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TWI531721B - 空氣壓縮機 - Google Patents

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TWI531721B
TWI531721B TW100102591A TW100102591A TWI531721B TW I531721 B TWI531721 B TW I531721B TW 100102591 A TW100102591 A TW 100102591A TW 100102591 A TW100102591 A TW 100102591A TW I531721 B TWI531721 B TW I531721B
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周文三
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周文三
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

空氣壓縮機
　　本發明係有關於一種空氣壓縮機，特別是指一種空氣壓縮機之主機殼的定位板設有一在相對於唧筒座之筒軸中心線係形成一斜偏式的圓孔，且活塞體在其活塞頭頂端形成一斜平面推氣作用面，當空氣壓縮機之活塞體在唧筒座內進行高頻率往復式壓縮空氣的作工階段，能提升空氣壓縮效能者。
　　本發明人長久致力於空氣壓縮機之研發，不僅讓早期頗費人力工時且構造繁瑣之空氣壓縮機轉型為構造精簡且容易迅速組裝的產品；或是改良空氣壓縮機之構造以強化空氣壓縮機之使用效能，此皆可由發明人所取得之美國專利如U.S. Patent No. 5,215,447；5,655,887；6,135,725；6,095,758；6,213,725；6,280,163；6,315,534；6,059,542；6,146,112；6,200,110；6,295,693；6,413,056；6,551,077；6,514,058；6,655,928；6,846,162；7,462,018；7,240,642等知之甚詳。發明人所發明之眾多空氣壓縮機之構造雖為不同，但其作動方式，可參考第十七圖所示，其主要是藉由馬達94軸心來驅動相嚙合之小齒輪97、大齒輪95，再由與大齒輪95相連動之重量旋轉盤96上所設之曲柄梢961來帶動活塞體98在唧筒座91內進行上下往復式運動。唯其中所使用之活塞體98的活塞頭981均維持與水平面相平行之平面設計，如第十六圖（該圖為表達推氣作用面之平面與水平面之關係，故圖中不示出其它次要部件）及十七圖所示，以X、Y、Z三軸立體空氣座標說明，該活塞體98在活塞桿983之樞軸孔932的軸心線基本上形成一平行於水平面之XY平面，而活塞體98之活塞頭981在其頂端之推氣作用面982係保持與水平面相互平行之設計狀態，簡化表達，活塞頭981推氣作用面982與XY平面形成一θ2=0°的設計狀態。同時，唧筒座91之氣艙室911的頂壁面912也同時保持與水平面相平行之設計狀態，即θ4=0°的設計狀態。另方面，習知空氣壓縮機主機殼之定位板90所設之二圓孔，其中一上圓孔係讓馬達之軸心及其所設之小齒輪97所穿伸，另一下圓孔則是提供大齒輪95之軸心穿伸，該二圓孔之中心軸點971、951，其中之一中心軸點951所延伸之中心橫軸線與圓筒型唧筒座所延伸之筒軸中心線(在Z軸方向)係為相交集的，雖然該等結構應用在空氣壓縮機上仍能發揮既定之使用功效，然本發明人更發展出一種可突破習知活塞體98及定位板在選擇圓孔定位上的設計方式而更能增益空氣壓縮機之使用效能的發明。
