CN206617291U - 双缸式气体增压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械技术领域。双缸式气体增压装置，包括一活塞式压缩机机体，活塞式压缩机机体包括一电机和活塞缸，电机的动力输出轴通过将旋转运动转化为直线往复运动的传动机构驱动连接活塞缸内的活塞，活塞缸设有两个，分别为第一活塞缸和第二活塞缸；传动机构设有两个驱动部件，分别为第一驱动部件、第二驱动部件；第一活塞缸和第二活塞缸位于动力输出轴的同侧；第一驱动部件驱动连接第一活塞缸内的活塞；第二驱动部件驱动连接第二活塞缸内的活塞；第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。本实用新型通过两个活塞缸设置在动力输出轴的同侧；便于实现结构的紧凑性，本实用新型通过设有两个活塞缸，便于提高增压效率。

Description

双缸式气体增压装置

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及气体增压装置。

背景技术

随着工业技术的发展，配置高压气瓶的设备越来越多，如氢燃料电池汽车、无人机、备用电源供氢系统，消防员背包式压缩空气供氧系统，航天动力领域氮气或氦气挤压气源系统等。为了提高气体储存结构效率，节省贮存空间，需要尽量提高气瓶工作压力，为此，必须配备气体增压设备，如气动增压泵、电动增压泵等。

气动增压泵需要额外配置气瓶组或空压机等驱动气源，系统复杂，结构庞大，不便于搬运、携带。而目前普遍的电动增压泵(比如活塞式压缩机)，单纯设有一个活塞缸，增压效率不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供双缸式气体增压装置，以解决上述至少一个技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

双缸式气体增压装置，包括一活塞式压缩机机体，所述活塞式压缩机机体包括一电机和活塞缸，所述电机的动力输出轴通过将旋转运动转化为直线往复运动的传动机构驱动连接活塞缸内的活塞，其特征在于：所述活塞缸设有两个，分别为第一活塞缸和第二活塞缸；

所述传动机构设有两个驱动部件，分别为第一驱动部件、第二驱动部件；

所述第一活塞缸和第二活塞缸位于所述动力输出轴的同侧；

所述第一驱动部件驱动连接第一活塞缸内的活塞；

所述第二驱动部件驱动连接第二活塞缸内的活塞；

第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。

本实用新型通过两个活塞缸设置在动力输出轴的同侧；便于实现结构的紧凑性，本实用新型通过设有两个活塞缸，便于提高增压效率。相对于单个活塞缸在活塞往复运动的增压，工作效率提高了2倍。两个活塞缸可并联或串联使用，实现不同的增压需求。本实用新型无需额外的驱动气源，本实用新型结构简单，便于运输，解决了传统电动增压泵结构复杂的问题。本实用新型可用于氢气(H₂)、氮气(N₂)、氦气(He)、空气等气体的增压。对于本领域技术人员，将旋转运动转化为直线往复运动的传动机构是可以知晓如何实现的。传动机构可以选取为曲柄连杆机构。第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。即为第一驱动部件与所述第二驱动部件驱动活塞的运动方向相反。

所述活塞缸内设有一用于容置待增压气体的封闭腔室，且所述封闭腔室位于活塞往复运动方向上远离动力输出轴的一侧；

所述活塞缸远离所述动力输出轴侧设有一进气阀、一排气阀，所述进气阀与所述排气阀均与所述封闭腔室导通。

进气阀的作用是将低压气体引入活塞缸内，而排气阀的作用是将高压气体从活塞缸内排出。当活塞缸的活塞从上止点向下止点移动时，进气阀打开，气体被吸入；当活塞缸的活塞从下止点向上止点移动时，活塞缸内被吸入的气体被压缩，压力增加，当气体的压力达到一定时，排气阀打开，高压气体排出。

第一活塞缸的活塞处于上止点时，第二活塞缸的活塞处于下止点；第一活塞缸的活塞处于下止点时，第二活塞缸的活塞处于上止点。便于实现一个活塞缸处于进气状态下，另一个活塞缸处于排气状态。提高了工作效率。

