CN112696331A - 多缸柱塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多缸柱塞式压缩机，包括机座，其上通过第一螺栓连接有至少一个气缸组件；集气罩，其通过相配合的第二螺栓设置在机座上；设置在各气缸组件上的缸盖组件；其中，各气缸组件通过相配合的锁紧螺母与机座内的滑动活塞连接为一体；所述缸盖组件的缸盖上设置有与气缸组件上活塞相配合的第一单向进气阀、单向排气阀，所述活塞上设置有多个第二单向进气阀。本发明提供一种多缸柱塞式压缩机，在活塞向下运动处于吸气过程时，布置在缸盖和活塞上的单向进气阀同时进气，提高了进气口截面积，与传统压缩机比较，吸气效率和压缩效率得到极大提高，有利于提高泵的压缩效率和输送气体的能力。

Description

多缸柱塞式压缩机

技术领域

本发明属于机械制造领域。具体涉及一种应用于大规模洁净气体的压缩与输送情况下的无油润滑的多缸柱塞压缩机。

背景技术

化学化工应用领域广泛涉及大规模气体的压缩或输运。典型的气体压缩或输运设备包括磁悬浮鼓风机、罗茨鼓风机和柱塞式压缩机。

磁悬浮或气浮鼓风机是一种输送气体的机械设备。随转轴一同做高速旋转的叶轮带动空气从涡壳的进气口进入，空气在蜗壳的导向与增压作用下成为具有一定流速与压力的气体，最后从涡壳的出气口鼓出，这就实现了风机的鼓风。磁悬浮鼓风机采用无接触、无机械摩擦的磁悬浮轴承和高速大功率永磁同步电机，直接驱动高效流体叶轮，克服了传统鼓风机和气悬浮鼓风机的缺点，具有效率高、噪音低、故障少、不需润滑系统等优点。虽然流量大(10-300m³/min之间)，但压力升小(30-30kPa之间)。这类鼓风机的气体增压性能较差，且不适应高纯气体输送要求。

罗茨风机属容积式风机，利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转压缩机。由于采用了三叶转子结构形式及合理的壳体内进出风口处的结构，所以风机振动小，噪声低。叶轮和轴为整体结构且叶轮无磨损，风机性能持久不变，可以长期连续运转。风机容积利用率大，容积效率高，且结构紧凑等特点。罗茨风机流量大适中，但压力升小比磁悬浮鼓风机高，密封性能差，不适应高纯气体输送要求。

柱塞式压缩机也是一种气缸容积压缩机。其典型特点是压力升大，增压性能好，以空气压缩机为例，其压缩可以到达800kPa或更高。但其主要缺点是流量小，气缸与活塞之间需要润滑油润滑，不适应高纯气体输送。其他国外品牌的高压风机，其增压性能、密封性能都好，但制造成本很高。

传统的隔膜式压缩机压力升大，增压性能好，采用隔膜将润焕系统与被输送气体隔离，避免了被输送气体污染问题。但这类压缩机的气体压缩能力小，不适应大流量气体输送要求。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种多缸柱塞式压缩机，包括：

