的普通技术人员已知的是，活塞在气缸内进行往复运动。
活塞的运动通过所谓的“振荡活塞”机构来获得，这是本领域的普通技术人员公知的。
由压缩机产生的压缩空气通常存储在用于后续应用的罐中。
然而，这种压缩机具有某些已知的不方便性。
第一个不方便性在于以下事实，即，由于“振荡活塞”机构的固定特性，与该活塞联接的密封元件或垫圈承受了导致相当大程度地磨损的应力。
这是由于活塞在气缸内连续地不规则振荡，这导致密封元件抵靠气缸内壁过度地摩擦。
因此，密封元件的维护或更换方面的干扰是必需的，这涉及不可避免的材料和劳力费用。
第二个不方便性在于以下事实，即，为了限制密封元件的磨损，振荡活塞在气缸内进行不完全的冲程。
因此，压缩空气的产量较低，并且该压缩机的效率相对于可能获得的和希望的效率而言较低。
另一不方便性在于其程度较高的结构复杂性。
另一不方便性在于，上述的现有技术的压缩机在工作时不能制造连续流的压缩空气。
已知的是，该事实导致不希望的工作状态，其中压缩空气间断地离开压缩机，并且以不精确的且不充分的方式实施必须实现的操作。
为了克服后一种不方便性，已知类型的压缩机设置有存储罐，压缩空气在使用之前存储在该存储罐中。
现今在市场上可获得的罐的容量的范围大约为25-5000升，并且依据工业应用场合的不同，可以具有多种应用。
仅仅在这些罐完全装填之后，压缩空气可稳定地且方便地使用。
由压缩机提供的压缩空气流可获得连续的流，且在使用中可获得对于正确地实现操作而言最佳的工作状况。
然而，已知类型的解决方案由于以下事实也具有第一个不方便性，即，该罐明显地增加压缩机的总体尺寸，在移动方便和压缩机操作实用性所需的应用场合中这方面尤其重要。
另一不方便性在于罐的存在涉及的危险性。
另一不方便性在于在每一种应用中需要提供比实际需要更多的压缩空气。
实际上，当该压缩机停机时，需要用其额定流率再填充该罐以便有效地进行后续使用。
这涉及额外的一系列操作以及可避免的能量损失。
再一不方便性在于罐的布置还使得压缩机的结构形状更复杂。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述的不方便性。
本发明的主要目的特别在于提供这样的一种压缩机，与相应的已知压缩机相比，在本发明的压缩机中活塞的运动使得密封元件所涉及的磨损程度降低。
第二目的在于相对于现有技术提高容积式压缩机的效率。
本发明的另一目的在于向使用者供应连续的稳定的压缩空气流率，以便相对于已知的压缩机简化压缩机的结构形状。
所述目的借助本发明的独立权利要求所述的容积式往复式压缩机来实现，该压缩机包括至少一个可滑动地联接在气缸内的柱塞，压缩腔形成在该气缸内，并且该柱塞在操作上与驱动装置连接，以便使得柱塞在该气缸内运动，其特征在于，该驱动装置包括具有旋转轴的马达，该旋转轴与偏心装置联接，该偏心装置机械地连接到该柱塞上并且可迫使该柱塞沿相对于该旋转轴的旋转轴线的垂直方向纵向地位移。
依据本发明的优选实施例，该压缩机包括成型基部，其支承该活塞，并且其中形成有压缩空气的收集腔，该收集腔设置有至少一个用于该压缩空气的入口，以便与该气缸的该压缩腔连通，并设置有至少一个用于压缩空气的出口，以便使用设备连接。
有利的是，该柱塞在气缸内的运动是轴向运动，以便沿包含柱塞的气缸的纵向轴线完全地导向。
这使得置于活塞和相应气缸之间的密封元件的磨损最小化，相对于已知类型的压缩机中出现的磨损，这增加了该密封元件的寿命。
更有利的是，该轴向运动使得柱塞在气缸内到达冲程的端部，这增加了压缩空气的产量并且因此相对于现有技术的压缩机增大了该压缩机的效率。