两个活塞缸并排设置在支架上，且两个活塞缸均通过螺栓与支架可拆卸连接；

所述电机也通过螺栓安装在所述支架上。

便于实现部件的可拆卸连接。

所述传动机构包括一转轴，所述电机的动力输出轴连接一减速器，所述减速器的动力输出轴通过一联轴器连接所述转轴；

所述第一驱动部件包括一安装在所述转轴上的第一偏心轮、与所述第一偏心轮相连的第一连杆组件，所述第一连杆组件与所述第一活塞缸内的活塞相连；

所述第二驱动部件包括一安装在所述转轴上的第二偏心轮、与所述第二偏心轮相连的第二连杆组件，所述第二连杆组件与所述第二活塞缸内的活塞相连；

所述第一偏心轮与所述第二偏心轮的偏心方向呈180°夹角。

便于通过第一偏心轮与第二偏心轮的偏心方向呈180°夹角，进而实现第一连杆组件驱动第一活塞缸内的活塞上移时，第二连杆组件驱动第二活塞缸内的活塞下移，实现第一活塞缸与第二活塞缸交替进行吸气与排气。本实用新型通过转轴与偏心轮构成曲轴，有别于双曲拐结构，该结构适合微型及小型压缩机结构，有利于曲轴的加工及连杆组件的安装。

所述转轴的外壁上套设有至少两个滚动轴承，所述滚动轴承的外圈固定在支架上。

便于实现转轴的固定。

所述滚动轴承设有三个，分别为第一滚动轴承、第二滚动轴承、第三滚动轴承；

在转轴的中心轴线方向上，所述转轴上依次设有第一滚动轴承、第一偏心轮、第二滚动轴承、第二偏心轮，第三滚动轴承。

通过设有三个滚动轴承使得转轴受力均匀，确保整体结构的紧凑性。

所述活塞缸的外壁上设有至少三个相互平行的散热片，相邻散热片的间距不大于1cm；

所述支架上固定有一风机，所述风机的吹风方向朝向所述活塞缸。

便于实现活塞缸的散热。气体被压缩产生的热量通过散热片以及由风机提供的强制对流带走热量。有效降低了被增压气体的温度，有利于气体的增压。

两个活塞缸并联或串联。

所述第一活塞缸的进气阀的进口端与一进气管路导通；

所述第一活塞缸的排气阀的出口端与所述第二活塞缸的进气阀的进口端通过管路导通；

所述第二活塞缸的排气阀的出口端与一出气管路导通。

进而实现两个活塞缸的串联。

两个活塞缸分别为第一活塞缸、第二活塞缸，所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的进气阀的进口端均与一进气管路导通；

所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的排气阀的出口端均与一出气管路导通。

进而实现两个活塞缸的并联。

所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的排气阀的出口端通过所述出气管路与一高压气瓶导通。

便于将第一活塞缸与第二活塞缸增压的气体充入高压气瓶。

作为一种优选方案，所述封闭腔室位于活塞缸内的活塞的一侧。通过活塞缸内活塞的往复运动进行实现封闭腔室空间大小的调整。

作为另一种优选方案，以与第一连杆组件相连的活塞为第一活塞，第一活塞缸内还设有另一活塞，以另一活塞为第二活塞；

所述封闭腔室是由第二活塞与第一活塞缸的内壁围成；

所述第一活塞与所述第二活塞相抵，所述第一活塞的横截面面积大于第二活塞的横截面面积；

所述第一活塞的横截面所处的平面为垂直于所述第一活塞的中心轴线的平面。

第一活塞的往复运动进而实现第二活塞的驱动。本实用新型通过第一活塞与第二活塞相抵，防止了转轴运动导致的第二活塞偏心的问题。第二活塞的运动始终为轴向。当转轴驱动第一活塞由下止点向上止点运动时，第一活塞机械推动第二活塞去压缩气体到最高压力，当到达上止点时，气体压力最高(比如说有30MPa)，排气阀打开，气体排出。这时密封腔室内的气压就降低了(比如降到了10MPa)，这时进气阀与排气阀都是关闭的，第一活塞由上止点被机械拉着向下止点运动，第二活塞与第一活塞由于机械断开，并不被拉着向下运动，而是靠密封腔室内的气压(10MPa气压)向下推动当推动到接近下止点时，密封腔室体积变大，10MPa的气继续降低(比如降低到2MPa),此时吸气阀打开，气体进入密封腔室内。重复之前的动作。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图2为本实用新型的部分结构示意图；

图3为本实用新型采用图1结构的另一视角下的结构示意图；

图4为本实用新型转轴与活塞缸内活塞传动处的部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参见图1、图2、图3、图4，双缸式气体增压装置包括电机1、减速器2、联轴器3、支架4、活塞缸5、散热片6、进气阀7、螺栓8、风机9、泄气口10、第一连杆组件11、转轴12、滚动轴承13。