　　緣是：
　　本發明之主要目的，其係提供一種空氣壓縮機，該空氣壓縮機具有一主機殼，該主機殼的定位板設有一在相對於唧筒座之筒軸中心線係形成一斜偏式的圓孔，亦即圓孔中心點所延伸之中心橫軸線與圓筒型唧筒座所延伸之筒軸中心線係互不相交集，能提昇空氣壓縮機之壓縮空氣的氣密效能。
　　本發明之另一主要目的，其係提供一種空氣壓縮機，該空氣壓縮機具有一活塞體，於活塞體之活塞桿的一端設有一可連結並受動於空氣壓縮機上所設之動力機構的樞軸孔，而在活塞桿另一端則延伸一可在唧筒座內進行上下往復式運動之活塞頭，該活塞頭上的頂端係形成一非平行於水平面而具有角度及斜面之推氣作用面者。
　　本發明之再一主要目的，其係提供一種空氣壓縮機，該空氣壓縮機具有一唧筒座，該唧筒座之氣艙室的頂端設有一斜頂壁，該斜頂壁係與活塞體之活塞頭的推氣作用面形成相同斜面之狀態者。
　　有關本發明之具體構造及其使用功效，茲佐以圖式詳加說明如后。
　　請先參考第一及二圖所示，本發明係提供一種空氣壓縮機，其可將提供活塞體5運作之唧筒座3及提供馬達12固定之定位板2可為一體成型之獨立個體的主機殼1，該定位板2可固定空氣壓縮機之動力機構，該動力機構係含括有馬達12、傳動用途之小齒輪13、大齒輪14及重量旋轉盤15。前述定位板2具有下圓孔21及上圓孔22，上圓孔22可讓馬達12之軸心120上所設的小齒輪13穿伸過，並藉由螺栓（圖中未示出）將馬達12固定於定位板2上。前述下圓孔21則是與大齒輪14之中心軸140相嵌固，大齒輪14且與小齒輪13相嚙合，前述中心軸140可將重量旋轉盤15固定於大齒輪14上，重量旋轉盤15之偏心梢151則與活塞體5相樞結。當馬達12轉動後，該活塞體5即可在唧筒座3之氣艙室31內進行往復式運作，並將空氣壓縮至洩氣座32之內部容室320。
　　本發明於洩氣座32設有複數只洩氣歧管321、322、323、324，其中歧管321可連結一個在其一端設有氣嘴42之軟管41，另一歧管322亦可連結一個在其一端設有壓力顯示錶44之軟管43，至於歧管323、324可分別螺合功能元件，如安全閥33、洩氣閥34（可參考第五圖）或是以塞件（圖中未示出）將歧管予以封閉。
　　前述所提及係屬於利用馬達12之軸心120所設之小齒輪13嚙合於大齒輪14的傳動模式，馬達12之軸心120是穿伸過上圓孔22。再請配合第三及四圖，此種大功率馬達10因無大、小齒輪組之傳動，其軸心101係直接穿伸下圓孔21並固定於定位板2。該大功率馬達10之軸心101並可結合於重量旋轉盤19之軸孔190，當然，藉由一鎖緊螺栓192可將重量旋轉盤19完全鎖固於軸心101上。該重量旋轉盤19之偏心梢191可役動活塞體5在唧筒座3內進行上下往復式運作。
　　一體成型之主機殼1可分別提供二種不同傳動模式的馬達作為固定用途，本發明主機殼1亦可採用將定位板2與唧筒座3採活動式組合的設計方式，如第五圖所示意者，其中在定位板2設有定位孔29，於唧筒座3則設有定位柱39，藉由螺栓28予以鎖固即可，此等技術可依據發明人所取得之US Patent No. 6,655,928作為參考。
　　空氣壓縮機藉由動力機構中之重量旋轉盤15/19上之偏心梢151/191進行圓周式旋轉運動，進而連動活塞體5之活塞桿51的樞軸孔510同步進行圓周旋轉運動，而活塞桿51之活塞頭52在唧筒座3內進行上下往復式運動，如此即可壓縮空氣並將空氣輸入洩氣座32內之內部容室320，再由歧管321及氣嘴42對待充氣物進行充氣之使用功能。
