CN100430597C - 直燃式空气压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整机结构简单、能源利用率高、无污染物排放的直燃式空气压缩机。它包括储气罐(1)和压气缸(3)，压气缸(3)内装设有活塞(4)和与活塞(4)相连的活塞杆(41)，活塞(4)将压气缸(3)分隔成有杆腔(32)和无杆腔(31)；无杆腔(31)通过可将气体导入储气罐(1)的单向通气阀(2)与储气罐(1)相连，其特征在于所述有杆腔(32)内装设有回位装置(5)；无杆腔(31)上装设有进气机构(7)，无杆腔(31)内装设有点火装置(8)，点火装置(8)与一控制器(9)相连。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机领域，尤其涉及空气压缩机。
背景技术
目前，空气压缩机一般有两种：一种是电机驱动空气压缩机，另一种是燃油驱动空气压缩机。在无电源的情况下，只能使用燃油驱动空气压缩机。燃油驱动空气压缩机一般采用柴油、汽油为燃烧能源，其主要缺陷是：1、柴油、汽油的燃烧效率低，最高只能达到37％；2、燃烧柴油、汽油所排放的尾气对环境造成严重污染；3、压缩机工作时会产生很大的噪音；4、整套装置的结构复杂，造价相当高。若利用酒精等易燃碳氢化合物作为空气压缩机的燃烧能源，充分燃烧后的产物为CO2和水，虽然减少了污染，但目前的燃油驱动装置无法充分利用其燃烧能量，造成能源浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供整机结构简单、能源利用率高、无污染物排放的直燃式空气压缩机。
本发明的直燃式空气压缩机，包括储气罐和压气缸，压气缸内装设有活塞和与活塞相连的活塞杆，活塞将压气缸分隔成有杆腔和无杆腔；无杆腔通过可将气体导入储气罐的单向通气阀与储气罐相连，所述有杆腔内装设有回位装置；无杆腔上装设有进气机构，无杆腔内装设有点火装置，点火装置与一控制器相连。
所述压气缸的有杆腔与尾缸相连，尾缸内设有尾缸回位装置和与活塞杆相连的尾缸活塞；尾缸上装设有尾缸进气装置，尾缸通过尾缸通气阀与储气罐相连。
所述压气缸包括第一压气缸和第二压气缸，装设于第一压气缸内的第一活塞通过活塞杆与装设于第二压气缸内的第二活塞相连，第一压气缸的第一无杆腔内装设有第一点火装置，第二压气缸的第二无杆腔内装设有第二点火装置，两点火装置与控制器相连。
所述控制器与用于采集活塞杆或活塞位移信号的传感器相连。
所述进气机构包括雾化器、气体过滤器和进气阀，气体过滤器依次通过雾化器、进气阀与无杆腔相连；雾化器上还设有一个燃料进口。
所述储气罐设有一个排水阀。
本发明的优点在于：1、本发明通过对压气缸的改进，免去了空气压缩机的传统驱动装置，使空气压缩机的结构更加简单、制造成本更低廉；2、本发明的燃料燃烧、爆炸在无杆腔内完成，燃料释放出的能量大部分被储气罐吸收，能源利用率高，不造成能源浪费；3、由于本发明的空气压缩机能源利用率高，故采用酒精、甲烷等易燃碳氢化合物作为燃烧能源，燃烧产物为水和C02，没有污染物排放。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1的吸气过程示意图；
图3是本发明实施例1的压缩过程示意图；
图4是本发明实施例1的爆炸过程示意图；
图5是本发明实施例1的压气过程示意图；
图6是本发明的实施例2的结构示意图；
图7是本发明的实施例3的结构示意图。
图例说明：
1、储气罐 11、排气阀 12、高压气体输出口
2、单向通气阀 21、第一单向通气阀 22、第二单向通气阀
3、压气缸 31、无杆腔 32、有杆腔
33、尾缸 34、尾缸活塞 35、尾缸回位装置
36、尾缸进气装置 37、尾缸通气阀 38、第一压气缸
39、第二压气缸 4、活塞 41、活塞杆
42、第一活塞 43、第二活塞 44、启动机构
5、回位装置 6、进气阀 61、第一进气阀
62、第二进气阀 7、进气装置 71、气体过滤器
72、燃料进口 73、雾化器 8、点火装置
81、第一点火装置 82、第二点火装置 9、控制器
311、第一无杆腔 312、第二无杆腔
具体实施方式
