CN106089630A - 一种双阶增压空压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双阶增压空压机，包括缸体和电机，电机带动活塞在缸体内往复运动，由进气口吸入空气，由排气口排出空气，所述活塞在其运动方向的两端分别为一阶活塞端和二阶活塞端，活塞内部设有活塞通孔，使空气可沿压力方向由一阶活塞端流向二阶活塞端；所述一阶活塞端的横截面面积大于二阶活塞端的横截面面积；所述缸体与活塞对应的设有一阶压缩端和二阶压缩端；进气口设于一阶压缩端上，二阶压缩端上设有压缩端排气口；进气口、压缩端排气口和活塞通孔上均设有单向阀。本发明的有益效果是：体积轻巧而且能提供高压缩比。

Description

一种双阶增压空压机

技术领域

本发明属于空压机领域，具体是一种活塞式双阶增压空压机。

背景技术

空气压缩机，简称空压机，专门用来制造压缩空气，广泛应用在空气动力设备、仪表及自动化设备、车辆控制系统、纺织机械、食品加工、喷漆、吹塑设备等领域。气缸是空压机上的主要工作部件。中国专利文献CN 104295472A，于2015年1月21日公开了“一种空压机气缸”，包括气缸的缸体、所述缸体顶部设有进气口和排气口，所述缸体中设有活塞，所述活塞与缸体之间连接有可伸缩的过滤网，该技术方案旨在通过在气缸内设置过滤装置可以避免进气口和排气口的堵塞。作为常见空压机气缸的代表，该类技术方案的气缸的一次往复运动，能对活塞端部的空气形成一次压缩，压缩程度通常决定于活塞行程和缸体的截面面积。换言之，要想获得较大的空气压缩程度，必须拥有较长的活塞行程、较大的缸体体积。更大的体积，意味着空压机的重量更重、材料成本更高、使用便捷性更差、越不利于在小空间的环境中应用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有空压机的气缸体积较大，压缩程度不足，从而提供一种体积轻巧而且能提供高压缩比的双阶增压空压机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双阶增压空压机，包括缸体和电机，电机带动活塞在缸体内往复运动，由进气口吸入空气，由排气口排出空气，所述活塞在其运动方向的两端分别为一阶活塞端和二阶活塞端，活塞内部设有活塞通孔，使空气可沿压力方向由一阶活塞端流向二阶活塞端；所述一阶活塞端的横截面面积大于二阶活塞端的横截面面积；所述缸体与活塞对应的设有一阶压缩端和二阶压缩端；进气口设于一阶压缩端上，二阶压缩端上设有压缩端排气口；进气口、压缩端排气口和活塞通孔上均设有单向阀。

本技术方案将传统的空压机气缸缸体设置成一阶压缩端和二阶压缩端，活塞的两端也对应的设为一阶活塞端和二阶活塞端，且活塞的两端之间以活塞通孔贯通，使气流可通过活塞通孔在一阶压缩端和二阶活塞端之间流动。为了实现双阶增压，将二阶压缩端的体积设计成小于一阶压缩端；为了控制气流的有序流动，在进气口、压缩端排气口和活塞通孔上均设有单向阀。经过这样的设计，当活塞在缸体内滑动至二阶压缩端一侧时，空气由气压差的推动，进入进气口，并在单向阀的控制下滞留在一阶压缩端。此时活塞向一阶压缩端滑动，对一阶压缩端的空气进行第一阶段的压缩。当气压增大至阈值以上时，活塞通孔上的单向阀被顶开，气流由一阶压缩端经过活塞通孔进入二阶压缩端并滞留在此。此时活塞已经由一阶压缩端的运动止点开始返回，再对滞留在二阶压缩端的空气进行第二阶段的压缩。至二阶压缩端内的气压超过阈值时，压缩空气顶开压缩端排气口上的单向阀，流出压缩端排气口。此时在一阶压缩端，下一循环的空气又被吸入，等待被压缩。活塞不断的在一阶压缩端和二阶压缩端往复，不断的将空气依次在两个压缩端进行压缩，并最终通过压缩端排气口流出气缸。本技术方案中，活塞的往复单程运动都可以对空气进行压缩做功，大大节约了动能，尤其是可以将活塞的行程设计的比较短，将缸体的体积设计的比较小，能很好的实现空压机整体设备的小型化轻量化，非常适合安装在移动设备上使用。

