CN108457834A - 两级压缩机及具有该两级压缩机的机械装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两级压缩机，包括缸体，缸体包括：第一压缩腔，第一压缩腔内部设有用于将低压进气气流进行压缩的低压压缩装置；冷却器，用于接收第一压缩腔的输出的低压输出气流，并进行冷却得到高压进气气流，冷却器与第一压缩腔的输出口连接，且与第二压缩腔进口连接；第二压缩腔，内部设有高压压缩装置，用于将接收的冷却器输出的高压进气气流进行压缩；第二压缩腔与缸盖输出口连接；传动装置分别与低压压缩装置、高压压缩装置传动连接，传动装置位于缸体的传动腔内，传动腔与第一压缩腔连通，且传动腔设有进气口，并设有进气过滤器。上述结构可被用于多种场合。本申请还公开了一种包括上述两级压缩机的机械装备。

Description

两级压缩机及具有该两级压缩机的机械装备

技术领域

本发明涉及压缩机设计技术领域，更具体地说，涉及一种两级压缩机。 此外，本发明还涉及一种包括上述两级压缩机的机械装备。

背景技术

压缩机广泛的用于工业、车辆等场合，现有的压缩机多为油冷型式的， 在环保要求日趋严格的现在，市场需要一款无油的压缩机。

压缩机在把介质压缩的过程中，产生大量的热量，尤其是其压缩活塞 部位温度会达到180～200℃，连杆的轴承部位也会温度较高，这是影响产品 正常工作的关键。在工作过程中提高密封环和缸体的耐磨性，提高使用寿 命也是产品设计的关键。

目前市面上的压缩机的可靠性、有效性、可维护性、安全性均需要提 高，更重要的是压缩机的工作效率，如何提升压缩机的排量是需要解决的 问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种两级压缩机，该两级压缩机的工 作效率高，输出排量较大。

本发明的另一目的是提供一种包括上述两级压缩机的机械装备。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种两级压缩机，包括缸体，所述缸体包括：

第一压缩腔，所述第一压缩腔内部设有用于将低压进气气流进行压缩 的低压压缩装置；

冷却器，用于接收所述第一压缩腔的输出的低压输出气流，并进行冷 却，冷却后为高压进气气流，所述冷却器与所述第一压缩腔的输出口连接；

第二压缩腔，内部设有高压压缩装置，用于将接收的所述冷却器输出 的所述高压进气气流进行压缩；所述第二压缩腔与缸盖输出口连接；

传动装置，所述传动装置分别与所述低压压缩装置、所述高压压缩装 置传动连接，所述传动装置位于所述缸体的传动腔内，所述传动腔与所述 第一压缩腔连通，且所述传动腔设有进气口，所述进气口处设有进气过滤 器。

优选的，所述传动装置包括两个偏心圆台，所述低压压缩装置和所述 高压压缩装置均为活塞连杆组件，且分别与对应的所述偏心圆台连接；

所述活塞连杆组件的活塞端与其所在的腔体内壁周向密封，所述活塞 端设有连通孔，所述连通孔上朝向所述腔体输出口的一端口设有可翻起的 进气阀片，所述腔体输出口的外端口设有可翻起的排气阀片。

优选的，两个所述偏心圆台均通过曲轴与联轴器连接，所述联轴器与 电机的输出端连接，且所述低压压缩装置的活塞连杆组件和所述高压压缩 装置的活塞连杆组件的行程相反。

优选的，所述活塞连杆组件的活塞端的周向设置有与内壁贴合密封的 活塞环以及为所述活塞端移动提供导向的导向环；所述活塞端设有绝热环。

优选的，所述活塞连杆包括：

活塞端；

与所述偏心圆台连接的连杆，所述连杆的端部横向套接滚针轴承；

活塞销，所述活塞销的中部套接于所述滚针轴承内，所述活塞销的端 部可转动的套接于所述活塞端内，所述活塞销的侧部通过顶块和紧定螺钉 安装有所述绝热环。

优选的，所述活塞端设有轴向孔，所述紧定螺钉通过所述轴向孔固定 所述顶块。

优选的，所述滚针轴承设有耐高温的油脂，所述滚针轴承的两侧设有 防止油脂挥发溢出的油封。

优选的，所述电机为设置在所述第一压缩腔和所述第二压缩腔外部的 外置电机，所述电机与用于降温的风扇装置连接。

优选的，所述冷却器位于冷却器腔体内，所述冷却器腔体贴合设置于 所述第二压缩腔的一侧，所述冷却器腔体内设置有风扇，所述风扇位于所 述冷却器和贴紧所述第一压缩腔的一侧壁之间。