　　請參考第六圖，本發明之活塞體5，其於活塞桿51之一端形成有一樞軸孔510，活塞桿51之另一端則延伸成一活塞頭52，該活塞頭52頂端面係形成有一推氣作用面54。依第六圖之視圖方向及以三維空間座標做為說明，前述樞軸孔510之中央點P0是平行於水平面或言位於XY平面，推氣作用面54之中心點F0與前述樞軸孔510之中央點P0之連線lpf是平行於Z軸線，該連線lpf是垂直於XY水平面；由推氣作用面54之平面中心點F0依Z軸方向延伸出一垂直於自體推氣作用面54之垂線lv，該垂線lv並與XY平面交集於點P1，該點P1與中央點P0形成一長度距離l。如第六及十六圖相比較（為了凸顯推氣作用面之平面狀態，故活塞頭上其它次要部件不在第六及十六圖中示出），習知活塞體98之推氣作用面982之Z軸向連線lfp，以推氣作用面982之平面中心點F9依Z軸方向所延伸之垂直於自體推氣作用面982之垂線lv，二者連線lfp及垂線lv相為重疊的狀態，然本發明活塞體5中之連線lpf與垂線lv並非重疊之狀態而是形成有一距離長度l，更進一步而言，活塞頭52之推氣作用面54與XY水平面並非相平行狀態而是形成一傾斜角度不為零之θ1，亦即活塞頭52之推氣作用面54相對於活塞桿51係呈現一角度及斜面之狀態者。
　　請參考第七及八圖，主機殼1之定位板2上所具有之上圓孔22及下圓孔21，其分別具有一中心軸點P4、P3，由中心軸點P4、P3所延伸之假想線Y2、Y1均是平行於XY水平面。唧筒座3之筒柱內部空間在中心點的垂直線V係平行於Z軸向，其中垂直線V與假想線Y2相互交集出一交集點P6，然而垂直線V與假想線Y1則互不相交集，亦即如第七圖之視圖方向，在相對於垂直線V而論，該中心軸點P3與中心軸點P4之間會形成一角度θ5。請參考第九圖，唧筒座3氣艙室31之內頂壁處相應於前述活塞頭52之推氣作用面54之斜面角度θ1則呈現一具有角度θ3之斜頂壁311。因此當驅動機構中之重量旋轉盤15的中心軸140定位於下圓孔21且偏心梢151樞結於前述活塞桿51之樞軸孔510，馬達12啟動後，活塞桿51之樞軸孔510會以下圓孔21為中心進行圓周旋轉運動，活塞桿51另端之活塞頭52則可在唧筒座3內進行上下往復式之直線運動。請同時參考第十至十五圖，活塞桿51樞軸孔510位於下死點如第十圖所示，當馬達12啟動後，活塞頭52之推氣作用面54開始進行如第十一、十二圖所示之推進行程的動作，在此推進行程壓縮空氣的動作中，活塞頭52之推氣作用面54與唧筒座3在Z軸向的中心垂直軸線係相互垂直的狀態，因此整個活塞頭52與唧筒座3內之圓柱狀內壁周面312能維持更佳的氣密性，亦即能提升壓縮空氣的效能，活塞頭52瞬間到達上死點，如第十三圖，在此同時，斜面狀之推氣作用面54與斜頂壁311亦能形成氣密式及安全地相抵觸。當活塞頭52由上死點往下運作的退後行程可如第十四、十五圖所示，此階段活塞頭52之推氣作用面54與唧筒座3在Z軸向的中心垂直軸線係形成大角度傾斜的狀態，能加大活塞頭52與唧筒座3之內壁周面312間的間隙313（如第十四圖所示），有利於進氣及活塞52的後退動作，直至活塞頭52退後行程到如第十圖所示下死點之位置，如此致令活塞頭52能在唧筒座3內進行往復式上下直線運動，由於活塞頭52在推進行程能氣密性壓縮空氣及在退後行程中能加快活塞頭52後退之速率，因此能大大地提升空氣壓縮機之壓縮空氣的效能。為了配合活塞頭52推氣平面上作為固定金屬簧片（圖中未示出）之一端的定位柱55及用於抵擋金屬簧片另端之擋柱56，於唧筒座3之斜頂壁311處亦設有相配合的凹穴314、315，如此可使推氣作用面54與斜頂壁311能更佳及有效地相接觸貼合。