另外有利的是，本发明的压缩机相对于现有技术的压缩机在使用中产生了更连续的压缩空气流，并且不需要与压缩机联接的具有适当容量的罐。
通过收集腔的布置，进一步地改善了这一方面，其中尽管尺寸减小，但是有助于在使用中产生基本上连续的空气流率。
如下详细所述，收集腔在启动和工作状态中补偿了最小压缩空气供应的间断。
而且，当压缩机不工作时，收集腔可快速地再填充，估计需要几秒即可实现这种操作。
以这种方式，与现有技术的相应类型的压缩机相比，一旦使用结束，本发明的压缩机在罐中与稳定的压缩空气的再填充相关的能耗是可忽略的。
在没有存储罐的情况下可获得所有的优点，在现有技术中存储罐是所需的。
以这种方式，与现有技术相比，该压缩机的总尺寸和结构复杂性明显降低。
而且，在任何情况下可改善该压缩机的操控、运输、和布置。
另外，以有利的方式，与现有技术的带该罐的压缩机相比，降低了本发明的压缩机的危险性。
【附图说明】
参照对非限定性的优选实施例的下列解释性的描述并结合附图，可以更好地理解本发明的上述目的、优点、和其它方面，在附图中：
图1是本发明的压缩机的局部截取的轴测图；
图2是图1所示的压缩机的第一细节的轴测图；
图3是图1所示的压缩机的第二细节的轴测图；
图4是图1所示的压缩机的第三细节的轴测图；
图5是图4所示的压缩机的细节的轴测图；
图6是图1所示的压缩机的第四细节的轴测图；
图7是图6所示的压缩机的细节的底部轴测图；
图8是图1所示的压缩机的第五细节的局部截取的轴测图；
图9是图8所示的压缩机在工作状态即压缩冲程中的细节的轴测图；
图10是图9所示的压缩机在另一工作状态即吸气冲程中的细节的轴测图；
图11是图3所示的细节的不同实施例的轴测图；
图12是图11所示的压缩机的细节的轴测图；
图13是图11所示的压缩机的第二细节的分解轴测图；和
图14是图1所示的不同实施例的轴测图。
【具体实施方式】
在图1中示出了本发明的容积式往复式压缩机，其总体上由附图标记1表示。
可以看出该压缩机包括四个在相应的气缸内滑动地连接的柱塞，柱塞由附图标记2、3、4、5表示，气缸由附图标记6、7、8、9表示，其中只能看到气缸8和9，并且获得由附图标记8a和9a表示的压缩腔。
柱塞2、3、4、5在操作与由附图标记10总体表示的驱动装置连接，该驱动装置使得柱塞在相应的气缸6、7、8、9中运动。
依据本发明，驱动装置10包括具有旋转轴12的马达11，该旋转轴与总体上由附图标记13表示的偏心装置连接，该偏心装置与柱塞2、3、4、5机械地连接并且可迫使柱塞相对于旋转轴12的旋转轴线Y沿垂直方向纵向移动。
在图1中，还可看出，容积式压缩机1包括支承柱塞2、3、4、5的成型基部31。
如图2所示，偏心装置13包括大致纵向延伸的旋转主体，其中在一侧上获得管状部分14，以便与轴12连接，例如本领域普通技术人员公知的键联接。
在旋转主体的相反侧上，获得偏心销15，其设置有总体上由附图标记16表示的反差装置，在以下将详细描述的该特定情况下，反差装置布置成便于与如图3所示的构形件17、18配合，其形成在支承一对柱塞2、4和3、5的相应支架件19、20中。
依据本发明的未示出的另一实施例，容积式压缩机可包括不同数量的柱塞以及相应的气缸，该数量可连续地从一个变化到多个，并且可由制造者来设定，这取决于对于使用者必须获得的和结构上可行的压缩空气流率。
因此，还具有本发明的压缩机的不同实施例，其中包括由支架件支承的柱塞，或者由单个支架件支承的一对彼此相对的且同轴的柱塞，或者另一对由相应支架件支承的彼此交错成直角的柱塞，等等。
在图2中还可看出，旋转主体在外侧设置有与管状部分14同轴的成型套筒部21，以便在该旋转主体的旋转过程中相对于偏心销15平衡该管状部分14的重量。
