CN101440790A - 空气压缩机的活塞式双作用多缸泵气装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械技术领域，涉及一种空气压缩技术，特别是一种活塞式双作用多缸泵气装置，包括由活塞、活塞杆和缸体组成的若干个双向作用的气缸体，缸体铰接在从动齿轮的偏心位置上，活塞位于缸体内且与活塞杆的一端连为一体，活塞杆的另一端伸出缸体，该装置还包括底座以及连接在底座上的主轴，底座上的外端固定有输气管轴，活塞杆铰接在底座的外端的输气管轴上，在底座上还设置有主动齿轮以及从动齿轮，主轴的一端穿过底座且与主动齿轮相固连，主轴的另一端与动力机构相连接，从动齿轮连接在底座上且与上述的主动齿轮相啮合。本发明可以单层组装也可以多层进行组装，克服了单缸充气的脉动现象，工作效率高。

Description

空气压缩机的活塞式双作用多缸泵气装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种空气压缩技术，特别是一种空气压缩机的活塞式双作用多缸泵气装置。

背景技术

空气压缩机通常是用气泵将空气泵入储气罐内，早期的活塞气泵均是动力驱动活塞杆推动活塞作往复运动，在气缸的一端设置止逆阀，只能一个方向工作，单向吸气、单向供气，活塞的回程时动力在作无用功，这是单作用，且工作效率和能源利用率都较低，充气量较小。为了提高充气效率本申请人萌发设计了[申请号：CN200820120698.0]空气压缩机的单泵活塞式双作用泵气装置，同时已做过试验用0.75千瓦的电机相当单作用1.1千瓦的作用功，所谓双作用就是缸体来回都充气，按理论上讲一个周期其充气量是通常活塞式空压机的近两倍，但是本申请人在单缸充气过程中发现其充气气量还有很大的提升余地，且单缸在充气过程中存在脉动现象，另外通常在多气缸结构中需用一根曲轴来驱动多个活塞，但曲轴的制造工艺复杂、重量重，并占有相当高的成本比例，因此在原来的基础上设计了双作用多缸泵气装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有的单作用所存在的上述问题，而提供一种工作效率和能源利用率都得到提高、制造价格低廉的活塞式双作用多缸泵气装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种活塞式双作用多缸泵气装置，包括由活塞、活塞杆和缸体组成的若干个双向作用的气缸体，活塞位于缸体内且与活塞杆的一端连为一体，活塞杆的另一端伸出缸体，其特征在于，该装置还包括底座以及连接在底座上的主轴，底座上的外端固定有输气管轴，活塞杆铰接在底座的外端的输气管轴上，在底座上还设置有主动齿轮以及从动齿轮，主轴的一端穿过底座且与主动齿轮相固连，主轴的另一端与动力机构相连接，从动齿轮连接在底座上且与上述的主动齿轮相啮合，上述的缸体铰接在从动齿轮的偏心位置上。

这里首先是通过动力机构带动主轴转动，主轴同时带动与其连接的主动齿轮转动，由于从动齿轮是跟主动齿轮相啮合的，这样主动齿轮又带动从动齿轮转动，由于活塞杆一端铰接在底座的输气管轴上，且缸体连接在从动齿轮的偏心位置上，这样从动齿轮带动缸体作往复摆动二种运动，这样就使活塞杆和活塞相对缸体作摆动运动，实现吸气和压缩二个过程都充气，并通过输气管轴将气排出。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，所述的动力机构为电机或者液压马达，在电机或者液压马达与主轴之间还设置有传动机构，该传动机构包括主动皮带轮、从动皮带轮以及传动皮带，主动皮带轮连接在电机或者液压马达的输出轴上，从动皮带轮连接在主轴上，上述的传动皮带连接主动皮带轮以及从动皮带轮。这里通过电机或者液压马达作为动力输出经主动皮带轮和从动皮带轮后带动主轴转动，保证动力传递的平稳性。