一种机械装备，包括压缩机，所述压缩机为上述任一项所述的两级压 缩机。

上述结构的使用流程具体为：由传动装置的传动腔的进气口进入时先 通过进气过滤装置进行过滤，然后通过一次压缩升压、介质冷却和二次压 缩升压，最终排出缸体，这个过程中，气体经过两次压缩升压，得到较大 程度的压缩。本申请所提供的两级压缩机可产生较大压力的压缩介质，可 被用于对介质无油化，空气纯净度较高的医药、制氧工业，以及新能源交 通车辆等场合。

本申请还提供了一种包括上述两级压缩机的机械装备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种两级压缩机的剖视图；

图2为低压压缩装置的剖视图；

图3为高压压缩装置的剖视图。

图1-3中：

进气口A，低压进气气流B、低压输出气流C、高压进气气流D、高压 输出气流E、缸盖输出口F；

低压压缩装置100；

低压活塞1、低压活塞销2、低压导向环3、低压活塞环4、低压排气 阀片5、低压限位板6、低压连杆7、第一出油口8、第一油脂9、第一滚针 轴承10、第一油封11、低压绝热环12、第一顶块13、第一紧定螺钉14、 低压进气阀片15；

高压压缩装置200；

高压活塞16、高压活塞销17、高压导向环18、高压活塞环19、高压 连杆20、第二出油孔21、高压绝热环22、第二油脂23、第二滚针轴承24、 第二油封25、第二顶块26、第二紧定螺钉27、高压进气阀片28、高压排 气阀片29、高压限位板30；

曲轴箱部分31、密封板32、阀板33、密封板34、缸盖35、压紧螺钉 36、风扇37、冷却器38、减震垫39、轴承40、第一轴承41、曲轴42、第 三轴承43、第四轴承44、联轴器45、进气过滤器46、电机47。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。

本发明的核心是提供一种两级压缩机，该两级压缩机的工作效率高， 输出排量较大。

本发明的另一核心是提供一种包括上述两级压缩机的机械装备。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的一种两级压缩机的剖视图； 图2为低压压缩装置的剖视图；图3为高压压缩装置的剖视图。

本发明所提供的一种两级压缩机，输出排量较大，使用的场合广泛。 主要包括缸体，具体地，缸体包括第一压缩腔，冷却器38，第二压缩腔和 传动装置。

第一压缩腔内部设有用于将低压进气气流进行压缩的低压压缩装置 100；

冷却器38用于接收第一压缩腔的输出的低压输出气流，并进行冷却得 到高压进气气流，冷却器38与第一压缩腔的输出口连接；

第二压缩腔内部设有高压压缩装置200，用于将接收的冷却器38输出 的高压进气气流进行压缩；第二压缩腔与缸盖输出口F连接；

传动装置分别与低压压缩装置100、高压压缩装置200传动连接，传动 装置位于缸体的传动腔内，传动腔与第一压缩腔连通，且传动腔设有进气 口A，进气口A处设有进气过滤器46。

需要说明的是，上述两级压缩机可以为一个整体结构，例如为一个完 整的缸体，请参考图1，其中，缸体内具有若干个腔体，各个腔体通过对应 流向的内部管路及阀体部件或者通过外接管路连接，在缸体上设置有进气 口A，低压进气气流B、低压输出气流C、高压进气气流D、高压输出气流 E、缸盖输出口F；当然，上述两级压缩机也可以为分体式结构，即具有若 干个分缸体，且分缸体内分别对应设置第一压缩腔等，若干个分缸体之间 通过对应的管路和阀体连接。