图3详细示出了，第一支架件19具有构形件17并且支承第一对彼此面对且同轴的柱塞2和4，同时第二支架件20具有构形件18并且支承第二对彼此面对且同轴的柱塞3和5。
反差装置16包括一对彼此上下布置且彼此同轴且与偏心销15同轴的凸轮22和23。
第一凸轮22与第一支架件19的构形件17配合，同时第二凸轮23与第二支架件20的构形件18配合。
从图3和图4中可以看出，接纳反差装置16的构形件17和18优选地但不是必须地包括贯穿的开口，而且该结构上手段不与本发明相结合，这是因为该构形件可以具有任何形式的形状。
第一支架件19和第二支架件20彼此垂直地设置，并且它们以一个在另一个之上的方式滑动，以便限定所谓的“星”形结构，如图3和4所示。
分别由第一和第二对柱塞2、4和3、5限定的纵向轴线Z1、Z2位于第一支架件19和第二支架件20之间的滑动平面上，以便使得每一柱塞2、3、4、5的中心位于如图4所示的同一虚拟的圆周C上。
图4示出了每一构形件17和18，其具有一对彼此面对的耐磨的嵌入件24、25和26、27，耐磨的嵌入件施加在该构形件17和18的侧向边缘17a和18a。
在这种情况下，该耐磨的嵌入件24、25和26、27由研磨钢制成，但是在其它实施例中它们可以由适合于这种部件的适当材料制成，例如Teflon(特氟隆)。
以上材料的使用使得在旋转主体旋转过程中反差装置16与每一构形件17、18的侧向边缘17a和18a之间获得适当的接触，这一方面在往复运动中提供了机械元件的良好耐用性。
在图5中可以看出，柱塞5设置有外周密封元件28，其从柱塞5的侧向边缘5a突伸并且由覆盖盘29稳定地保持就位，覆盖盘29安装在柱塞5的外壁上的凹部中。
覆盖盘29借助第一紧固装置与柱塞5形成一体，第一紧固装置总体上由附图标记30表示并且是公知类型的，例如螺钉。
如图6所示，依据在此描述的本发明的优选实施例，压缩机1包括用于压缩空气的收集腔32，其形成在上述的成型基部31中并且设置有四个压缩空气入口，其中只能看到两个压缩空气入口，其由附图标记33和34表示。
收集腔32与属于每一气缸6、7、8、9的压缩腔连通，这种类型的压缩腔在图1中由附图标记8a和9a表示。
收集腔32还设置有在附图中未示出的压缩空气出口，其与外部连通并且优选为具有环形的成型构形。
每一入口设置有阀35，其包括钢制的环形箔，其形状明显地与收集腔32的形状一致，因此作为用于每一入口的唯一的阀。
而且，在工作状态中，以下将详细描述，阀35在一个柱塞2、3、4、5在压缩的时刻打开，而其在同一个柱塞2、3、4、5朝向相反方向在同一时刻吸入空气时关闭。
成型基部31设置有封闭盖36，其通过连接装置施加到其上以便封闭该收集腔32，该连接装置在附图中未示出，并且是本领域已知的，例如螺钉。
收集腔32的结构和形状对于在使用中以连续的方式提供更稳定的压缩空气而言是有利的且有效的。
实际上，如果柱塞2、3、4、5的顺序运动在一方面提供了几乎最佳的压缩空气流，其相对于已知类型的相应的压缩机而言至少更连续，并且在另一方面在压缩空气出口使得间断流最小化，该间断流由收集腔32以最佳方式来补偿。
如以下将描述的，柱塞2、3、4、5的动作与收集腔32的组合在使用中提供了压缩机1的最佳工作状态，这是因为流率是连续的、流动的、且稳定的。
如图8所示，压缩机1包括总体上由附图标记37、38、39、40表示的四个缸盖，每一个缸盖借助由附图标记41总体表示的第二紧固装置在外侧施加到成型基部31上，以便设置成覆盖相应的气缸6、7、8、9。
每一缸盖37、38、39、40具有两个通孔，在图8中部分地示出了对于缸盖39、40的通孔，它们由附图标记42、44分别表示，并且预先设置成便于吸入将在气缸6、7、8、9内进行压缩的空气。
