CN109356810B - 一种凸轮式多级压缩微型高压气泵 - Google Patents

一种凸轮式多级压缩微型高压气泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种凸轮式多级压缩微型高压气泵，包括缸体、后端盖、电机支架、电机、凸轮和压缩柱塞；电机包括电机定子和电机动子，电机定子的两端通过电机支架与缸体保持固定，电机动子套设在电机定子的外侧，凸轮套设在电机动子的外侧并与电机动子保持固定，缸体正对凸轮的一侧设置有压缩腔体，压缩柱塞安装在压缩腔体内，后端盖与缸体固定，通过后端盖密封压缩腔体，凸轮与压缩柱塞一一对应，通过电机动子的转动带动凸轮转动，通过凸轮驱动压缩柱塞在压缩腔体内往复运动。本发明的凸轮式多级压缩微型高压气泵可以实现对气体的多级压缩，多级压缩柱塞集成于一个缸体内，提高了结构的集成度，具有结构紧凑、体积重量小的优点。

Description

一种凸轮式多级压缩微型高压气泵
技术领域
本发明涉及一种凸轮式多级压缩微型高压气泵，属于机械行业气动元件技术领域，具体是一种能够实现多级压缩高压气泵小型化和集成化的高压气泵。
背景技术
多级压缩高压气泵是用来提高气体压力和输送气体的机械，属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机。它的种类多、用途广，有“通用机械”之称。气泵在国民经济和国防建设的许多部门中应用极为广泛，特别是在石油、化工、动力等工业领域中己成为必不可少的关键设备，其主要应用于:在化工生产过程中，为保证某些合成工艺能在高压下进行，通过压缩机把气体加压到所要求的压力，此外制冷和气体分离也离不开压缩气体；在机械、国防和动力工业中常采用压缩空气作为驱动动力，压缩机是提供压缩空气的关键设备，石油、化工医药生产中为输送原料气体采用压缩机增压输送。
由于柱塞式气泵的输出压力高，压缩比大，为更好的节约能量和散热，高压气泵都采用多级压缩。目前高压气泵的多级压缩缸是星型分布或曲轴驱动的，现有的空压机整机体积较大，不利于小型化和集成化。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种凸轮式多级压缩微型高压气泵，实现多级压缩；高压气泵采用并行的多级柱塞式结构，各级压缩缸腔体沿直线排列，以提高高压气泵的集成度，减小柱塞式多级压缩高压气泵的体积和重量。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种凸轮式多级压缩微型高压气泵，包括缸体、后端盖、电机支架、电机、凸轮和压缩柱塞；电机包括电机定子和电机动子，电机定子的两端通过电机支架与缸体保持固定，电机动子套设在电机定子的外侧，凸轮套设在电机动子的外侧并与电机动子保持固定，缸体正对凸轮的一侧设置有压缩腔体，压缩柱塞安装在压缩腔体内，后端盖与缸体固定，通过后端盖密封压缩腔体，凸轮与压缩柱塞一一对应，通过电机动子的转动带动凸轮转动，通过凸轮驱动压缩柱塞在压缩腔体内往复运动。
优选的，所述凸轮为一个以上，根据每个压缩柱塞的行程设计对应凸轮的外形轮廓。
优选的，所述后端盖对应每个压缩腔体设置有一个配气阀。
优选的，所述压缩柱塞中，行程最大的压缩柱塞采用弹簧回程，其余压缩柱塞采用压缩空气的压力自动回程。
优选的，根据压缩柱塞的最大行程对压缩柱塞进行等级划分，沿电机定子的中心线方向，压缩柱塞的等级递增或递减。
优选的，所有压缩腔体的内径均相同。
本案提供的凸轮式多级压缩微型高压气泵，直接将凸轮设置安装在电机动子上，让凸轮随同电机动子一起转动，避免了中间结构的使用，减少了设备体积和配件的使用；更进一步的可以直接在电机动子上设计凸轮结构，让凸轮和电子动子一体成型。所有凸轮同部运动，旋转轴线一致，所有压缩柱塞/压缩腔体的中心线位置平行且在同一个平面内，以进一步的降低整个设备体积。根据整个高压气泵的压力需求，可以设计出各个压缩柱塞的行程，根据每个压缩柱塞的行程可以直接设计出凸轮的外形轮廓。在后端盖上对应每个压缩腔体设计配气阀，可以对每个压缩腔体的压力进行调节。由于最大行程压缩柱塞无法自动回程，我们设计其采用弹簧回程的方式进行回程，结构简单，回程方便，最主要的是不会增加设备体积。压缩级数可以根据需求增减。