作为优选，所述活塞中部与缸体内壁之间为间隙配合。这是为了在保证足够强度的前提下，减少活塞对缸体侧壁的摩擦，提高效率。

作为优选，所述活塞通孔上设置的单向阀为簧片式单向阀。活塞通孔上设置的单向阀越薄，活塞的有效滑动距离就越长，因此本方案在活塞通孔上选用的是簧片式单向阀，也称膜片式单向阀或单向阀片。

作为优选，所述活塞的中部通过转子轴承与电机输出轴的曲柄连接。本方案选用了电机作为活塞运动的动力源，简单方便，体积轻巧，配合同样提价小巧的本气缸一起使用，优势尤其突出。

作为优选，所述一阶活塞端与二阶活塞端上均环绕的卡接有活塞环。活塞环提供可更好的密封效果，使压缩的效率更高。

作为优选，所述活塞环的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯在强度和寿命上都具有优势。

作为优选，由压缩端排气口至排气口之间的气道上，还侧向的设有泄压排气通道，泄压排气通道的尽头设有泄压排气孔；泄压排气通道上设有排气电磁阀；所述排气电磁阀，包括接线端子、线包座、导磁架、线包架、线包、衔铁座、弹簧、衔铁、衔铁橡胶组件、外壳和进出气座；所述衔铁为圆筒形；所述衔铁橡胶组件与衔铁组件的内侧壁一体化固定连接，且衔铁橡胶组件远离弹簧的一侧的端部设有与泄压排气孔适配的堵头。在传统的技术方案中，衔铁橡胶组件与衔铁是彼此独立的，衔铁的体积较大，质量较重，当线圈通电产生磁性对衔铁产生吸力时，衔铁对吸力的反应不够灵敏，移动的速度不够迅捷。本技术方案将在传统排气电磁阀中的衔铁设计为一个圆筒形，将衔铁橡胶组件与衔铁采用注出工艺一体化制成，大幅减轻了衔铁的质量，使其在受到吸力影响的条件下可以有非常快速的反应，移动的速度也非常迅捷，使被排气电磁阀控制的排气通路具有更好的可控性，并且有助于排气电磁阀的小型化轻量化，使采用了本技术方案的空压设备也可以实现小型化轻量化，尤其能满足越来越多的便携式移动式使用要求。

作为优选，所述线包座和接线端子分别由注塑工艺在其外部整体包覆塑胶。线包座与接线端子均采用高强度的塑料注塑成型包覆，仅暴露必要的电路接触点。这样的设计具有防水，防尘、防腐蚀等优点，能够更好的满足室外使用移动使用的要求。

作为优选，还包括干燥器，经活塞压缩的空气通过干燥器流向排气口。干燥器可以干燥压缩空气，对提高压缩比，对零部件的抗腐蚀、延长使用寿命，均有益处。

作为优选，所述干燥器中设有干燥剂，干燥剂可更换。当干燥剂逐渐失效时，应当在合适的时候进行更换。

综上所述，本发明的有益效果是：体积轻巧而且能提供高压缩比。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是气缸、活塞部分的放大示意图，其中以虚线连接的箭头所示方向为气流方向，