作为另一种情况，该泵气装置采用多层进行组装，所述的主轴同时穿过多个底座，并在相应的底座上安装气缸体、主动齿轮以及从动齿轮，在主轴的另一端与共用动力机构相连接，在相邻层之间的共用主轴上设置联轴节。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，所述的双向作用的缸体上具有左端盖以及右端盖，所述的左端盖以及右端盖均开有进气孔，进气孔处装有止逆阀，活塞和活塞杆制成相通的中空结构，其中活塞两端周沿与缸体内壁之间具有径向间隙，活塞的中部制有容置活塞环并允许活塞环轴向往复移动的环槽，活塞环与缸体内壁密贴滑动配合，环槽的槽底开有多个与活塞内腔相通的径向通孔。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，所述的径向通孔制于环槽槽底的中间，以使活塞环在槽内滑至左右槽边时通孔均可露出。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，所述的活塞杆与活塞的交接端制成扩孔，孔内装有由阀座、钢珠、弹簧组成的单向阀。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，所述的气缸体与从动齿轮的数量均为每层4个。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，所述的活塞杆通过输气管轴上的输气管与储气罐相通，在输气管轴的出口处还安装有压力显示表。

在上述的活塞式双作用多缸泵气装置中，左右端盖的进气孔为圆周间隔均匀分布的8—16个，进气孔外侧设置空气滤清器。

与现有技术相比，本活塞式双作用多缸泵气装置的优点在于：

1、本泵气装置可以单层组装也可以多层进行组装，主要利用缸体作往复摆动这样使活塞相对地在缸体内往复滑动，且活塞和活塞杆做为一体自动调节始终与缸体保持直线运动，不会造成缸体壁失圆，使用寿命长，并从活塞杆排气，同时克服了单缸充气的脉动现象，工作效率高，往复一次的充气量接近相同容积的单作用的活塞气泵的2倍，工作效率和能源利用率明显提高，充气量也较大，气压可以达到中压范围，自由空气输出量达到每分钟7-20M³。

2、本装置结构简单，没有传统的曲轴体积缩小，这样可以大大降低运行成本和生产成本，并且响声低，发热也低，故障少。

3、在每一只缸体上都装有压力显示表，这样可以对故障一目了然，如有故障修理也方便且不需要长时间停机，只要套上一个气缸体的备用组件，就能保持经常供气。

附图说明

图1是本活塞式双作用多缸泵气装置的单层组装后的整体结构示意图。

图2是本活塞式双作用多缸泵气装置的俯视结构示意图。

图3是本活塞式双作用多缸泵气装置中单只气缸体的整体结构示意图。

图4是本活塞式双作用多缸泵气装置中的单向阀以及面面相对的活塞环的结构示意图。

图5是本活塞式双作用多缸泵气装置中单只缸体的一端作往复摆动二种运动的结构示意图。

图6是本活塞式双作用多缸泵气装置的多层组装后的整体结构示意图。

图中，1、缸体；1a、左气腔；1b、右气腔；2、活塞；2a、径向通孔；3、活塞杆；3a、内孔；4、底座；5、主轴；6、主动齿轮；7、从动齿轮；8、主动皮带轮；9、从动皮带轮；10、电机；11、左端盖；11a、进气孔；13、右端盖；14、止逆阀；15、活塞环；15a、环槽；16、密封圈；17、压力显示表；18、输气管轴；19、传动皮带；20、偏心轴；21、轴承；22、阀座；23、钢珠；24、弹簧；25、联轴节；26、输气管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图2、图3和图4所示，本活塞式双作用多缸泵气装置，包括均由活塞2、活塞杆3和缸体1组成的4个气缸体，活塞2位于缸体1内且与活塞杆3的一端连为一体，活塞杆3的另一端伸出缸体1。本泵气装置主要通过驱动缸体1的运动，使活塞2与缸体1作相对往复直线运动同时往复摆动。