　　統觀前論，習知活塞體之活塞頭的推氣作用面係平行於水平面，然本發明之活塞頭的推氣作用面則是與水平面呈非水平狀態而具有一斜面角度。再方面，習知空氣壓縮機主機殼之定位板所設之二圓孔，其中心軸點所延伸之中心橫軸線與圓筒型唧筒座所延伸之筒軸中心線係為相交集的，然本發明之主機殼的定位板設有一在相對於唧筒座之筒軸中心線係形成一斜偏式的圓孔，此種相搭配構造特徵能讓活塞體在推進行程中能維持更佳及有效的氣密效果及在退後行程中能加快活塞體後退的速度，亦即在整個推進、退後行程中能大幅提升空氣壓縮機在壓縮空氣時之使用效益。本發明不僅在構造上具有創新性，而此種異於習知構造的創新設計亦能提升空氣壓縮機的使用效益，顯然亦具有進步性。
(1)．．．主機殼
(10)．．．大功率馬達
(101)．．．軸心
(12)．．．馬達
(120)．．．軸心
(13)．．．小齒輪
(14)．．．大齒輪
(140)．．．中心軸
(15)．．．重量旋轉盤
(151)．．．偏心梢
(19)．．．重量旋轉盤
(190)．．．軸孔
(191)．．．偏心梢
(192)．．．鎖緊螺栓
(2)．．．定位板
(21)．．．下圓孔
(22)．．．上圓孔
(28)．．．螺栓
(29)．．．定位孔
(3)．．．唧筒座
(31)．．．氣艙室
(311)．．．斜頂壁
(312)．．．內壁周面
(313)．．．間隙
(314)(315)．．．凹穴
(32)．．．洩氣座
(320)．．．內部容室
(321)(322)(323)(324)．．．洩氣歧管
(33)．．．安全閥
(34)．．．洩氣閥
(39)．．．定位柱
(41)．．．軟管
(42)．．．氣嘴
(43)．．．軟管
(44)．．．壓力顯示錶
(5)．．．活塞體
(51)．．．活塞桿
(510)．．．樞軸孔
(52)．．．活塞頭
(54)．．．推氣作用面
(55)．．．定位柱
(56)．．．擋柱
(90)．．．定位板
(91)．．．唧筒座
(911)．．．氣艙室
(912)．．．頂壁面
(932)．．．樞軸孔
(94)．．．馬達
(95)．．．大齒輪
(951)．．．中心軸
(96)．．．重量旋轉盤
(951)．．．曲柄梢
(97)．．．小齒輪
(971)．．．中心軸
(98)．．．活塞體
(981)．．．活塞頭
(982)．．．推氣作用面
(983)．．．活塞桿
第一圖：係空氣壓縮機之構造分解圖。
第二圖：係第一圖之立體組合圖。
第三圖：係空氣壓縮機之另一構造分解。
第四圖：係第三圖之立體組合圖。
第五圖：係主機殼中之定位板與唧筒座採分離式組合之示意圖。
第六圖：係活塞體之構造示意圖。
第七圖：係主機殼正面之構造示意圖。
第八圖：係主機殼側面之構造示意圖。
第九圖：係活塞體動力機構與主機殼相結合後之部分剖面示意圖。
第十至十五圖：係活塞體在唧筒座內之動作圖。
第十六圖：係習知活塞體構造示意圖。
第十七圖：係習知活塞體容納於唧筒座內之示意圖。
(1)．．．主機殼
(12)．．．馬達
(120)．．．軸心
(13)．．．小齒輪
(14)．．．大齒輪
(140)．．．中心軸
(15)．．．重量旋轉盤
(151)．．．偏心梢
(2)．．．定位板
(21)．．．下圓孔
(22)．．．上圓孔
(3)．．．唧筒座
(31)．．．氣艙室
(32)．．．洩氣座
(321)(322)(323)(324)．．．洩氣歧管
(33)．．．安全閥
(41)．．．軟管
(42)．．．氣嘴
(43)．．．軟管
(44)．．．壓力顯示錶
(5)．．．活塞體
(51)．．．活塞桿
(510)．．．樞軸孔
(52)．．．活塞頭

Claims (10)