上述进气口A是整个缸体的总进气口，进气过滤器46设于进气口位置， 用于对即将进入缸体的气体进行过滤，实现对进气的净化和控制。

第一压缩腔内设置的低压压缩装置用于对进气过滤器过滤后的气体进 行压缩，压缩完成后，应当得到高压气体，然后，具有一定压力的气体通 过对应的连通结构进入到上述冷却器中，冷却器用于对其他进行冷却降温， 经过介质冷却后成为高压进气气流，高压进气气流通过管路可以进入到第 二压缩腔中。

上述第二压缩腔设置的高压压缩装置与低压压缩装置的工作种类类 似，用于将冷却器38提供的高压冷却气进行压缩升压，具体指的是第二次 升压，并最终从输出口排出。

上述结构的使用流程具体为：由传动装置所在的腔体的进气口进入时 先通过进气过滤器46进行过滤，然后通过一次压缩升压、介质冷却和二次 压缩升压，最终排出缸体，这个过程中，气体经过两次压缩升压，得到较 大程度的压缩。

本申请所提供的两级压缩机可产生较大压力的压缩介质，可被用于对 介质无油化，空气纯净度较高的医药、制氧工业，以及新能源交通车辆等 场合。

在上述实施例的基础之上，传动装置包括曲轴，设有两个偏心圆台， 低压压缩装置100和高压压缩装置200均为活塞连杆组件，且分别与对应 的偏心圆台连接；

活塞连杆组件的活塞端与其所在的腔体内壁周向密封，活塞端设有连 通孔，连通孔上朝向腔体输出口的一端口设有可翻起的进气阀片，腔体输 出口的外端口设有可翻起的排气阀片。

需要说明的是，上述采用偏心圆台带动活塞连杆组件的移动，使得活 塞连杆组件对腔体内的气体进行压缩，从而获得较大压力的输出气体，是 一种环保高效的设置方式，随着偏心圆台的转动，活塞连杆组件会随之上 下运动，当其向下运动时，上述进气阀片会打开，吸入介质。当其向上运 动时，压缩介质，进气阀片会关闭。偏心圆台可以由电机47带动旋转，偏 心圆台通过轴承将旋转动力传递给活塞连杆组件。活塞连杆组件向下运动 时，排气阀片会关闭，当其向上运动时，排气阀片会打开，此时被压缩后 的介质，从排气阀片输出。上述结构能够将旋转运动转化为直线运动，能 够避免在驱动过程中的升温问题，通过偏心圆台和活塞组件形成的结构易 于生产和维修，并确保结构的稳定性和密封性。

在上述实施例的基础之上，两个偏心圆台均通过曲轴与联轴器45连接， 联轴器45与电机47的输出端连接。

可选的，低压压缩装置100的活塞连杆组件和高压压缩装置200的活 塞连杆组件的行程相反。

请参考图1，其中，两个活塞连杆组件均通过一个电机47进行驱动， 而电机47可采用曲轴等方式实现两个偏心圆台的行程方向的控制。

在上述实施例的基础之上，活塞连杆组件的活塞端的周向设置有与内 壁贴合密封的活塞环以及为活塞端移动提供导向的导向环；或，活塞端设 有绝热环。

本实施例中采用活塞环进行密封，能够确保实现活塞连杆组件的工作 效果，而导向环和绝热环分别在活塞连杆组件的使用中起到辅助的作用。

在上述任意一个实施例的基础之上，活塞连杆组件具体包括活塞端、 活塞销和与偏心圆台连接的连杆。其中，连杆的端部横向内套滚针轴承； 活塞销的中部套接于滚针轴承内，活塞销的端部可转动的套接于活塞端内， 活塞销的侧部通过顶块和紧定螺钉安装有上述绝热环。

可选的，活塞端设有轴向孔，紧定螺钉通过轴向孔固定顶块，活塞端 内设有活塞销转动时供顶块随之转动的通槽。

请参考图3，其中通过在活塞端内设置可转动的活塞销，以便将绝热环进 行安转，为了保证绝热环的位置，还设置上述通槽。

在上述实施例的基础之上，滚针轴承设有耐高温的油脂3，滚针轴承的 两侧设有防止油脂挥发溢出的油封。

在一个具体的实施例中，低压压缩装置100中两个低压导向环3为低 压活塞1提供运动方向的导向，低压活塞环4可以用于活塞压缩介质过程 的介质密封。

可选的，低压绝热环12和第一顶块13均可以选用非金属材料，其导 热性极差。当介质被压缩过程中，会产生大量的热，低压绝热环12和第一 顶块13可以将热量隔离，使之较少的传递至低压活塞销2。