有益效果：本发明提供的凸轮式多级压缩微型高压气泵，可以实现对气体的多级压缩，多级压缩柱塞集成于一个缸体内，提高了结构的集成度，具有结构紧凑、体积重量小的优点，同时采用了凸轮驱动柱塞运动的方式，可以通过凸轮曲线的设计来实现柱塞运动速度的控制，提高压缩效率。采用电机转子上安装凸轮的形式，可以实现结构更加紧凑，易于实现微型化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为某一级压缩柱塞及其对应的凸轮、压缩腔体的结构剖视结构示意图；
图3为缸体的剖视结构示意图；
图4为缸体的端面示意图；
图中包括：1-缸体，2-后端盖，3-电机支架，4-电机，5-凸轮，6-压缩柱塞，7-压缩腔体；
3-1-左侧电机支架，3-2-右侧电机支架；
4-1-电机定子，4-2-电机动子；
5-1-一级凸轮，5-2-二级凸轮，5-3-三级凸轮；
6-1-一级压缩柱塞，6-2-二级压缩柱塞，6-3-三级压缩柱塞；
7-1-一级压缩腔体，7-2-二级压缩腔体，7-3-三级压缩腔体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种凸轮式多级压缩微型高压气泵，包括缸体1、后端盖2、电机支架3、电机4、凸轮5和压缩柱塞6；电机4包括电机定子4-1和电机动子4-2，电机定子4-1的两端通过电机支架3与缸体1保持固定，电机动子4-2套设在电机定子4-1的外侧，凸轮5套设在电机动子4-2的外侧并与电机动子4-2保持固定，缸体1正对凸轮5的一侧设置有压缩腔体7，压缩柱塞6安装在压缩腔体7内，后端盖2与缸体1固定，通过后端盖2密封压缩腔体7，凸轮5与压缩柱塞6一一对应，通过电机动子4-2的转动带动凸轮5转动，通过凸轮5驱动压缩柱塞6在压缩腔体7内往复运动。
本案中，采用的电机支架3为左右对称的一组结构，包括左侧电机支架3-1和右侧电机支架3-2，通过左侧电机支架3-1和右侧电机支架3-2固定电机定子4-1的两端，使得整个设备在工作时能保证结构的稳定性。
本案中，采用了三级压缩，设计了三个凸轮5，分别为一级凸轮5-1、二级凸轮5-2和三级凸轮5-3，对应的压缩柱塞6和压缩腔体7也都是三个。从图3和图4可以看出，压缩腔体并行设置在缸体1内，结构小巧紧凑。通过压缩柱塞6的往复运动实现吸气和排气的功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种凸轮式多级压缩微型高压气泵，其特征在于：包括缸体(1)、后端盖(2)、电机支架(3)、电机(4)、凸轮(5)和压缩柱塞(6)；电机(4)包括电机定子(4-1)和电机动子(4-2)，电机定子(4-1)的两端通过电机支架(3)与缸体(1)保持固定，电机动子(4-2)套设在电机定子(4-1)的外侧，凸轮(5)套设在电机动子(4-2)的外侧并与电机动子(4-2)保持固定，缸体(1)正对凸轮(5)的一侧设置有压缩腔体(7)，压缩柱塞(6)安装在压缩腔体(7)内，后端盖(2)与缸体(1)固定，通过后端盖(2)密封压缩腔体(7)，凸轮(5)与压缩柱塞(6)一一对应，通过电机动子(4-2)的转动带动凸轮(5)转动，通过凸轮(5)驱动压缩柱塞(6)在压缩腔体(7)内往复运动。
2.根据权利要求1所述的凸轮式多级压缩微型高压气泵，其特征在于：所述凸轮(5)为一个以上，根据每个压缩柱塞(6)的行程设计对应凸轮(5)的外形轮廓。
3.根据权利要求1所述的凸轮式多级压缩微型高压气泵，其特征在于：所述后端盖(2)对应每个压缩腔体(7)设置有一个配气阀。
4.根据权利要求1所述的凸轮式多级压缩微型高压气泵，其特征在于：所述压缩柱塞(6)中，行程最大的压缩柱塞(6)采用弹簧回程，其余压缩柱塞(6)采用压缩空气的压力自动回程。
5.根据权利要求1所述的凸轮式多级压缩微型高压气泵，其特征在于：根据压缩柱塞(6)的最大行程对压缩柱塞(6)进行等级划分，沿电机定子(4-1)的中心线方向，压缩柱塞(6)的等级递增或递减。
6.根据权利要求1所述的凸轮式多级压缩微型高压气泵，其特征在于：所有压缩腔体(7)的内径均相同。
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