本装置所用到的气缸体是具有双作用，具体来说，该缸体1两端分别与左端盖11、右端盖13螺钉连接，左端盖11、右端盖13开有螺钉孔和圆周间隔均匀分布的16个进气孔11a。为了减小被吸入的空气中的灰尘所产生的负面影响，在进气孔11a外侧设置空气滤清器，利用空气滤清器对进气进行过滤。在右端盖13还开有装有密封圈16的中心轴孔，左端盖11以及右端盖13进气孔11a的内侧面各装有由橡胶阀片或弹性金属阀片构成的膜片式止逆阀14，缸体1内的活塞2制成中空结构，其两端周沿与缸体1内壁之间具有径向间隙D，中部制有容置截面呈矩形或L形的活塞环15并允许活塞环15轴向往复移动的环槽15a，环槽15a的槽底的中间开有均匀分布的4-8个径向通孔2a，使缸体1的左气腔1a或右气腔1b与活塞2的内腔相通，径向通孔2a制于环槽15a槽底的中间，以使活塞环15在槽内滑至左右槽边时通孔均可露出。活塞杆3也制成具有内孔3a的中空结构，活塞杆3的内孔3a与活塞2的内腔相通并固定连接，活塞杆3的另一端穿出右端盖13的密封圈16并通过输气管轴18连接的输气管26与储气罐连通，在该输气管轴18的出气口处还安装有压力显示表17。如图4所示，另外在活塞杆3与活塞2的交接端制成扩孔，孔内装有由阀座22、钢珠23、弹簧24组成的单向阀。如图4所示，活塞环15可以采用自润滑材料，将二个活塞环15面面相对的进行安装，依靠气体的压力使活塞环15唇部的弹性变形，即气体从活塞环15的背面进来，迫使活塞环15的唇部向里收缩，这样气体可以通过进入环槽15a，径向通孔2a从活塞杆3的内孔出去，而另一只活塞环15对进来的气体是迎面的唇部越压越大因此紧紧贴在缸体1的壁上，从而使气体从活塞杆3的内孔出去。

如图1所示，为了实现双作用多缸功能，该泵气装置可以采用单层组装也可以采用多层组装，在本实施例中采用单层组装，包括底座4以及连接在底座4上的主轴5，底座4上的外端固定有输气管轴18，在底座4与主轴5的连接处安装有轴承21，活塞杆3铰接在底座4的外端输气管轴18上，在底座4上设置有1个主动齿轮6以及4个从动齿轮7，主轴5的一端穿过底座4且与主动齿轮6相固连，从动齿轮7连接在底座4上且与上述的主动齿轮6相啮合，上述的4个缸体1分别通过偏心轴20连接在4个从动齿轮7的偏心位置上，在偏心轴20上也安装有轴承21，主轴5的另一端与动力机构相连接。如图1所示，这里主要使从动齿轮7转动，从而使铰接在从动齿轮7上的缸体1相对活塞2作往复运动。在本实施例中的动力机构为电机10，当然动力机构也可以是液压马达等。为了保证传动的稳定性，在电机10与主轴5之间还设置有传动机构，该传动机构包括小径的主动皮带轮8、大径的从动皮带轮9以及传动皮带19，主动皮带轮8连接在电机10的输出轴上，从动皮带轮9连接在主轴5上，传动皮带19连接主动皮带轮8以及从动皮带轮9。

本双作用多缸泵气装置的工作过程如下：

首先通过电机10输出动力经主动皮带轮8以及从动皮带轮9后带动主轴5转动，这样固连在主轴5上的主动齿轮6就产生转动，同时带动与其相啮合的4个从动齿轮7转动，4个从动齿轮7上的偏心轴20分别驱动4个缸体1的一端作往复摆动二种运动，如图5和图1所示，活塞杆3和活塞2相对缸体1作摆动运动。如图2中的4个缸体1作往复摆动时相隔90°轮流压缩的各个位置，当从动齿轮7带动缸体1从起始角转动180°即缸体1从右向左运动，如图3中虚线所示，缸体1内的活塞2左边的气腔增大，气压减小，外界大气从进气孔11a顶开止逆阀14进入气腔，由于缸体1从右向左的滑动过程中，活塞环15被迫紧贴在活塞环槽15a的左边同时也就是挡住右气腔1b的压缩气体不能进入左气腔1a，同时右端盖13的进气孔11a被止逆阀14上的橡胶阀片封盖，被压缩的气体依次从缸体1与活塞2之间的间隙D、环槽15a槽底的径向通孔2a进入活塞2内腔，再经活塞杆3的内孔3a输出经输气管轴18连接的输气管26后至储气罐，如图3中箭头所示，而同时左气腔1a完成吸气过程。