第一滚针轴承10内涂抹有耐高温的第一油脂9(下文提到第二油脂， 二者可以为相同油脂，标号不同仅为了区分设置在不同的位置)，同时第一 油脂9也预先储存至低压活塞销2的内孔中，并有第一出油口8。当本申请 提供的两级压缩机工作时，随着低压活塞1的温度升高，第一滚针轴承10 温度也会相应增加，第一油封11在第一滚针轴承10两侧，防止油脂挥发 和溢出，当压缩机长期工作后，若油脂有减少，低压活塞销2内储存的第 一油脂9会适当的补充，使第一滚针轴承10能够可靠的工作。

当低压活塞1向下运动时，介质会从低压活塞1上的低压进气阀片15 处进入，此时低压进气阀片15开启，低压排气阀片5关闭。当低压活塞1 向上运动时，低压进气阀片15关闭，低压排气阀片5开启，完成介质的一 级压缩。

高压压缩装置200中，两个高压导向环18为高压活塞16提供运动导 向，高压活塞环19用于活塞压缩介质过程的介质密封。

可选的，高压绝热环22和第二顶块26均是非金属材料，导热性极差。 当介质被压缩过程中，会产生大量的热，高压绝热环22和第二顶块26可 以将热量隔离，使之较少的传递至高压活塞销17。

第二滚针轴承24内涂抹有耐高温的第二油脂23，同时第二油脂23也 预先储存至高压活塞销17的内孔中，并有第二出油口21。当压缩机工作时， 随着高压活塞16的温度升高，第二滚针轴承24温度也会相应增加，第二 油封25在第二滚针轴承24两侧，防止第二油脂23挥发和溢出，当压缩机 长期工作后，若油脂有减少，高压活塞销17内储存的第二油脂23会适当 的补充，使第二滚针轴承24能够可靠的工作。

当高压活塞16向下运动时，介质会从阀板33上的高压进气阀片28处 进入，此时高压进气阀片28开启，高压排气阀片29关闭。当高压活塞16 向上运动时，高压进气阀片28关闭，高压排气阀片29开启，完成介质的 二级压缩。

可选的，低压连杆7的一端安装有轴承40，轴承40再安装至曲轴42 一侧上。高压连杆20的一端安装有第三轴承43，第三轴承43再安装至曲 轴42的另一侧。

曲轴42上安装第一轴承41，第一轴承41再安装至曲轴箱31的中部大 孔上。

曲轴42的一端连接联轴器45，联轴器45一侧安装有第四轴承44，第 四轴承44在安装至曲轴箱31的一端孔上。

联轴器45的一侧连接电机47，电机47旋转时，扭矩通过各零部件的 传递，曲轴42的旋转运动变化为两个活塞组件的上下运动。

另外，压缩机通过减震垫39安装在工作平面上。

在上述任意一个实施例的基础之上，电机47为设置在第一压缩腔和第 二压缩腔外部的外置电机，电机47与用于降温的风扇装置连接。

需要说明的是，上述电机47虽然也可以设置在缸体内部，但考虑到发 热等问题，优选设置在缸体的外部。

在上述任意实施例的基础之上，冷却器38位于冷却器腔体内，冷却器 腔体贴合设置于第二压缩腔的一侧，冷却器腔体内设置有风扇37，风扇位 于冷却器38和贴紧第一压缩腔的一侧壁之间。

风扇37安装在冷却器38和曲轴箱31之间，冷却风吸入时，先冷却冷 却器38，再将风吹向曲轴箱31的发热部位，使压缩机工作温度正常。风扇 37可以通过另外的电源供电独立工作，也可由电机47通过传动机构，带动 风扇工作。

在一个具体实施例中，请参考图1，低压进气气流B到达低压进气阀 片15处进入，经过低压活塞组件的上下往复运动，介质被压缩后从低压排 气阀片13处排出，往复运动，介质不断从进气口被吸入、压缩、从第一压 缩腔上的输出口排出，此处完成的为一级压缩。