实施例1：如图1所示的直燃式空气压缩机，包括储气罐1和压气缸3，压气缸3内装设有活塞4和与活塞4相连的活塞杆41，活塞4将压气缸3分隔成有杆腔32和无杆腔31，无杆腔31通过可将气体导入储气罐1的单向通气阀2与储气罐1相连；有杆腔32内装设有回位装置5，无杆腔31内装设有点火装置8，本实施例中采用弹簧作为回位装置5，点火装置8为火花塞，点火装置8与一控制器9相连，控制器9与用于采集活塞杆41位移信号的传感器10相连，传感器10为一个或多个位移传感器或行程开关。无杆腔31上连接有进气机构7，进气机构7包括雾化器73、气体过滤器71和进气阀6，气体过滤器71依次通过雾化器73、进气阀6与无杆腔31相连，进气阀6为一个单向阀；雾化器73上还设有一个燃料进口72，从燃料进口72输入酒精或其它易燃碳氢化合物。储气罐1底部设有一个排水阀11，酒精或其它易燃碳氢化合物燃烧后产生的少量水可从排水阀11排出，储气罐1上还设有高压气体输出口12。
工作原理：如图2所示，直燃式空气压缩机启动时，先通过对活塞杆41施加外力F，利用活塞4将无杆腔31压缩。再突然撤消外力，无杆腔31进入吸气过程，活塞4在回位装置5的作用下迅速回缩，无杆腔31内压力下降，进气阀6打开，使酒精通过燃料进口72进入雾化器73，空气通过气体过滤器71进入雾化器73，酒精和空气混和并形成易爆炸的雾气，雾气通过进气阀6被吸入压气缸3的无杆腔31。如图3所示，回位装置5回缩至极限后，无杆腔31进入压缩过程，活塞4在回位装置5的作用下迅速回位，无杆腔31内的混合气体被压缩至极限。如图4所示，无杆腔31进入爆炸过程，传感器10采集到的活塞杆41的位移信号被发送给控制器9，当活塞杆41运动到设定位置时，控制器9向点火装置8发出点火指令，无杆腔31内的混合气体爆炸，气体压力突然增大，进气阀6保持关闭，单向通气阀2被打开，无杆腔31内的气体进入储气罐1。如图5所示，爆炸产生的部分能量用来推动活塞4回缩，无杆腔31进入压气过程，无杆腔31在回位装置5的作用下再次被压缩，无杆腔31内的气压小于或等于储气罐1的气压时，单向通气阀2关闭。无杆腔31在回位装置5的作用下再扩大，进入下一个吸气、压缩、爆炸、压气的循环。如此不断循环，便完成了高压气体的制作过程。由于酒精燃烧后的产物为C02和水，因此储气罐1内为近似空气成分的高压气体，高压气体通过储气罐1上的高压气体输出口12输出。
实施例2：如图6所示的直燃式空气压缩机，包括储气罐1和压气缸3，压气缸3内装设有活塞4和与活塞4相连的活塞杆41，活塞4将压气缸3分隔成有杆腔32和无杆腔31，无杆腔31通过可将气体导入储气罐1的单向通气阀2与储气罐1相连；有杆腔32内装设有回位装置5，无杆腔31内装设有点火装置8，本实施例中采用弹簧作为回位装置5，点火装置8为火花塞，点火装置8与一控制器9相连，控制器9与用于采集活塞杆41位移信号的传感器10相连，传感器10为一个或多个位移传感器或行程开关。无杆腔31上连接有进气机构7，进气机构7包括雾化器73、气体过滤器71和进气阀6，气体过滤器71依次通过雾化器73、进气阀6与无杆腔31相连，进气阀6为一个单向阀；雾化器73上还设有一个燃料进口72，从燃料进口72输入酒精或其它易燃碳氢化合物。压气缸3的有杆腔32与尾缸33相连，尾缸33内设有尾缸回位装置35和与活塞杆41相连的尾缸活塞34，本实施例中采用弹簧为尾缸回位装置35，尾缸33上连接有尾缸进气装置36，尾缸进气装置36由一个进气阀和空气过滤器组成，用来为尾缸33内提供空气。尾缸33通过尾缸通气阀37与储气罐1相连，尾缸通气阀37为一个单向阀。储气罐1底部设有一个排水阀11，酒精或其它易燃碳氢化合物燃烧后产生的少量水可从排水阀11排出，储气罐1上还设有高压气体输出口12。