在后的附图9和10中仅参照缸盖40详细地示出了在结构上细节，其它的缸盖37、38、39也具有相同的特征。
在上述附图中，两个吸入待压缩的空气的通孔由附图标记42和43来表示。
压缩机1包括柔性的薄的叶片45，其优选为由钢制成，该叶片与缸盖40的内壁40a联接，内壁40a朝向相应的气缸9转向。
由于使得气缸9的外周边缘9b靠近缸盖40，柔性的薄的叶片45在端部45a、45b处被阻挡。
柔性的薄的叶片45设置在通孔42和43附近，以便在压缩冲程过程中封闭该通孔，并且在吸气冲程中打开该通孔。
因此，柔性的薄的叶片45在端部45a、45b处设置有一对与相应的销联接的槽口，该销施加到缸盖40的内壁40a上。
在吸气冲程中，柔性的薄的叶片45朝向气缸9的内部弯折，对于其长度的绝大部分而言大致离开缸盖40的内壁40a，其它部分仅在端部45a、45b处连接。
这种情况是可行的，这是由于在柔性的薄的叶片45的端部45a、45b处形成的槽口滑动地保持相应的销，以便一部分充分地使得该薄的叶片45与缸盖40的内壁40a分离，这使得空气进入气缸9。
明显的是，这种空气吸入系统的制造非常简单，这是因为其不需要在现有技术中通常使用的、在压缩机中彼此连接这种结构细节的紧固装置。
在图11中示出了本发明的不同实施例的示例，其中容积式往复式压缩机与上述的压缩机不同，这是因为总体上由附图标记105表示的反差装置与偏心装置100的偏心销104联接，如图13清晰所示该偏心销104与连杆106配合，该连杆紧固到下支架件107和上支架件108上，所述支架件支承一对彼此面对且同轴的柱塞101、102。
下支架件107和上支架件108彼此平行并且间隔开，在其外周边缘101a、102a与柱塞101、102联接。
图13示出了连杆106的头部106a，其与在下支架件107上形成的贯穿开口109接合，同时通过位于其间的滚珠轴承，连杆106的小端106b与销110联接，该销与下支架件107和上支架件108连接。
因此，在这种情况下，轴103和与其结合的偏心销104的旋转运动借助已知的技术术语为“曲柄连杆组件”的机构转变成往复的直线运动。
下面的图14示出了本发明的另一实施例，其中总体上由附图标记200表示的容积式压缩机包括用于使用者的手柄装置203，其连接到成型基部202上。
在该压缩机200中，压缩空气的收集腔204包括管状结构，其在外侧限定并保护驱动装置201和成型基部202。
在这种情况下，压缩机200还包括与成型基部202连接的两个轮以便使用者的实际操控，在附图中仅示出了一个轮，其由附图标记205表示。
在操作中，驱动装置10使得与支架件19、20联接的偏心装置13产生运动，柱塞2、4和3、5成对地安装在支架件上并且彼此面对。
现假定，例如偏心装置13最初使得柱塞2在支架件19的构形件17内运动，该柱塞在气缸6内进行空气压缩冲程。
随后，与柱塞2沿对角线相对的且成一体的柱塞4同时开始吸气冲程，以便将空气吸入气缸8。
由于以下事实进行以下的冲程，在吸气冲程中柔性的薄的叶片几乎完全地移动离开缸盖39的内壁，以便使得空气经两个通孔进入，在图中仅示出了一个并且由附图标记44表示，叶片在该图中未示出但由附图标记45表示。
柱塞3与柱塞2相邻且布置成其纵向轴向Z2垂直于该柱塞2的纵向轴向Z1，由于偏心装置13在支架件20的构形件18内运动，因此甚至在柱塞2在气缸6内完成其压缩冲程之前，柱塞3开始在气缸7内以少量的空气流率进行压缩。
与对柱塞4的描述相似，当柱塞3开始压缩空气时，与柱塞3沿对角线相对的且成一体的柱塞5在气缸9内吸入少量的空气。
