CN101660510B - 空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活塞式双作用多缸注射型泵气装置，属于空气压缩技术领域。它解决了现有的活塞气泵存在的运行不稳定，噪音大、发热量高、损耗大等问题。本活塞式双作用多缸注射型泵气装置，包括若干个由活塞、活塞杆和缸筒组成的具有双向作用的气缸体，活塞位于缸筒的缸腔内且与活塞杆的一端固定为一体，活塞杆的另一端伸出缸筒，本装置还包括机座和滑座，各个活塞杆相互平行且各自横向垂直固定在所述的机座上，各个缸筒相互平行且各自横向垂直固定在滑座上，滑座在一驱动机构的带动下相对机座作往复直线运动。本发明通过注射型的驱动方式，使得运行平稳，噪音微小，发热量低，并大大提高工作效率和能源利用率。

Description

空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置

技术领域

本发明涉及一种空气压缩机，特别是涉及一种空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，属于空气压缩技术领域。

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，活塞在回程时动力作无用功，这是单作用，其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0.75千瓦的电动机相当单作用1.1千瓦的作用功，所谓双作用就是缸体来回运动时都能充气，从理论上讲一个周期的充气量是普通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，另外在多缸结构中通常采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、成本高，并且工作时噪音大、发热量高、损耗大，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

本发明的目的是为了克服单作用活塞气泵存在的问题，而提供了一种工作效率和能源利用都得到提高，制造成本低，并且驱动活塞缸的机构简单，噪音微小，发热量低的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，包括若干个由活塞、活塞杆和缸筒组成的具有双向作用的气缸体，活塞位于缸筒的缸腔内且与活塞杆的一端固定为一体，活塞杆的另一端伸出缸筒，其特征在于，本装置还包括机座和滑座，上述各个气缸体的活塞杆相互平行且各自横向垂直固定在所述的机座上，上述各个气缸体的缸筒相互平行且各自横向垂直固定在所述的滑座上，所述的滑座在一驱动机构的带动下相对机座作往复直线运动。

本空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，由多个活塞式气缸体组成，各个气缸体的活塞杆相互平行安装在机座上固定不动，而各个气缸体的缸筒相互平行固定在滑座上，在驱动机构的带动下使滑座连同各个缸筒作往复直线运动，这种驱动方式即为“注射型”，依靠缸筒的来回运动来实现吸入气体和压缩气体两个过程。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述的驱动机构包括一根穿过滑座并与活塞杆平行的螺杆，所述的滑座与所述的螺杆之间还固定套接有与螺杆相配合的螺母，所述螺杆的一端轴向固定在机座上，螺杆的另一端与能使其旋转的动力件相连。本驱动机构利用螺母将螺杆的旋转运动转化为滑座的直线运动，结构简单，导向性好，运动可靠。工作时，螺杆在动力件的带动下作旋转运动，螺母被动地沿着螺杆平移，从而使滑座也作平移运动。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述的螺杆与动力件的输出轴之间通过皮带盘或者联轴节相连。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述的动力件是电动机。电动机能实现正反转，从而使滑座作往复直线运动。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述滑座的顶部和底部分别固设有若干个滚轮。在滚轮的作用下，可减少滑座的振动，使其运行平稳。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述具有双向作用的气缸体是在缸筒的两端分别固定有端盖，两端盖上分别具有与缸腔相通的进气孔，进气孔处设有能够防止缸腔内的气体向外溢出的止回阀，所述的活塞和活塞杆制成相通的中空结构，且活塞与缸筒的内壁之间具有径向间隙，活塞的中部还制有容置活塞环并允许活塞环轴向往复移动的环槽，活塞环与缸筒的内壁密贴滑动配合，环槽的槽底开有多个与活塞内腔相通的径向通孔。所谓的“双作用”是指缸筒相对活塞杆往复两个运动的过程中，均能实现充气，压缩的气体从活塞杆中排出，这种结构的气缸充气量大，其充气量是单作用气缸(即只有向一个方向运动时才能充气的气缸)的近两倍。

工作时，假设缸筒向左运动时，则缸腔的右侧容积变小，其内的气体被压缩，同时活塞环滑动到活塞的左端部，使缸腔与通孔相通，被压缩的气体就从活塞杆排到连接在活塞杆出口处的储气罐中，此为充气过程，在此过程中，缸腔的左侧容积相应地变大，外界气体从左端盖的进气孔吸入缸腔左侧，完成吸气过程；当缸筒向右运动时，则缸腔左侧的气体进行压缩、充气过程，此时缸腔右侧又进入吸气过程。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述的径向通孔制于环槽槽底的中间，以使活塞环在环槽内滑至左右槽边时径向通孔均可露出。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述的活塞杆与活塞的连通处设有单向阀。有了单向阀，可防止储气罐中的气体逆向流回缸腔内。