工作原理：直燃式空气压缩机启动时，先通过对活塞杆41施加外力F，利用活塞4将无杆腔31压缩，尾缸33的空间增大，尾缸进气装置36打开，通入空气。再突然撤消外力，无杆腔31进入吸气过程，活塞4在回位装置5的作用下迅速回缩，无杆腔31内压力下降，进气阀6打开，使酒精通过燃料进口72进入雾化器73，空气通过气体过滤器71进入雾化器73，酒精和空气混和并形成易爆炸的雾气，雾气通过进气阀6被吸入压气缸3的无杆腔31；而尾缸33内的空气被压缩，尾缸通气阀37打开，尾缸33内的空气进入储气罐1。回位装置5回缩至极限后，无杆腔31进入压缩过程，活塞4在回位装置5的作用下迅速回位，无杆腔31内的混合气体被压缩至极限；尾缸33再次吸入空气，进入下一个吸入、压缩空气的过程。此时，无杆腔31进入爆炸过程，传感器10采集到的活塞杆41的位移信号被发送给控制器9，当活塞杆41运动到设定位置时，控制器9向点火装置8发出点火指令，无杆腔31内的混合气体爆炸，气体压力突然增大，进气阀6保持关闭，单向通气阀2被打开，无杆腔31内的气体进入储气罐1，同时，爆炸产生的部分能量用来推动活塞4回缩，无杆腔31进入压气过程，无杆腔31在回位装置5的作用下再次被压缩，无杆腔31内的气压小于或等于储气罐1的气压时，单向通气阀2关闭。无杆腔31在回位装置5的作用下再扩大，进入下一个吸气、压缩、爆炸、压气的循环。如此不断循环，便完成了高压气体的制作过程。由于酒精燃烧后的产物为CO2和水，因此储气罐1内为近似空气成分的高压气体，高压气体通过储气罐1上的高压气体输出口12输出。
实施例3：如图7所示的直燃式空气压缩机，包括储气罐1和压气缸3，压气缸3内装设有活塞4和与活塞4相连的活塞杆41，活塞4将压气缸3分隔成有杆腔32和无杆腔31，无杆腔31通过可将气体导入储气罐1的单向通气阀2与储气罐1相连；有杆腔32内装设有回位装置5，无杆腔31内装设有点火装置8，本实施例中采用弹簧作为回位装置5，点火装置8为火花塞，点火装置8与一控制器9相连，控制器9与用于采集活塞杆41位移信号的传感器10相连，传感器10为一个或多个位移传感器或行程开关。无杆腔31上连接有进气机构7，进气机构7包括雾化器73、气体过滤器71和进气阀6，气体过滤器71依次通过雾化器73、进气阀6与无杆腔31相连，进气阀6为一个单向阀；雾化器73上还设有一个燃料进口72，燃料进口72用来通入酒精或其它易燃碳氢化合物。本实施例中，压气缸3包括第一压气缸38和第二压气缸39，无杆腔31包括第一无杆腔311和第二无杆腔312，活塞4包括第一活塞42和第二活塞43，点火装置8包括第一点火装置81和第二点火装置82，进气阀6包括第一进气阀61和第二进气阀62，单向通气阀2包括第一单向通气阀21和第二单向通气阀22。第一活塞42通过活塞杆41与第二活塞43相连，第一无杆腔311内装设有第一点火装置81，第二无杆腔312内装设有第二点火装置82，两点火装置与控制器9相连，控制器9与用于采集活塞杆41或活塞4位移信号的传感器10相连。储气罐1底部设有一个排水阀11，酒精或其它易燃碳氢化合物燃烧后产生的少量水可从排水阀11排出，储气罐1上还设有高压气体输出口12。
工作原理：直燃式空气压缩机启动时，先通过启动机构44对活塞杆41施加外力，使第一无杆腔311被压缩，第二无杆腔312扩大，再突然撤消外力，两活塞4在回位装置5的作用下迅速回位，第一无杆腔311扩大，进入吸气过程；同时第二无杆腔312被压缩。第一进气阀61打开，使酒精通过燃料进口72进入雾化器73，空气通过气体过滤器71进入雾化器73，酒精和空气混和并形成易爆炸的雾气，雾气通过第一进气阀61被吸入第一无杆腔311。回位装置5回缩至极限后，两活塞4在回位装置5的作用下再回位，第一无杆腔311进入压缩过程，第一无杆腔311内的混合气体被压缩至极限。同时第二无杆腔312扩大，进入吸气过程。第二进气阀62打开，使酒精通过燃料进口72进入雾化器73，空气通过气体过滤器71进入雾化器73，酒精和空气混和并形成雾气，雾气通过第二进气阀62被吸入第二无杆腔312。第一无杆腔311进入爆炸过程，传感器10采集到的活塞杆41的位移信号被发送给控制器9，当活塞杆41运动到设定位置时，控制器9向第一压气缸38内的第一点火装置81发出点火指令，第一无杆腔311内的混合气体爆炸，气体压力突然增大，第一进气阀61保持关闭，第一单向通气阀21被打开，第一无杆腔311内的气体进入储气罐1，同时，爆炸产生的部分能量用来推动活塞4回缩，第一无杆腔311被扩大。第二无杆腔312进入压缩过程，其内的混合气体被压缩至极限。第二无杆腔312转入爆炸过程，传感器10采集到的活塞杆41的位移信号被发送给控制器9，控制器9向第二压气缸39内的第二点火装置82发出点火指令，第二无杆腔312内的混合气体爆炸，气体压力突然增大，第二进气阀62保持关闭，第二单向通气阀22被打开，第二无杆腔312内的气体进入储气罐1，同时，爆炸产生的部分能量用来推动活塞4回缩，第二无杆腔312被扩大。