CN107091214B - 一种多缸式气体压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多缸式气体压缩机，包括缸体，其特征在于，缸体内腔中部位置可滑动地配合设置有中间框体将缸体内腔沿滑动方向的两端隔离出两个二级压缩腔室，中间框体内腔中设置有一个等宽凸轮并形成等宽凸轮机构；两个二级压缩腔室上设置有用于压缩出气的二级腔室出气阀；中间框体两个内侧壁上各设置有一个用于进气的二级腔室进气阀；中间框体的两个用于和缸体内腔滑动配合的配合外侧壁上各设置有一个用于进气的一级腔室进气口，缸体用于和两个配合外侧壁滑动配合的内壁中部各设置有一个缸体进气口。本发明具有结构简单，运动构件少，成本较低，工作振动小，气体压缩效率高等优点。

Description

一种多缸式气体压缩机

技术领域

本发明涉及气体压缩机领域，特别的涉及一种多缸式气体压缩机。

背景技术

气体压缩机是把机械能转换为气体压力能的一种动力装置，常用于风动工具提供气体动力，在石油化工、钻采、冶金等行业也常用于压送氧、氢、氨、天然气、焦炉煤气、惰性气体等介质。另外，发动机气缸也是一种气体压缩机。

现有的气体压缩机，一般采用活塞式结构，即电机输出轴通过曲轴、连杆、活塞销以及活塞头等构件，带动活塞做往复直线运动实现气体压缩。

这种现有的气体压缩机存在运动构件较多，成本较高，振动较大，活塞一次往返只能实现气缸室一次压缩，气体压缩效率较低等缺陷。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，运动构件少，成本较低，工作振动小，气体压缩效率高的多缸式气体压缩机。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种多缸式气体压缩机，包括缸体，其特征在于，缸体内腔中部位置设置有中间框体（实施时中间框体可以是四个面围成的框体结构或者也可以是封闭式的盒体结构），中间框体可滑动地配合在缸体内腔中且将缸体内腔沿滑动方向的两端隔离出两个二级压缩腔室，中间框体内腔形成进气腔室，中间框体内腔中设置有一个等宽凸轮，等宽凸轮的旋转方向和中间框体滑动方向一致，中间框体位于两个二级压缩腔室方向的两个内侧壁用于和等宽凸轮旋转时的两侧接触并形成等宽凸轮机构，等宽凸轮的转轴动密封配合安装在缸体上形成动力输入端；两个二级压缩腔室上设置有用于压缩出气的二级腔室出气阀；中间框体位于两个二级压缩腔室方向的两个内侧壁上各设置有一个用于进气的二级腔室进气阀，两个二级腔室进气阀沿等宽凸轮位置左右错位设置；中间框体还具有两个用于和缸体内腔滑动配合的配合外侧壁，两个配合外侧壁上各设置有一个用于进气的一级腔室进气口，两个一级腔室进气口沿中间框体滑动方向前后错位设置，缸体用于和两个配合外侧壁滑动配合的内壁中部各设置有一个缸体进气口，等宽凸轮旋转使得凸轮尖端越过对应侧缸体进气口位置后该侧的一级腔室进气口再落入缸体进气口范围内。

这样，本方案工作时，只需靠电机带动等宽凸轮旋转，等宽凸轮带动中间框体在缸体内腔中直线往复滑动，滑动至两端端点段区域时两个二级压缩腔室的出气阀进行出气，滑动至中间段区域时缸体进气口和一级腔室进气口重合后外界气体被吸入进气到中间框体内，再通过二级腔室进气阀进入到二级腔室内。这样，依靠电机输出轴直接带动凸轮旋转，进而带动中间框体往复运动，实现对气压压缩做功，运动构件少，振动较小。同时凸轮旋转一周至少可以往复推动两个二级压缩腔室各自完成一次压缩气体做功过程。更好地提高了气体压缩效率。