双缸式气体增压装置，包括一活塞式压缩机机体，活塞式压缩机机体包括一电机1和活塞缸5，电机1的动力输出轴通过将旋转运动转化为直线往复运动的传动机构驱动连接活塞缸5内的活塞，活塞缸5内设有一用于容置待增压气体的封闭腔室，活塞缸5远离动力输出轴侧设有一进气阀7、一排气阀，进气阀7与排气阀均与封闭腔室导通；活塞缸5设有两个，分别为第一活塞缸和第二活塞缸；传动机构设有两个驱动部件，分别为第一驱动部件、第二驱动部件；第一活塞缸和第二活塞缸位于动力输出轴的同侧；第一驱动部件驱动连接第一活塞缸内的活塞；第二驱动部件驱动连接第二活塞缸内的活塞；第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。本实用新型通过两个活塞缸5设置在动力输出轴的同侧；便于实现结构的紧凑性，本实用新型通过设有两个活塞缸5，便于提高增压效率。相对于单个活塞缸5在活塞往复运动的增压，工作效率提高了2倍。两个活塞缸5可并联或串联使用，实现不同的增压需求。本实用新型无需额外的驱动气源，本实用新型结构简单，便于运输，解决了传统电动增压泵结构复杂的问题。本实用新型可用于氢气(H₂)、氮气(N₂)、氦气(He)、空气等气体的增压。对于本领域技术人员，将旋转运动转化为直线往复运动的传动机构是可以知晓如何实现的。传动机构可以选取为曲柄连杆机构。第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。即为第一驱动部件与第二驱动部件驱动活塞的运动方向相反。

进气阀7的作用是将低压气体引入活塞缸5内，而排气阀的作用是将高压气体从活塞缸5内排出。当活塞缸5的活塞从上止点向下止点移动时，进气阀7打开，气体被吸入；当活塞缸5的活塞从下止点向上止点移动时，活塞缸5内被吸入的气体被压缩，压力增加，当气体的压力达到一定时，排气阀打开，高压气体排出。

第一活塞缸的活塞处于上止点时，第二活塞缸的活塞处于下止点；第一活塞缸的活塞处于下止点时，第二活塞缸的活塞处于上止点。便于实现一个活塞缸5处于进气状态下，另一个活塞缸5处于排气状态。提高了工作效率。

两个活塞缸5并排设置在支架4上，且两个活塞缸5均通过螺栓与支架4可拆卸连接；电机1也通过螺栓安装在支架4上。便于实现部件的可拆卸连接。

传动机构包括一转轴12，电机1的动力输出轴连接一减速器2，减速器2的动力输出轴通过一联轴器3连接转轴12；第一驱动部件包括一安装在转轴12上的第一偏心轮、与第一偏心轮相连的第一连杆组件11，第一连杆组件11与第一活塞缸内的活塞相连；第二驱动部件包括一安装在转轴12上的第二偏心轮、与第二偏心轮相连的第二连杆组件，第二连杆组件与第二活塞缸内的活塞相连；第一偏心轮与第二偏心轮相对于转轴12的轴线呈180°夹角。便于通过第一偏心轮与第二偏心轮相对于转轴12的轴线呈180°夹角，进而实现第一连杆组件11驱动第一活塞缸内的活塞上移时，第二连杆组件驱动第二活塞缸内的活塞下移，实现第一活塞缸与第二活塞缸交替进行吸气与排气。

传动机构也可以选取曲轴与连杆组件。进而实现活塞的往复运动。

作为一种优选方案，第一连杆组件11包括一曲柄，曲柄包括一环状体，环状体的内壁设有滚珠；第一偏心轮的外壁上设有一用于嵌设滚珠的凹槽。以凹槽作为滚珠的滑槽，进而实现，第一偏心轮运动时，由于滚珠嵌设在凹槽内，进而实现偏心轮驱动曲柄的往复运动。或者，第一连杆组件11包括一曲柄，曲柄包括一环状体，环状体的内壁与一轴承的外壁固定相连，轴承的内壁与偏心轮相连。