第一无杆腔311进入压气过程，第一无杆腔311内的气压小于或等于储气罐1的气压时，第一单向通气阀21关闭。第一无杆腔311在回位装置5的作用下扩大，第一无杆腔311进入下一个吸气、压缩、爆炸、压气的循环。第一无杆腔311进入吸气过程时，第二无杆腔312进入压气过程，第二无杆腔312内的气压小于或等于储气罐1的气压时，第二单向通气阀22关闭。第二无杆腔312在回位装置5的作用下扩大，第二无杆腔312进入下一个吸气、压缩、爆炸、压气的循环。如此不断循环，便完成了高压气体的制作过程。由于酒精燃烧后的产物为C02和水，因此储气罐1内为近似空气成分的高压气体，高压气体通过储气罐1上的高压气体输出口12输出。
Claims (10)
1、一种直燃式空气压缩机，包括储气罐(1)和压气缸(3)，压气缸(3)内装设有活塞(4)和与活塞(4)相连的活塞杆(41)，活塞(4)将压气缸(3)分隔成有杆腔(32)和无杆腔(31)；无杆腔(31)通过可将气体导入储气罐(1)的单向通气阀(2)与储气罐(1)相连，其特征在于所述有杆腔(32)内装设有回位装置(5)；无杆腔(31)上装设有可将燃料导入无杆腔(31)的进气机构(7)，无杆腔(31)内装设有点火装置(8)，点火装置(8)与一控制器(9)相连。
2、根据权利要求1所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述压气缸(3)的有杆腔(32)与尾缸(33)相连，尾缸(33)内设有尾缸回位装置(35)和与活塞杆(41)相连的尾缸活塞(34)；尾缸(33)上装设有尾缸进气装置(36)，尾缸(33)通过单向尾缸通气阀(37)与储气罐(1)相连。
3、根据权利要求1所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述压气缸(3)包括第一压气缸(38)和第二压气缸(39)，装设于第一压气缸(38)内的第一活塞(42)通过活塞杆(41)与装设于第二压气缸(39)内的第二活塞(43)相连，第一压气缸(38)的第一无杆腔(311)内装设有第一点火装置(81)，第二压气缸(39)的第二无杆腔(312)内装设有第二点火装置(82)，两点火装置与控制器(9)相连。
4、根据权利要求1至3任一项所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述控制器(9)与用于采集活塞杆(41)或活塞(4)位移信号的传感器(10)相连。
5、根据权利要求1至3任一项所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述进气机构(7)包括雾化器(73)、气体过滤器(71)和进气阀(6)，气体过滤器(71)依次通过雾化器(73)、进气阀(6)与无杆腔(31)相连；雾化器(73)上还设有一个燃料进口(72)。
6、根据权利要求4所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述进气机构(7)包括雾化器(73)、气体过滤器(71)和进气阀(6)，气体过滤器(71)依次通过雾化器(73)、进气阀(6)与无杆腔(31)相连；雾化器(73)上还设有一个燃料进口(72)。
7、根据权利要求1至3任一项所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述储气罐(1)设有一个排水阀(11)。
8、根据权利要求4所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述储气罐(1)设有一个排水阀(11)。
9、根据权利要求5所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述储气罐(1)设有一个排水阀(11)。
10、根据权利要求6所述直燃式空气压缩机，其特征在于所述储气罐(1)设有一个排水阀(11)。
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