作为另一种情况，在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述各个活塞上的活塞环采用自润滑材料制成，所述的活塞环为两个，且这两个活塞环面面相对固定安装于径向通孔的两侧。当缸筒作往复运动时，这两个活塞环均不滑动，其进气方式是通过被压缩的气体来挤压位于压缩端的活塞环，使之变形，从而在该活塞环与缸筒的内壁之间产生间隙，压缩气体从该间隙进入，而另一个活塞环与进来的气体是迎面的，所以与缸筒的内壁产生涨力，形成紧密接触，从而与吸气侧的缸腔相阻隔。

在上述空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置中，所述各个活塞杆的出口处还安装有压力显示表。便于及时掌握各个气缸体是否有故障，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，就能很快保持经常供气。

与现有技术相比，本空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置的优点在于：

1、本泵气装置通过注射型的驱动机构同步促使各个缸筒相对活塞运动，结构简单，由于各个活塞杆安装在机座上固定不动，因此除了带动螺杆的动力件发出的微小噪音外，活塞与缸筒、螺母与螺杆之间几乎为静音，从而改善工作环境，并且螺母与螺杆之间为螺纹连接，工作时导向性好，运行平稳，并且摩擦小、发热量低；

2、本装置所采用的气缸体为双作用气缸体，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活塞气泵的2倍，工作效率和能源利用率都明显提高。

附图说明

图1是图4的B-B旋转剖视示意图；

图2是单个活塞式气缸的剖视结构示意图；

图3是活塞杆与活塞的连通处设置单向阀的结构示意图；

图4是图1的A向结构示意图；

图5是具有两个活塞环的气缸体的局部结构示意图。

图中，1活塞；1a环槽；1b径向通孔；2活塞杆；2a内孔；3缸筒；3a缸腔；4机座；5滑座；6螺杆；7螺母；8动力件；9联轴节；10滚轮；11端盖；11a进气孔；12止回阀；13活塞环；14单向阀；15压力显示表；16钢球；17弹簧；18套筒；S径向间隙。

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

图1所示为一种空气压缩机的活塞式双作用四缸注射型泵气装置，本泵气装置中的每个气缸体由活塞1、活塞杆2和缸筒3组成，活塞1位于缸筒3的缸腔3a内且与活塞杆2的右端连成一体，活塞杆2的左端伸出缸筒3并横向垂直固定在机座4上，如图1所示，各个缸筒3相互平行且各自横向垂直固定在滑座5上，滑座5通过驱动机构带动作往复直线运动。

驱动机构具体是由螺母7和螺杆6组成，螺母7固定在滑座5内，并与螺杆6螺纹连接，螺杆6的一端轴向固定在机座4上，另一端通过联轴节9或者皮带盘与动力件8相连，图1中所采用的动力件8是一能够实现正反转的电动机，当然还可采用液压马达，为了使得滑座5运行平稳，可在滑座5的底部和顶部分别设置多个滚轮10，其中，底部的滚轮具有支撑滑座5的作用，而顶部的滚轮能够防止滑座5向上窜动。

本泵气装置中所采用的各个气缸体均是一种能够实现双向充气的双作用气缸体，具体结构如图2所示，在缸筒3的两端分别固定有端盖11，两端盖11的端面上分别按圆周均匀分布有多个与缸腔3a相通的进气孔11a，为了减小灰尘带来的负面影响，在进气孔11a的外侧安装空气滤清器，从而对进入进气孔1a的空气进行过滤。两端盖11的内侧面分别装有由橡胶阀片或弹性金属阀片构成的膜片式止回阀12，常态时阀片堵住各个进气孔11a，进气时，外界气体使阀片摆向脱离端盖的一侧，这样就能进气了；充气时，压缩气体挤压阀片，使阀片紧贴于端盖上，从而堵住各个进气孔。缸筒3内的活塞1制成中空结构，其两端周沿与缸筒3的内壁之间具有径向间隙S，中部制有环槽1a，环槽1a内装有一个截面形状呈矩形或者L形的活塞环13，并且活塞环13可在环槽1a内轴向往复移动，环槽1a的底部中间开有均匀分布的4-8个径向通孔1b，使缸腔3a的左侧或右侧与活塞1的内腔相通，径向通孔1b制于环槽1a槽底的中间，以使活塞环13在环槽内滑至左右槽边时通孔均可露出。活塞杆2也制成具有内孔2a的中空结构，活塞杆2的内孔2a与活塞1的内腔相通，活塞杆2的另一端穿出左端盖与储气罐相连，在活塞杆的出口处还安装有压力显示表15。

此外，在活塞杆2与活塞1的连通处装有一单向阀14，如图3所示，单向阀14的具体构造属已有技术，通常采用钢球16和弹簧17来实现，当活塞杆2的入口气压大于储气罐内的压力时，就能将钢球16顶开，这样，就能将具有一定压力的气体排放到储气装置中了。