转轴12的外壁上套设有至少两个滚动轴承13，滚动轴承13的外圈固定在支架4上。便于实现转轴12的固定。

滚动轴承13设有三个，分别为第一滚动轴承、第二滚动轴承、第三滚动轴承；在转轴的中心轴线方向上，转轴上依次设有第一滚动轴承、第一偏心轮、第二滚动轴承、第二偏心轮，第三滚动轴承。通过设有三个滚动轴承使得转轴12受力均匀，确保整体结构的紧凑性。

活塞缸5的外壁上设有至少三个相互平行的散热片6，相邻散热片6的间距不大于1cm；支架4上固定有一风机9，风机9的吹风方向朝向活塞缸5。便于实现活塞缸5的散热。气体被压缩产生的热量通过散热片6以及由风机9提供的强制对流带走热量。有效降低了被增压气体的温度，有利于气体的增压。风机包括一进风口，风机的进风口设有一纱布制成的滤网。通过滤网实现滤灰的效果，防止灰尘吹向活塞缸。风机的出风口设有一导流罩，风机吹出的气流经导流罩后朝向活塞缸。导流罩上设有至少十个用于输送活塞缸降温用冷却气体的导流孔，导流孔的内径沿着导流方向递减，相邻导流孔的间距不大于2cm。通孔控制导流孔的内径渐变，进而实现输送的导流气体自降温的效果。易于对活塞缸的降温处理，采用这种结构输送的气体温度会比传统的结构降低2～3℃。或者，风机包括叶片，叶片上设有至少三个通孔，通孔的内径沿着风机的导流方向依次递减。实现输送气体的自降温，采用这种结构输送的气体温度会比传统的结构降低2～3℃。

两个活塞缸5并联或串联。

第一活塞缸的进气阀7的进口端与一进气管路导通；第一活塞缸的排气阀的出口端与第二活塞缸的进气阀7的进口端通过管路导通；第二活塞缸的排气阀的出口端与一出气管路导通。进而实现两个活塞缸5的串联。

两个活塞缸5分别为第一活塞缸、第二活塞缸，第一活塞缸与第二活塞缸的进气阀7的进口端均与一进气管路导通；第一活塞缸与第二活塞缸的排气阀的出口端均与一出气管路导通。进而实现两个活塞缸5的并联。

第一活塞缸与第二活塞缸的排气阀的出口端通过出气管路与一高压气瓶导通。便于将第一活塞缸与第二活塞缸增压的气体充入高压气瓶。

连杆组件与活塞的联动，可以选取下述方式：

连杆组件与活塞的传动可以选取传统的曲柄滑块机构，曲柄滑块机构的滑块作为活塞。就可以实现旋转运动转化为直线往复运动。活塞作为密封腔室压缩用的活塞。封闭腔室位于活塞缸5内的活塞的一侧。通过活塞缸5内活塞的往复运动进行实现封闭腔室空间大小的调整。

活塞缸5内还设有一用于容置从活塞缸的缸壁与活塞之间泄漏气体的密闭空间；密封腔室与密闭空间分别位于活塞往复运动方向上的两侧；活塞缸上还设有一用于排出泄漏气体的泄气口，泄气口与密闭空间导通。实现泄漏气体的排出。

也可以，参见图4，第一连杆组件的一端与第一偏心轮相连，第一连杆组件的另一端与第一活塞缸内的活塞相连。以与第一连杆组件相连的活塞为第一活塞17，第一活塞缸内还设有另一活塞，以另一活塞为第二活塞18。第一活塞17的往复运动进而实现第二活塞18的驱动。第一连杆组件包括一曲柄，曲柄的一端与第一偏心轮传动连接，曲柄的另一端通过一连接轴与第一活塞17传动连接，第一活塞17与第二活塞18相抵。本实用新型通过第一活塞17与第二活塞18相抵，防止了转轴运动导致的第二活塞18偏心的问题。第二活塞18的运动始终为轴向。第二活塞18为用于压缩密封腔室19的活塞，第二活塞18包括一用于压缩密封腔室19的压缩面，还包括一用于接触第一活塞17的接触面。进气阀与排气阀均是一止回阀。进气阀处为上游。排气阀处为下游。当转轴由下止点向上止点运动时，第一活塞17机械推动第二活塞18去压缩气体到最高压力，当到达上止点时，气体压力最高(比如说有30MPa)，排气阀打开，气体进入下游。这时密封腔室19内的气压就降低了(比如降到了10MPa)，这时进气阀与排气阀都是关闭的，第一活塞17由上止点被机械拉着向下止点运动，第二活塞18与第一活塞17由于机械断开，并不被拉着向下运动，而是靠第二活塞18的压缩面的10MPa气压向下推动当推动到接近下止点时，密封腔室19体积变大，10MPa的气继续降低(比如降低到2MPa),此时吸气阀打开，上游气体进入密封腔室内。重复之前的动作。第二活塞18的一侧设有密封腔室，第二活塞的另一侧设有一密闭空间。活塞缸上设有一泄气口10，泄气口10与密闭空间导通。从第二活塞及活塞缸壁之间泄露的气体通过泄气口进行集中排放。使得本专利更加适合易燃、易爆等危险气体的增压。密闭空间和密封腔室分别位于活塞往复运动方向上的两侧。以第一活塞的运动方向为前后，前方为远离动力输出轴侧，后方为靠近动力输出轴侧；当电机驱动第一活塞向前运动时，第一活塞推动第二活塞向前运动；当电机驱动第一活塞向后运动时，密闭空间内的气压低于密封腔室内的气压，第二活塞在两侧压差的作用力下，驱动第二活塞向第一活塞运动。