机座，其上通过第一螺栓连接有至少一个气缸组件；

集气罩，其通过相配合的第二螺栓设置在机座上；

设置在各气缸组件上的缸盖组件；

其中，各气缸组件通过相配合的锁紧螺母与机座内的滑动活塞连接为一体；

所述缸盖组件的缸盖上设置有与气缸组件上活塞相配合的第一单向进气阀、单向排气阀，所述活塞上设置有多个第二单向进气阀。

优选的是，所述机座被配置为包括：

具有至少两个连接点的曲轴，其通过相配合的轴承设置在底座上；

与各连接点相配合的连杆；

设置在底座一侧，并与曲轴传动连接的减速电机；

设置在底座上端的缸套，其上设置有与各连杆相配合的滑动活塞；

其中，所述底座内部的纵向空间上具有与各连接点相配合的型腔，以构成供气缸、滑动活塞往复运动的第一区间；

各滑动活塞与各连杆分别通过相配合的销实现连接。

优选的是，各气缸组件被配置为包括：

气缸，其内通过焊接设置的波纹管组件；

通过第三螺栓设置在波纹管组件上的活塞组件；

其中，气缸内设置有供活塞组件往复运动的第二区间，且各第二区间通过相配合的缸盖组件实现密封。

优选的是，各波纹管组件被配置为包括：

通过第四螺栓与各气缸连接的第一法兰；

设置在第二区间内，并与活塞组件连接的T形轴；

设置在T形轴延伸端外部的波纹管；

与T形轴相配合的第二法兰；

其中，所述第一法兰、T形轴、波纹管通过焊接连接成一体；

所述波纹管内设置有可供第一法兰伸入的固定槽，其内设置有对第一法兰、第二法兰进行支撑限定的限位块。

优选的是，各活塞组件被配置为均包括与气缸相配合的活塞；

其中，所述活塞与气缸被配置为同轴，且活塞与第三区间的侧壁之间具的间隙小于0.01mm，且活塞与第三区间的侧壁之间不接触；

所述气缸的下端设置有多个进气孔。

优选的是，所述集气罩被配置为包括：

设置在气缸组件上方的集气筒，其上设置有封装用的上盖；

设置集气筒内的排气管道，其伸出集气筒一端通过第三法兰与外部设备连接；

其中，所述排气管道通过相配合的管路与缸盖上的单向排气阀连通，所述第一单向进气阀被配置为与集气筒连通。

本发明至少包括以下有益效果：其一、本发明在活塞向下运动处于吸气过程时，布置在缸盖和活塞上的单向进气阀同时进气，提高了进气口截面积，与传统压缩机比较，吸气效率和压缩效率得到极大提高，有利于提高泵的压缩效率和输送气体的能力。这种进气方式与传统的柱塞式压缩机的进气方式比较，单向进气阀的气体通道更大，因而可以提高当活塞往复运动频率提高气体的输送能力。

其二，本发明采用了波纹管密封方式，将曲轴、连杆等运动部件需要润滑的部位与被输送气体完全隔离，实现了被输送气体完全不与润滑油接触，有效避免了被输送气体被润滑油污染。

其三，本发明多个气缸上的第一单向进气阀从集气罩统一进气，各个气缸的单向排气阀在集气罩内汇聚后，从排气法兰统一排出，进气、排气通畅，泵体结构紧凑。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中多缸柱塞压缩机的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中机座的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例中气缸组件的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例中波纹管组件的结构示意图；

图5为本发明的一个实施例中活塞组件的结构示意图；

图6为本发明的一个实施例中缸盖组件的结构示意图；

图7为本发明的一个实施例中集气罩的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1-3、5-6示出了根据本发明的一种多缸柱塞式压缩机的实现形式，其中包括：

机座1，其上通过第一螺栓2连接有至少一个气缸组件4；

集气罩5，其通过相配合的第二螺栓3设置在机座上；

设置在各气缸组件上的缸盖组件44；

其中，各气缸组件通过相配合的锁紧螺母6与机座内的滑动活塞16连接为一体；

所述缸盖组件的缸盖上设置有与气缸组件上活塞431相配合的第一单向进气阀442、单向排气阀443，所述活塞上设置有多个第二单向进气阀432，在这种结构中，通过机座、气缸组件、集气罩、缸盖组件形成一个完整的柱塞式压缩机，其通过滑动活塞、与活塞的往复运动构成柱塞式的压缩方式，同时活塞在向下运动处于吸气过程时，布置在缸盖和活塞上的第一单向进气、第二单向进气阀同时进气，提高了进气口的截面积，同时通过缸盖上设置的单向排气阀，使得其压缩过程中的排气顺畅，故本方案与传统压缩机比较，吸气效率和压缩效率得到极大提高，有利于提高泵的压缩效率和输送气体的能力。这种进气方式与传统的柱塞式压缩机的进气方式比较，各单向进气阀使气体通道更大，因而可以提高当活塞往复运动频率提高气体的输送能力，使得本发明结构优化、制造成本低、安全可靠的气体压缩机，可适用于洁净气体输送，有较大气体流量，可在较高的温度下工作，满足微电子器件制造领域对洁净、高纯气体输送的需要，在具体实施中，多缸柱塞压缩机包含：机座1，通过螺栓2与机座1连接在一起的气缸组件4，通过螺3与机座1连接在一体的集气罩5；所述气缸组件4通过锁紧螺母6与机座1内的滑动活塞连接为一体，而缸盖组件44的结构包含缸盖441，安装在缸盖441上的单向进气阀442和单向排气阀443，单向排气阀443的出口会集到排气管道54上。