图3是排气电磁阀的剖面示意图，

图4是排气电磁阀的零件分解图，

图5是排气电磁阀处于排气状态时的剖面示意图，其中箭头所示为排气状态时气流流动方向。

其中：1缸体，2活塞，3进气口，4压缩端排气口，5单向阀，6转子轴承，7电机，8活塞环，9排气电磁阀，10干燥器，11一阶压缩端，12二阶压缩端，13排气口，21一阶活塞端，22二阶活塞端，23活塞通孔，71曲柄，91端子，92线包座，93导磁架，94线包架，95线包，96衔铁座，97弹簧，98衔铁，99衔铁橡胶组件，910外壳，911进出气座，912线包座密封胶圈，913衔铁座密封胶圈，914进出气座外侧密封胶圈，915进出气座端面密封胶圈。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种应用在汽车空气悬挂系统上的双阶增压空压机。该双阶增压空压机设有电机7、缸体1和活塞2。如图2所示，缸体的下方为一阶压缩端11，上方为二阶压缩端12，活塞的下方为一阶活塞端21，上方为二阶活塞端22，活塞的中部通过转子轴承6与电机输出轴的曲柄71连接，活塞在缸体内上下往复运动的动力由电机提供。在缸体下方，一阶活塞端适配于一阶压缩端，在缸体上方，二阶活塞端适配于二阶压缩端，二阶活塞端的横截面小于一阶活塞端的横截面。活塞中部与缸体内壁之间为间隙配合，确保不会产生不必要的摩擦。活塞内部设有一条活塞通孔，贯通一阶活塞端和二阶活塞端，使气体可以沿活塞通孔从一阶压缩端流动至二阶压缩端。气缸的进气口3设于缸体的右侧，压缩端排气口4设于缸体二阶压缩端的左上角。由于本例中气缸的进气口设计在缸体的右侧而非直接设置在一阶压缩端上，因此在活塞上相应设计了进气通道，以连通进气口和一阶压缩端。活塞的一阶活塞端上的进气通道口、活塞通孔下口分别设有1个单向阀5，二阶活塞端上的活塞通孔上口设有1个单向阀，缸体的压缩端排气口外侧端也设有一个单向阀。其中设于活塞上的3个单向阀为簧片式单向阀。为了加强密封性，活塞的上下两端，即一阶活塞和二阶活塞端上，各环绕的卡接有2个活塞环8，本例中活塞环的材质为聚四氟乙烯。

本例的一种双阶增压空压机，由压缩端排气口至排气口之间的气道上，还侧向的设有泄压排气通道，泄压排气通道的尽头设有泄压排气孔；泄压排气通道上设有排气电磁阀9。如图3、图4所示，本例的排气电磁阀，包括接线端子91，接线端子连接在线包座92上；还包括导磁架93、线包架94、线包95，线包包覆在线包架外；还包括衔铁座96、弹簧97、衔铁98、衔铁橡胶组件99、外壳910和进出气座911。其中，衔铁是一个空心的圆筒形，衔铁橡胶组件通过橡胶加注成型工艺与衔铁的内壁注成一体，衔铁橡胶组件的远离弹簧一侧的端部为堵头，堵头与待密封的排气孔适配。衔铁座、弹簧、衔铁及衔铁内的橡胶组件、进出气座包覆在外壳内，形成一个功能模块，方便更换。线包座和接线端子是以注塑的方式在金属外侧包覆上一层塑胶，仅保留必要的电器触点暴露在外，具有防水，防尘、防腐蚀等优点，能够更好的满足室外使用移动使用的要求。线包座的外侧面与排气电磁阀的安装孔的内侧面相邻，此处设计有线包座密封胶圈912；衔铁座的外侧面与外壳的内侧面相邻，此处设计有衔铁座密封胶圈913；进出气座的外侧面与排气电磁阀的安装孔的内侧面相邻，此处设计有进出气座外侧密封胶圈914；进出气座的端面与排气电磁阀的安装孔的内侧端面相邻，此处设计有进出气座端面密封胶圈915。上述4个位置设计了适配的密封胶圈，可以实现密封效果，保持足够的内外气压差，有利于更好的封堵泄压排气孔。