以这种方式，当柱塞2已经完成其压缩操作时，与其相邻的柱塞3已经开始对其自身的空气量进行压缩。
以顺序且不中断的方式，偏心装置13顺序地使得柱塞4和5运动以便使得它们可产生压缩空气。
明显的是，当柱塞4和5压缩空气时，尽管它们彼此以不同的量进行压缩，但是与其分别面对的柱塞2和3总是以不同的流率依次地吸入空气。
以下所述的操作可以按需要无限地持续，其中柱塞2、3、4、5的运动由马达11和轴12的旋转速度来调节。
图11-13所示的容积式往复式压缩机的操作基本上与上述的压缩机1的操作相同，不同之处在于借助已知的“曲柄连杆组件”获得到柱塞101、102的纵向运动。
因此可以确保压缩空气的连续产生，并且不存在停机时间，这在使用中明显地减少了压缩空气输送的间断，已知的是这一点将导致不充分且不希望的工作状态。
与已知的压缩机相比，正是驱动装置10产生的借助柱塞2、3、4、5或101、102获得的轴向运动明显地降低了置于柱塞2、3、4、5或101、102与相应的气缸6、7、8、9之间的由附图标记28表示的密封元件的磨损。
因此，柱塞2、3、4、5或101、102可以运动直到其冲程的端部，这一方面可防止振荡活塞系统压缩机在相同状态下密封元件的过度磨损。
因此，可实现以相同的结构方案产生更大的空气流率的目的，这种增加是通过增大与现有技术对应的压缩机的效率而获得的。
而且，密封元件的较低磨损使得维护、维修、或更换停机的频率相对于现有技术降低，对于其涉及的费用而言可获得明显的优点。
重要的是应当注意，通过简单结构和紧凑尺寸的压缩机，在一些应用场合中可获得非常实用的使用状况。
另外，本发明的压缩机在使用中提供了实际所需的压缩空气流率，并且不需要为了保持操作而在压缩空气存储罐中保持额定的容量，而在现有技术中需要如此。
由每一柱塞2、3、4、5产生的压缩空气由此从相应的压缩腔输送给收集腔32，并且从收集腔输送到使用所需的位置。
收集腔32不需要较大的尺寸，而且其可以补偿压缩机1在工作中特别是启动阶段中出现的暂时异常。
另外，在收集腔内的空气在几秒内可再填充，这取决于压缩机的尺寸，因此该空气是稳定的，并且使得压缩机在后续启动之后可立即进入使用就绪状态。
因此明显的是，一旦容积式压缩机的使用结束，少量的能量可足以保持其后续使用的理想状态，并且在任何情况下，该能量低于设置有罐的已知压缩机所需的能量。
本发明相对于已知的压缩机的多个其它优点涉及收集腔32。
首先，本发明的压缩机确保了稳定和连续的压缩空气流，甚至不需要设置压缩空气存储罐，这在对应的已知实施例中是通常的。
因此，容积式压缩机的结构复杂性和总尺寸可进一步减小，总尺寸的减小使得在任何情况下可更好地操控并运输。
由于爆炸的危险性降低，因此必须考虑到省去该罐提供的更安全的状态。
明显的是，制造者可以改变柱塞的直径以便依据用户的需要和工作状态来设定所产生的压缩空气流率。
然而，对于任何的应用场合，本发明的容积式压缩机均可提供连续的且稳定的流率状态。
另外明显的是，本发明的压缩机可设置有支座和手柄，以便其运输和定位成直立位置，这对于设置有该罐的压缩机而言是不允许的。
因此，基于以上的描述，应当理解，本发明的容积式往复式压缩机实现了上述的所有优点和目的。
可以对本发明的容积式往复式压缩机进行变型和改动，其包括例如由驱动装置移动不同数量的柱塞以便获得所需的空气流率。
明显的是，可依据使用条件，同时地改变于柱塞的直径。
否则为了获得理想的流动，制造者可无限地增加柱塞的数量。
另外，压缩腔相对于柱塞的布置可以与上述情况不同，例如其可以设置在活塞之间，并且不在它们的下面。
所有未示出的结构和所述实施例在本发明的后附的权利要求的保护范围内。