进一步地，所述等宽凸轮垂直于转轴的两侧具有用于和缸体内壁滑动贴合设置的配合滑动面，使得中间框体内腔被等宽凸轮分隔为两个一级压缩腔室。

这样，在两侧的一级腔室进气口进入到对应一级压缩腔室内的气体，还可以因为等宽凸轮的旋转使其在一级压缩腔室内先行实现一次压缩，使其更好地进入到对应的二级腔室中。这样使得等宽凸轮一次旋转周期内，可以完成两次两级压缩，进一步提高了气体压缩效率。

作为优化，所述缸体内腔为矩形体结构，且长度方向为中间框体滑动方向，中间框体为由四面侧板围成的矩形框架结构。这样结构简单，方便制造实施和安装且节省成本。当然实施时也控制设置为其他外形结构，例如缸体内腔为圆柱形，中间框体为外圆内方的结构形式等。

所述等宽凸轮上设置有凹槽和/或空腔使得等宽凸轮的质心位于其转轴轴心位置。

这样，可以更好地减小振动，提高压缩机工作的稳定性。

作为优化，所述二级腔室出气阀和二级腔室进气阀均为单向阀。结构简单，成本低廉且利于实现进排气自动控制。进一步地，单向阀可以采用单向压力阀，使得阀门打开前有一个蓄压的过程，压力达到或临近最大值时再自动打开阀门，让气流冲出做功，更利于提高气流冲量，利于气体做功，提高压缩效率。

当然具体实施时也可以设置为电控阀，由控制中心精确控制进排气开闭时间，使其更加精确地实现进排气，实现气体压缩。

故本发明的特点有：

1)与活塞式压缩机相比，运动构件少，主体运动机构只需要原动件，一级压缩缸运动。而活塞式需要曲轴、连杆、活塞销、活塞头的运动。

2）振动小，由于运动构件少，振动较小，与活塞式压缩机比较，本机器的振动主要来自原动件（转子）转动过程中引起的振动，这是由质心不在回转中处引起的，可以通过计算，对凸轮进行挖取把质心落在回转中处，这样就可以减少振动。

3）本压缩机有多个压缩缸，一个周期可以完成两次两级压缩，效率较大，压缩比较高。

综上所述，本发明具有结构简单，运动构件少，成本较低，工作振动小，气体压缩效率高等优点。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为图1所示状态，用于显示气体流动情况的示意图。

图3为图2所示状态下等宽凸轮旋转90度后气体流动情况的示意图。

图4为图3所示状态下等宽凸轮旋转90度后气体流动情况的示意图。

图5为图4所示状态下等宽凸轮旋转90度后气体流动情况的示意图。

具体实施方式

具体实施方式：如图1所示，一种多缸式气体压缩机，包括缸体8，其中，缸体内腔中部位置设置有中间框体9（实施时中间框体可以是四个面围成的框体结构或者也可以是封闭式的盒体结构），中间框体9可滑动地配合在缸体8内腔中且将缸体内腔沿滑动方向的两端隔离出两个二级压缩腔室6，中间框体内腔形成进气腔室，中间框体内腔中设置有一个等宽凸轮1，等宽凸轮1的旋转方向和中间框体滑动方向一致，中间框体位于两个二级压缩腔室方向的两个内侧壁用于和等宽凸轮旋转时的两侧接触并形成等宽凸轮机构，等宽凸轮的转轴动密封配合安装在缸体上形成动力输入端；两个二级压缩腔室6上设置有用于压缩出气的二级腔室出气阀7；中间框体位于两个二级压缩腔室方向的两个内侧壁上各设置有一个用于进气的二级腔室进气阀5，两个二级腔室进气阀5沿等宽凸轮位置左右错位设置；中间框体还具有两个用于和缸体内腔滑动配合的配合外侧壁，两个配合外侧壁上各设置有一个用于进气的一级腔室进气口2，两个一级腔室进气口2沿中间框体滑动方向前后错位设置，缸体用于和两个配合外侧壁滑动配合的内壁中部各设置有一个缸体进气口3，等宽凸轮旋转使得凸轮尖端越过对应侧缸体进气口位置后该侧的一级腔室进气口再落入缸体进气口3范围内。