如图2，在另一种实例中，所述机座被配置为包括：

具有至少两个连接点的曲轴13，其通过相配合的轴承12设置在底座11上；

与各连接点相配合的连杆14，通过连接点与连杆的配合，使得曲轴在转动上带动偏心的连接点同时转动，进而使得连杆在第一区间内上下往复去运动；

设置在底座一侧，并与曲轴传动连接的减速电机18；

设置在底座上端的缸套15，其上设置有与各连杆相配合的滑动活塞16；

其中，所述底座内部的纵向空间上具有与各连接点相配合的型腔，以构成供气缸、滑动活塞往复运动的第一区间，其用于提供柱塞式往复运动的空间，同时对其运动行程、位置进行限定，保证其运动的稳定性；

各滑动活塞与各连杆分别通过相配合的销17实现连接，通过销的配合，使得连杆与滑动活塞成为一体式结构，进而将连杆的运动传递给活塞，在这种结构中，在减速电机驱动下，通过曲轴、连杆带动滑动活塞上下往复运动，完成柱塞压缩空气的操作，在具体实施中，机座1的结构包含：底座11，通过轴承12安装在底座11上的曲轴13，安装在曲轴13上的连杆14；安装在底座11内的缸套15，安装在缸套15内的滑动限位活塞16，安装在底座11上的减速电机18。所述滑动活塞16通过销17与安装在曲轴13上的连杆14连接为一体。在减速电机驱动下，通过曲轴13、连杆14带动滑动活塞16上下往复运动。

如图3，在另一种实例中，各气缸组件被配置为包括：

气缸41，其内通过焊接设置的波纹管组件42；

通过第三螺栓设置在波纹管组件上的活塞组件43；

其中，气缸内设置有供活塞组件往复运动的第二区间，且各第二区间通过相配合的缸盖组件44实现密封，在这种方案中，通过波纹管的作用将压缩气体与需要用油的部件进行分离，保证压缩空气的洁净度，满足具体应用场景的使用要求，保证设备运行各部件之间的相互独立性，延长使用寿命，在具体实施中，气缸组件4的结构4包含：气缸1，安装在气缸41内的焊接波纹管组件42，通过螺栓安装在焊接波纹管组件42上的活塞组件43；通过螺栓45安装在气缸41上的缸盖组件44。

如图4，在另一种实例中，各波纹管组件被配置为包括：

通过第四螺栓与各气缸连接的第一法兰421；

设置在第二区间内，并与活塞组件连接的T形轴423；

设置在T形轴延伸端外部的波纹管422；

与T形轴相配合的第二法兰425；

其中，所述第一法兰、T形轴、波纹管通过焊接连接成一体；

所述波纹管内设置有可供第一法兰伸入的固定槽，其内设置有对第一法兰、第二法兰进行支撑限定的限位块424，在这种方案中，采用了波纹管密封方式，将曲轴、连杆等运动部件需要润滑的部位与被输送气体完全隔离，实现了被输送气体完全不与润滑油接触，有效避免了被输送气体被润滑油污染，在具体实施中，焊接波纹管组件42的结构包含法兰421、轴423、波纹管422、限位块424和固定法兰425。采用焊接方式连接法兰421、轴423、波纹管422焊接为一体，先在第一法兰421内安装限位块424，再通过固定法兰(第二法兰)425固定。

如图5，在另一种实例中，各活塞组件被配置为均包括与气缸相配合的活塞431；

其中，所述活塞与气缸被配置为同轴，且活塞与第三区间侧壁之间的间隙小于0.01mm，且活塞与第三区间的侧壁之间不接触；

所述气缸的下端位置设置有多个进气孔46，在这种结构中，当活塞组件向下运动时，安装在活塞组件上的进气单向阀通过进气孔进气。在这种方案中，设备组件组装完成后，气缸与活塞组件同轴，活塞在气缸内往复运动时，活塞与气缸不接触，其间隙小于0.01nm，使得其柱塞往复运动顺畅度有保证，形变可控，其压缩空气的压缩比较大，保证性能要求满足使用要求，在具体实施中，本发明气缸41的底部设置有多个进气孔46。当活塞组件43向下运动时，安装在活塞组件43上的进气单向阀432通过进气孔46进气。