本泵气装置的具体工作过程如下：首先启动电动机，使螺杆6旋转，螺杆6带动螺母7以平行于活塞杆2的方向运动，同时，螺母7带动与之相固定的滑座5连同各个缸筒3作相应地平移，假使各个缸筒3先向左平移时，由于活塞1固定不动，因此，当缸筒3向左平移时，缸腔3a的右侧容积变小，又由于右侧止回阀12的阀片将右端盖上的进气孔11a堵住，所以缸腔3a右侧的气体逐渐地被压缩，同时，活塞环13由初始位于活塞1的环槽右端处向左滑动到活塞1的环槽左端，使缸腔3a通过通孔1b与活塞内腔相通，当气体压力高于储气罐内的压力时，单向阀14就被打开，压缩气体就能通过活塞杆的内孔2a向储气装置充气了，这样，缸腔右侧就完成了充气过程，与此同时，缸腔3a的左侧容积相应地变大，外界气体从左端盖的进气孔11a被吸入缸腔3a左侧，从而使缸腔3a左侧完成吸气过程，当完成一个充气和吸气过程后，电动机反转，缸筒3向右平移，这时活塞环13从环槽1a的左端滑向其右端，如图2虚线部分所示，而使缸腔左侧进入充气过程，缸腔右侧进入吸气过程，以此循环往复下去。

当然，在实际使用过程中，还可根据所需充气量的大小来选择气缸体的数量，一般可选用2个至8个，如图4所示，本实施例中选用了4个气缸体。

实施例二

本实施例与实施例一的结构基本相同，其不同之处在于压缩空气从缸腔进入活塞内腔的方式，具体结构如图5所示，在活塞1的环槽1a内设有两个面面相对的活塞环13，并在两个活塞环13之间设有一个能够防止它们相对缸筒3的内壁平移的套筒18，本结构是依靠压缩气体的压力使活塞环13在压缩边的一个唇部发生弹性变形，即气体从活塞环13的背面进来，迫使活塞环13的唇部向里收缩，这样气体就能依次进入环槽1a、径向通孔1b，最后从活塞杆2的内孔2a出去，而另一个活塞环13对进来的气体是迎面的，其唇部越压越大，因此紧紧地贴在缸筒3的内壁上，防止压缩气体窜到缸腔的另一侧。

Claims (9)

1.空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，包括若干个由活塞(1)、活塞杆(2)和缸筒(3)组成的具有双向作用的气缸体，活塞(1)位于缸筒(3)的缸腔(3a)内且与活塞杆(2)的一端固定为一体，活塞杆(2)的另一端伸出缸筒(3)，其特征在于，本装置还包括机座(4)和滑座(5)，上述各个气缸体的活塞杆(2)相互平行且各自横向垂直固定在所述的机座(4)上，上述各个气缸体的缸筒(3)相互平行且各自横向垂直固定在所述的滑座(5)上，所述的滑座(5)在一驱动机构的带动下相对机座(4)作往复直线运动；所述的驱动机构包括一根穿过滑座(5)并与活塞杆(2)平行的螺杆(6)，所述的滑座(5)与所述的螺杆(6)之间还固定套接有与螺杆(6)相配合的螺母(7)，所述螺杆(6)的一端轴向固定在机座(4)上，螺杆(6)的另一端与能使其旋转的动力件(8)相连。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述的螺杆(6)与动力件(8)的输出轴之间通过皮带盘或者联轴节(9)相连。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述的动力件(8)是电动机。

4.根据权利要求1所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述滑座(5)的顶部和底部分别固设有若干个滚轮(10)。

5.根据权利要求1或2或4所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述具有双向作用的气缸体是在缸筒(3)的两端分别固定有端盖(11)，两端盖(11)上分别具有与缸腔(3a)相通的进气孔(11a)，进气孔(11a)处设有能够防止缸腔(3a)内的气体向外溢出的止回阀(12)，所述的活塞(1)和活塞杆(2)制成相通的中空结构，且活塞(1)与缸筒(3)的内壁之间具有径向间隙(S)，活塞(1)的中部还制有容置活塞环(13)并允许活塞环(13)轴向往复移动的环槽(1a)，活塞环(13)与缸筒(3)的内壁密贴滑动配合，环槽(1a)的槽底开有多个与活塞(1)内腔相通的径向通孔(1b)。

6.根据权利要求5所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述的径向通孔(1b)制于环槽(1a)槽底的中间，以使活塞环(13)在环槽内滑至左右槽边时径向通孔(1b)均可露出。

7.根据权利要求5所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述的活塞杆(2)与活塞(1)的连通处设有单向阀(14)。

8.根据权利要求5所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述各个活塞(1)上的活塞环(13)采用自润滑材料制成，所述的活塞环(13)为两个，且这两个活塞环(13)面面相对固定安装于径向通孔(1b)的两侧。

9.根据权利要求5所述的空气压缩机的活塞式双作用多缸注射型泵气装置，其特征在于，所述各个活塞杆(2)的出口处还安装有压力显示表(15)。

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