这样，本方案工作时，只需靠电机带动等宽凸轮旋转，等宽凸轮带动中间框体在缸体内腔中直线往复滑动，滑动至两端端点段区域时两个二级压缩腔室的出气阀进行出气，滑动至中间段区域时缸体进气口和一级腔室进气口重合后外界气体被吸入进气到中间框体内，再通过二级腔室进气阀进入到二级腔室内。这样，依靠电机输出轴直接带动凸轮旋转，进而带动中间框体往复运动，实现对气压压缩做功，运动构件少，振动较小。同时凸轮旋转一周至少可以往复推动两个二级压缩腔室各自完成一次压缩气体做功过程。更好地提高了气体压缩效率。

本实施方案中，所述等宽凸轮垂直于转轴的两侧具有用于和缸体内壁滑动贴合设置的配合滑动面，使得中间框体内腔被等宽凸轮分隔为两个一级压缩腔室4。

这样，在两侧的一级腔室进气口进入到对应一级压缩腔室内的气体，还可以因为等宽凸轮的旋转使其在一级压缩腔室内先行实现一次压缩，使其更好地进入到对应的二级腔室中。这样使得等宽凸轮一次旋转周期内，可以完成两次两级压缩，进一步提高了气体压缩效率。

本实施方案中，所述缸体内腔为矩形体结构，且长度方向为中间框体滑动方向，中间框体为由四面侧板围成的矩形框架结构。这样结构简单，方便制造实施和安装且节省成本。当然实施时也控制设置为其他外形结构，例如缸体内腔为圆柱形，中间框体为外圆内方的结构形式等。

本实施方案中，所述等宽凸轮上设置有凹槽和/或空腔使得等宽凸轮的质心位于其转轴轴心位置。

这样，可以更好地减小振动，提高压缩机工作的稳定性。

本实施方案中，所述二级腔室出气阀和二级腔室进气阀均为单向阀。结构简单，成本低廉且利于实现进排气自动控制。具体地说，本实施方案中，单向阀是采用单向压力阀，使得阀门打开前有一个蓄压的过程，压力达到或临近最大值时再自动打开阀门，让气流冲出做功，更利于提高气流冲量，利于气体做功，提高压缩效率。

当然具体实施时也可以设置为电控阀，由控制中心精确控制进排气开闭时间，使其更加精确地实现进排气，实现气体压缩。

图2-图5显示了本实施方式中，压缩机工作一个周期即等宽凸轮旋转360度各个时期的气体流动情况。

如图2所示，此时等宽凸轮旋转至尖端正对左侧，此时左侧的一级压缩腔室被压缩至体积最小，此时该左侧的一级压缩腔室对应的二级腔室进气阀打开，上方的二级压缩腔室进气，此时左侧的一级腔室进气口尚未到达和对应的缸体进气口重合位置。随着等宽凸轮继续沿顺时针方向旋转并带动中间框体上行，左侧的二级腔室进气阀进气完毕后关闭，同时左侧的一级压缩腔室空间逐渐变大，此过程中恰好左侧的一级压缩腔室进气口向上到达对应的缸体进气口重合位置实现对左侧一级压缩腔室的进气；同时右侧的一级压缩腔室被初步压缩，且位于上方的二级压缩腔室也被压缩，下方的二级压缩腔室逐渐增大储蓄吸力。

当等宽凸轮顺时针旋转90度后处于图3所示状态，此时上方的二级压缩腔室被压缩至体积最小状态，其对应上方的二级腔室出气阀打开排气做功。然后等宽凸轮继续顺时针旋转，中间框体开始下行，上方的二级腔室出气阀排气后关闭且上方的二级压缩腔室空间开始逐渐变大储蓄吸力，下方的二级压缩腔室空间变小开始初步压缩，同时左侧的一级腔室进气口往下再次经过对应的缸体进气口，左侧的一级压缩腔室继续变大并吸气，而右侧的一级压缩腔室持续被压缩；