  1. 一種空氣壓縮機，包括有：一主機殼，於主機殼上具有一唧筒座及具有上、下二圓孔之定位板，上圓孔可定位一動力機構，下圓孔則可定位一在本體上設有一偏心梢的重量旋轉盤；一活塞體，其係由在一端設有樞軸孔之活塞桿及由該活塞桿另端所延伸出之活塞頭所組成，活塞桿之樞軸孔端可受動於動力機構，活塞頭則可容納在唧筒座內並進行上下往復式之直線運動；其特徵在於：該下圓孔(21)中心點(P3)所延伸之中心橫軸線(Y1)與圓筒型唧筒座所延伸之筒軸中心線(V)係互不相交集；然而該上圓孔(22)中心點(P4)所延伸之中心橫軸線(Y2)與圓筒型唧筒座所延伸之筒軸中心線(V)係互相交集者；藉著此種構造可讓活塞頭在唧筒座內所進行往復式壓縮空氣的氣密效能更為提升者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之空氣壓縮機，其中，前述活塞頭頂端面係形成一非與水平面相平行而具有傾斜面之推氣作用面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之空氣壓縮機，其中，於唧筒座之氣艙室頂端設有一相稱於前述推氣作用面之傾斜面的斜頂壁，使推氣作用面與斜頂壁能形成氣密式及安全地相抵觸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之空氣壓縮機，其中，動力機構中至少包括有一馬達、一重量旋轉盤，而前述定位板上至少設有一下圓孔，馬達可固定於前述主機殼之定位板上，馬達軸心則穿伸前述下圓孔並結合於重量旋轉盤上，前述重量旋轉盤上具有一偏心梢，該偏心梢樞固於前述活塞體之活塞桿上的樞軸孔處，當馬達作動時，活塞頭上之傾斜狀的推氣作用面在唧筒座內更能維持氣密性推進動作及加快活塞頭後 退動作之速率。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之空氣壓縮機，其中，動力機構中另具有大齒輪、小齒輪，而定位板另設有一上圓孔，小齒輪固定於前述馬達之軸心並穿伸於定位板上之上圓孔，大齒輪之中心軸樞固於定位板之下圓孔且大齒輪同時固定前述具有偏心梢之重量旋轉盤，前述偏心梢樞固於前述活塞體之活塞桿上的樞軸孔處，當馬達作動時，活塞頭上之傾斜狀的推氣作用面在唧筒座內更能維持氣密性推進動作及加快活塞頭後退動作之速率。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之空氣壓縮機，其中，唧筒座斜頂壁上設有凹穴，用於配合前述活塞頭上所凸出之定位柱及擋柱。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之空氣壓縮機，其中，活塞頭頂端之推氣作用面的中心點與活塞桿之樞軸孔的中央點，此兩點間之連線係垂直於水平面之一垂線，而由推氣作用面中心點所延伸出之自體垂直軸線則非垂直於水平面，前述垂線及自體垂直軸線二者與水平面之相交集點間形成有一長度距離者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之空氣壓縮機，其中，定位板與唧筒座係可一體成型為主機殼者。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之空氣壓縮機，其中，定位板與唧筒座係可為分離式組合成為主機殼者。
  10. 一種空氣壓縮機，包括有：一主機殼，於主機殼上具有一唧筒座及具有二圓孔之定位板，上圓孔可定位一動力機構，下圓孔則可定位一在本體上設有一偏心梢的重量旋轉盤，該下圓孔中心點所延伸之中心橫軸線與圓筒型唧筒座所延伸之筒軸中心線係互不相交集； 一活塞體，其係由在一端設有樞軸孔之活塞桿及由該活塞桿另端所延伸出之活塞頭所組成，活塞桿之樞軸孔端可受動於動力機構，活塞頭則可容納在唧筒座內並進行上下往復式之直線運動，活塞頭頂端面係形成一非與水平面相平行而具有傾斜面之推氣作用面；藉著此種構造可讓活塞頭在唧筒座內所進行往復式壓縮空氣的氣密效能更為提升者。
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