本例的一种双阶增压空压机，当电机通电后，电机输出轴带动活塞在缸体内上下往复运动。当活塞在缸体内滑动至二阶压缩端一侧时，空气由气压差的推动，进入进气口，并在单向阀的控制下滞留在一阶压缩端。此时活塞向一阶压缩端滑动，对一阶压缩端的空气进行第一阶段的压缩。当气压增大至阈值以上时，活塞通孔上的单向阀被顶开，气流由一阶压缩端经过活塞通孔进入二阶压缩端并滞留在此。此时活塞已经由一阶压缩端的运动止点开始返回，再对滞留在二阶压缩端的空气进行第二阶段的压缩。至二阶压缩端内的气压超过阈值时，压缩空气顶开压缩端排气口上的单向阀，流出压缩端排气口。此时在一阶压缩端，下一循环的空气又被吸入，等待被压缩。活塞不断的在一阶压缩端和二阶压缩端往复，不断的将空气依次在两个压缩端进行压缩，并最终通过压缩端排气口流向指定位置。本技术方案中，活塞的往复单程运动都可以对空气进行压缩做功，大大节约了动能，尤其是可以将活塞的行程设计的比较短，将缸体的体积设计的比较小，能很好的实现气压设备的小型化轻量化，非常适合安装在移动设备上使用。

对于排气电磁阀而言，在非工作状态，如图3所示，衔铁受到弹簧向上的弹力，停留在其自由行程的上方，衔铁橡胶组件端部的堵头紧贴进出气座上的泄压排气孔，将来自压力容器的气体封堵在内。如图5所示，当本排气电磁阀得电进入工作状态后，线圈内有电流流过，使衔铁座形成磁力，对衔铁产生吸力。当吸力大于弹簧的弹力时，衔铁被吸至向下移动，堵头离开泄压排气孔，泄压排气孔内的压力气体由排气孔流出，并沿箭头所示方向，由进出气座上所设的若干个逃逸孔向周边流走。当压缩空气气流的前端气压较高，气道内的气压也会随之升高。当气道内的气压值超过设定安全值的时候，可以通过电路控制排气电磁阀的开启，实现泄压，以保证安全。

Claims (10)

1. 一种双阶增压空压机，包括缸体（1）和电机（7），电机带动活塞（2）在缸体内往复运动，由进气口（3）吸入空气，由排气口（13）排出空气，其特征是，所述活塞在其运动方向的两端分别为一阶活塞端（21）和二阶活塞端（22），活塞内部设有活塞通孔（23），使空气可沿压力方向由一阶活塞端流向二阶活塞端；所述一阶活塞端的横截面面积大于二阶活塞端的横截面面积；所述缸体与活塞对应的设有一阶压缩端（11）和二阶压缩端（12）；进气口设于一阶压缩端上，二阶压缩端上设有压缩端排气口（4）；进气口、压缩端排气口和活塞通孔上均设有单向阀（5）。

2. 根据权利要求1所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述活塞中部与缸体内壁之间为间隙配合。

3. 根据权利要求1或2所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述活塞通孔上设置的单向阀为簧片式单向阀。

4. 根据权利要求1或2所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述活塞的中部通过转子轴承（6）与电机输出轴的曲柄（71）连接。

5. 根据权利要求1或2所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述一阶活塞端与二阶活塞端上均环绕的卡接有活塞环（8）。

6. 根据权利要求4所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述活塞环的材质为聚四氟乙烯。

7. 根据权利要求1或2所述的一种双阶增压空压机，其特征是，由压缩端排气口至排气口之间的气道上，还侧向的设有泄压排气通道，泄压排气通道的尽头设有泄压排气孔；泄压排气通道上设有排气电磁阀（9）；所述排气电磁阀，包括接线端子（91）、线包座（92）、导磁架（93）、线包架（94）、线包（95）、衔铁座（96）、弹簧（97）、衔铁（98）、衔铁橡胶组件（99）、外壳（910）和进出气座（911）；所述衔铁为圆筒形；所述衔铁橡胶组件与衔铁组件的内侧壁一体化固定连接，且衔铁橡胶组件远离弹簧的一侧的端部设有与泄压排气孔适配的堵头。

8. 根据权利要求7所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述线包座和接线端子分别由注塑工艺在其外部整体包覆塑胶。

9. 根据权利要求1或2所述的一种双阶增压空压机，其特征是，还包括干燥器（10），经活塞压缩的空气通过干燥器流向排气口。

10.根据权利要求9所述的一种双阶增压空压机，其特征是，所述干燥器中设有干燥剂，干燥剂可更换。