如图7，在另一种实例中，所述集气罩被配置为包括：

设置在气缸组件上方的集气筒51，其上设置有封装用的上盖；

设置集气筒内的排气管道53，其伸出集气筒一端通过第三法兰54与外部设备连接；

其中，所述排气管道通过相配合的管路与缸盖上的单向排气阀连通，所述第一单向进气阀被配置为与集气筒连通，在这种结构中，多个气缸的单向进气阀从集气罩统一进气，各个气缸的排气法兰在集气罩内汇聚后，从排气法兰统一排出，故进气、排气通畅，泵体结构紧凑。在具休实施中，本发明的集气罩包含集气筒51，焊接在集气筒51上的进气法兰52和排气管道53，焊接在排气管道53上的排气连接法兰(第三法兰)54，通过螺栓55与集气筒51连接的上盖56。

本发明的目的在于提供一种结构优化、制造成本低、安全可靠，适用于高纯气体输送的气体压缩机。该机适用于洁净气体输送，有较大气体流量，有较高的压升，满足微电子器件制造领域对洁净、高纯气体输送的需要。

本发明专利通过优化传统柱塞式压缩机结构，使得与气体接触的部件表面不用润滑油，避免了备输送气体被油污染，满足对高纯气体输送要求；通过多缸组合结构和进气通道的优化设计，解决传统柱塞式压缩机流量小、压缩效率低的问题。

本发明通过优化传统柱塞式压缩机缸与活塞的结构，活塞与气缸被配置为同轴，且活塞与第三区间侧壁之间的间隙小于0.01mm，且活塞与第三区间的侧壁之间不接触，克服了缸和活塞的磨损问题；

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种多缸柱塞式压缩机，其特征在于，包括：

机座，其上通过第一螺栓连接有至少一个气缸组件；

集气罩，其通过相配合的第二螺栓设置在机座上；

设置在各气缸组件上的缸盖组件；

其中，各气缸组件通过相配合的锁紧螺母与机座内的滑动活塞连接为一体；

所述缸盖组件的缸盖上设置有与气缸组件上活塞相配合的第一单向进气阀、单向排气阀，所述活塞上设置有多个第二单向进气阀。

2.如权利要求1所述的多缸柱塞式压缩机，其特征在于，所述机座被配置为包括：

具有至少两个连接点的曲轴，其通过相配合的轴承设置在底座上；

与各连接点相配合的连杆；

设置在底座一侧，并与曲轴传动连接的减速电机；

设置在底座上端的缸套，其上设置有与各连杆相配合的滑动活塞；

其中，所述底座内部的纵向空间上具有与各连接点相配合的型腔，以构成供气缸、滑动活塞往复运动的第一区间；

各滑动活塞与各连杆分别通过相配合的销实现连接。

3.如权利要求1所述的多缸柱塞式压缩机，其特征在于，各气缸组件被配置为包括：

气缸，其内通过焊接设置的波纹管组件；

通过第三螺栓设置在波纹管组件上的活塞组件；

其中，气缸内设置有供活塞组件往复运动的第二区间，且各第二区间通过相配合的缸盖组件实现密封。

4.如权利要求3所述的多缸柱塞式压缩机，其特征在于，各波纹管组件被配置为包括：

通过第四螺栓与各气缸连接的第一法兰；

设置在第二区间内，并与活塞组件连接的T形轴；

设置在T形轴延伸端外部的波纹管；

与T形轴相配合的第二法兰；

其中，所述第一法兰、T形轴、波纹管通过焊接连接成一体；

所述波纹管内设置有可供第一法兰伸入的固定槽，其内设置有对第一法兰、第二法兰进行支撑限定的限位块。

5.如权利要求3所述的多缸柱塞式压缩机，其特征在于，各活塞组件被配置为均包括与气缸相配合的活塞；

其中，所述活塞与气缸被配置为同轴，且活塞与第三区间侧壁之间的间隙小于0.01mm，且活塞与第三区间的侧壁之间不接触；

所述气缸下端设置有多个进气孔。

6.如权利要求1所述的多缸柱塞式压缩机，其特征在于，所述集气罩被配置为包括：

设置在气缸组件上方的集气筒，其上设置有封装用的上盖；

设置集气筒内的排气管道，其伸出集气筒一端通过第三法兰与外部设备连接；

其中，所述排气管道通过相配合的管路与缸盖上的单向排气阀连通，所述第一单向进气阀被配置为与集气筒连通。

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