压缩输出气流C可以经过气流管路引导，进入冷却器38，经过换热介 质后被冷却，成为高压进气气流D。

高压进气气流D到达高压进气阀片28，随着高压活塞组件的上下往复 运动，介质被压缩后从高压排气阀片29处排出，往复运动，介质不断被吸 入、压缩、排出，此处为二级压缩。

高压输出气流E从缸盖输出口F处输出，这样介质的两级压缩过程完 成。

除了上述任意一个实施例所提供的两级压缩机的主要结构，本发明还 提供一种包括上述实施例公开的两级压缩机的机械装备，该机械装备的其 他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的 都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即 可。

以上对本发明所提供的机械装备及其两级压缩机进行了详细介绍。本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对 本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保 护范围内。

Claims (10)

1.一种两级压缩机，包括缸体，其特征在于，所述缸体包括：

第一压缩腔，所述第一压缩腔内部设有用于将低压进气气流进行压缩的低压压缩装置(100)；

冷却器(38)，用于接收所述第一压缩腔的输出的低压输出气流，并进行冷却，冷却后为高压进气气流，所述冷却器(38)与所述第一压缩腔的输出口连接，且与第二压缩腔进口连接；

第二压缩腔，内部设有高压压缩装置(200)，用于将接收的所述冷却器(38)输出的所述高压进气气流进行压缩；所述第二压缩腔与缸盖输出口(F)连接；

传动装置，所述传动装置分别与所述低压压缩装置(100)、所述高压压缩装置(200)传动连接，所述传动装置位于所述缸体的传动腔内，所述传动腔与所述第一压缩腔连通，且所述传动腔设有进气口(A)，所述进气口(A)处设有进气过滤器(46)。

2.根据权利要求1所述的两级压缩机，其特征在于，所述传动装置包括两个偏心圆台，所述低压压缩装置(100)和所述高压压缩装置(200)均为活塞连杆组件，且分别与对应的所述偏心圆台连接；

所述活塞连杆组件的活塞端与其所在的腔体内壁周向密封，所述活塞端设有连通孔，所述连通孔上朝向所述腔体输出口的一端口设有可翻起的进气阀片，所述腔体输出口的外端口设有可翻起的排气阀片。

3.根据权利要求2所述的两级压缩机，其特征在于，两个所述偏心圆台均通过曲轴(42)与联轴器(45)连接，所述联轴器(45)与电机(47)的输出端连接，且所述低压压缩装置(100)的活塞连杆组件和所述高压压缩装置(200)的活塞连杆组件的行程相反。

4.根据权利要求3所述的两级压缩机，其特征在于，所述活塞连杆组件的活塞端的周向设置有与内壁贴合密封的活塞环以及为所述活塞端移动提供导向的导向环；所述活塞端设有绝热环。

5.根据权利要求4所述的两级压缩机，其特征在于，所述活塞连杆包括：

活塞端；

与所述偏心圆台连接的连杆，所述连杆的端部横向套接滚针轴承；

活塞销，所述活塞销的中部套接于所述滚针轴承内，所述活塞销的端部可转动的套接于所述活塞端内，所述活塞销的侧部通过顶块和紧定螺钉安装有所述绝热环。

6.根据权利要求5所述的两级压缩机，其特征在于，所述活塞端设有轴向孔，所述紧定螺钉通过所述轴向孔固定所述顶块。

7.根据权利要求6所述的两级压缩机，其特征在于，所述滚针轴承设有耐高温的油脂(35)，所述滚针轴承的两侧设有防止油脂挥发溢出的油封。

8.根据权利要求7所述的两级压缩机，其特征在于，所述电机(47)为设置在所述第一压缩腔和所述第二压缩腔外部的外置电机，所述电机(47)与用于降温的风扇装置连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的两级压缩机，其特征在于，所述冷却器(38)位于冷却器腔体内，所述冷却器腔体贴合设置于所述第二压缩腔的一侧，所述冷却器腔体内设置有风扇(37)，所述风扇位于所述冷却器(38)和贴紧所述第一压缩腔的一侧壁之间。

10.一种机械装备，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求1至9任一项所述的两级压缩机。