当从动齿轮7带动缸体1继续又转动180°时，这时就驱动缸体1从左向右滑动，活塞环15被迫紧贴在活塞环槽15a的右边，也就是挡住左气腔1a的压缩气体不能进入右气腔1b，从而压缩左气腔1a内的气体，左端盖11的进气孔11a被止逆阀14上的橡胶阀片封盖，左边的气腔内的气体被压缩，被压缩的气体依次从缸体1与活塞2之间的间隙D、环槽15a槽底的径向通孔2a进入活塞2内腔，再经活塞杆3的内孔3a输出至储气罐，如图3中箭头所示，而同时右气腔1b完成吸气过程，周而复始实现双向充气。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：如图6所示，这里活塞式双作用多缸泵气装置由采用多层进行组装，在本实施例中是采用三层进行组装，组装时将共用主轴5同时穿过多个底座4，并在相应的底座4上安装气缸体、主动齿轮6以及从动齿轮7等，其中气缸体水平的进行排列，这里在相邻层之间的共用主轴5上设置联轴节25，方便进行组装，且多层的泵气装置共用一个电机10或液压马达、主动皮带轮8以及大径的从动皮带轮9，依靠电机10输出动力经主动皮带轮8以及从动皮带轮9后带动主轴5转动，使各个层上泵气装置工作，并通过各自的与输气管轴18连接的输气管26将气体储存到储气罐中。

Claims (10)

1、一种活塞式双作用多缸泵气装置，包括由活塞(2)、活塞杆(3)和缸体(1)组成的若干个双向作用的气缸体，其特征在于，活塞(2)与活塞杆(3)的一端固定为一体，活塞杆(3)的另一端伸出缸体(1)，该装置还包括底座(4)以及连接在底座(4)上的主轴(5)，底座(4)上的外端固定有输气管轴(18)，活塞杆(3)铰接在底座(4)的外端的输气管轴(18)上，在底座(4)上还设置有主动齿轮(6)以及从动齿轮(7)，主轴(5)的一端穿过底座(4)且与主动齿轮(6)相固连，主轴(5)的另一端与动力机构相连接，从动齿轮(7)连接在底座(4)上且与上述的主动齿轮(6)相啮合，上述的缸体(1)铰接在从动齿轮(7)的偏心位置上。

2、根据权利要求1所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，所述的动力机构为电机(10)或者液压马达，在电机(10)或者液压马达与主轴(5)之间还设置有传动机构，该传动机构包括主动皮带轮(8)、从动皮带轮(9)以及传动皮带(19)，主动皮带轮(8)连接在电机(10)或者液压马达的输出轴上，从动皮带轮(9)连接在主轴(5)上，上述的传动皮带(19)连接主动皮带轮(8)以及从动皮带轮(9)。

3、根据权利要求1所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，该泵气装置采用多层进行组装，所述的主轴(5)同时穿过多个底座(4)，并在相应的底座(4)上安装气缸体、主动齿轮(6)以及从动齿轮(7)，在主轴(5)的另一端与共用动力机构相连接，在相邻层之间的共用主轴(5)上设置联轴节(25)。

4、根据权利要求1所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，所述的双向作用的缸体(1)上具有左端盖(11)以及右端盖(13)，所述的左端盖(11)以及右端盖(13)均开有进气孔(11a)，进气孔(11a)处装有止逆阀(14)，活塞(2)和活塞杆(3)制成相通的中空结构，其中活塞(2)两端周沿与缸体(1)内壁之间具有径向间隙，活塞(2)的中部制有容置活塞环(15)并允许活塞环轴向往复移动的环槽(15a)，活塞环(15)与缸体(1)内壁密贴滑动配合，环槽(15a)的槽底开有多个与活塞(2)内腔相通的径向通孔(2a)。

5、根据权利要求4所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，所述的径向通孔(2a)制于环槽(15a)槽底的中间，以使活塞环(15)在槽内滑至左右槽边时通孔均可露出。

6、根据权利要求1或4所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，所述的活塞杆(3)与活塞(2)的交接端制成扩孔，孔内装有由阀座(22)、钢珠(23)、弹簧(24)组成的单向阀。

7、根据权利要求1或4所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，活塞(2)上的活塞环(15)采用自润滑材料，并且面面相对安装，固定不滑动。

8、根据权利要求3所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，所述的气缸体与从动齿轮(7)的数量均为每层4个。

9、根据权利要求1或4所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，所述的活塞杆(3)通过输气管轴(18)上的输气管(26)与储气罐相通，在输气管轴(18)的出口处还安装有压力显示表(17)。

10、根据权利要求4所述的活塞式双作用多缸泵气装置，其特征在于，左右端盖的进气孔(11a)为圆周间隔均匀分布的8—16个，进气孔(11a)外侧设置空气滤清器。

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