当等宽凸轮再次顺时针旋转90度后处于图4所示状态，此时右侧的一级压缩腔室被压缩至最小状态，右侧的一级压缩腔室对应的二级腔室进气阀打开，下方的二级压缩腔室进气，此时右侧的一级腔室进气口尚未到达和对应的缸体进气口重合位置。随着等宽凸轮继续旋转并带动中间空气下行，右侧的二级腔室进气阀进气完毕后关闭，同时右侧的一级压缩腔室空间逐渐变大，此过程恰好右侧的一级压缩腔室进气口向下到达对应的缸体进气口位置，实现对右侧一级压缩腔室的进气；同时左侧的一级压缩腔室开始被初步压缩，位于下方的二级压缩腔室也被初步压缩，上方的二级压缩腔室逐渐增大储蓄吸力。

当等宽凸轮再次旋转90度后处于图5所示状态，此时下方的二级压缩腔室压缩至最小状态，此时下方的二级腔室出气阀打开排气做功。然后等宽凸轮继续旋转，中间框体开始上行，下方的二级腔室出气阀排气完毕后关闭，下方的二级压缩腔室空间逐渐变大储蓄吸力，上方的二级压缩腔室空间开始初步压缩，同时右侧的一级腔室进气口往上再次经过对应的缸体进气口，右侧的一级压缩腔室持续变大吸气，左侧的一级压缩腔室持续被压缩，直到等宽凸轮旋转至图2状态，完成一个工作周期循环。

故一个周期可完成两次两级压缩，气体压缩效率高，压缩比高。

Claims (6)

1.一种多缸式气体压缩机，包括缸体，其特征在于，缸体内腔中部位置设置有中间框体，中间框体可滑动地配合在缸体内腔中且将缸体内腔沿滑动方向的两端隔离出两个二级压缩腔室，中间框体内腔形成进气腔室，中间框体内腔中设置有一个等宽凸轮，等宽凸轮的旋转方向和中间框体滑动方向一致，中间框体位于两个二级压缩腔室方向的两个内侧壁用于和等宽凸轮旋转时的侧面接触并形成等宽凸轮机构，等宽凸轮的转轴动密封配合安装在缸体上形成动力输入端；两个二级压缩腔室上设置有用于压缩出气的二级腔室出气阀；中间框体位于两个二级压缩腔室方向的两个内侧壁上各设置有一个用于进气的二级腔室进气阀，两个二级腔室进气阀沿等宽凸轮位置左右错位设置；中间框体还具有两个用于和缸体内腔滑动配合的配合外侧壁，两个配合外侧壁上各设置有一个用于进气的一级腔室进气口，两个一级腔室进气口沿中间框体滑动方向前后错位设置，缸体用于和两个配合外侧壁滑动配合的内壁中部各设置有一个缸体进气口，等宽凸轮旋转使得凸轮尖端越过对应侧缸体进气口位置后该侧的一级腔室进气口再落入缸体进气口范围内。

2.如权利要求1所述的多缸式气体压缩机，其特征在于，所述等宽凸轮垂直于转轴的两侧具有用于和缸体内壁滑动贴合设置的配合滑动面，使得中间框体内腔被等宽凸轮分隔为两个一级压缩腔室。

3.如权利要求2所述的多缸式气体压缩机，其特征在于，所述缸体内腔为矩形体结构，且长度方向为中间框体滑动方向，中间框体为由四面侧板围成的矩形框架结构。

4.如权利要求2所述的多缸式气体压缩机，其特征在于，所述等宽凸轮上设置有凹槽和/或空腔使得等宽凸轮的质心位于其转轴轴心位置。

5.如权利要求1所述的多缸式气体压缩机，其特征在于，所述二级腔室出气阀和二级腔室进气阀均为单向阀。

6.如权利要求1所述的多缸式气体压缩机，其特征在于，所述二级腔室出气阀和二级腔室进气阀均为电控阀。