上止点，指的是活塞顶离转轴中心最大距离时的位置。下止点，指的是活塞顶离转轴中心最小距离时的位置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.双缸式气体增压装置，包括一活塞式压缩机机体，所述活塞式压缩机机体包括一电机和活塞缸，所述电机的动力输出轴通过将旋转运动转化为直线往复运动的传动机构驱动连接活塞缸内的活塞，其特征在于：所述活塞缸设有两个，分别为第一活塞缸和第二活塞缸；

所述传动机构设有两个驱动部件，分别为第一驱动部件、第二驱动部件；

所述第一活塞缸和第二活塞缸位于所述动力输出轴的同侧；

所述第一驱动部件驱动连接第一活塞缸内的活塞；

所述第二驱动部件驱动连接第二活塞缸内的活塞；

第一驱动部件、第二驱动部件的拉伸状态相反。

2.根据权利要求1所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，两个活塞缸并排设置在支架上，且两个活塞缸均通过螺栓与支架可拆卸连接；

所述电机也通过螺栓安装在所述支架上。

3.根据权利要求1所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述传动机构包括一转轴，所述电机的动力输出轴连接一减速器，所述减速器的动力输出轴通过一联轴器连接所述转轴；

所述第一驱动部件包括一安装在所述转轴上的第一偏心轮、与所述第一偏心轮相连的第一连杆组件，所述第一连杆组件与所述第一活塞缸内的活塞相连；

所述第二驱动部件包括一安装在所述转轴上的第二偏心轮、与所述第二偏心轮相连的第二连杆组件，所述第二连杆组件与所述第二活塞缸内的活塞相连；

所述第一偏心轮与所述第二偏心轮的偏心方向呈180°夹角。

4.根据权利要求3所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述转轴的外壁上套设有至少两个滚动轴承，所述滚动轴承的外圈固定在支架上。

5.根据权利要求4所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述滚动轴承设有三个，分别为第一滚动轴承、第二滚动轴承、第三滚动轴承；

在转轴的中心轴线方向上，所述转轴上依次设有第一滚动轴承、第一偏心轮、第二滚动轴承、第二偏心轮，第三滚动轴承。

6.根据权利要求2所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述活塞缸的外壁上设有至少三个相互平行的散热片，相邻散热片的间距不大于1cm；

所述支架上固定有一风机，所述风机的吹风方向朝向所述活塞缸。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，两个活塞缸并联或串联；

所述活塞缸内设有一用于容置待增压气体的封闭腔室，且所述封闭腔室位于活塞往复运动方向上远离动力输出轴的一侧；所述活塞缸远离所述动力输出轴侧设有一进气阀、一排气阀，所述进气阀与所述排气阀均与所述封闭腔室导通。

8.根据权利要求7所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述第一活塞缸的进气阀的进口端与一进气管路导通；

所述第一活塞缸的排气阀的出口端与所述第二活塞缸的进气阀的进口端通过管路导通；

所述第二活塞缸的排气阀的出口端与一出气管路导通。

9.根据权利要求7所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的进气阀的进口端均与一进气管路导通；

所述第一活塞缸与所述第二活塞缸的排气阀的出口端均与一出气管路导通。

10.根据权利要求3所述的双缸式气体增压装置，其特征在于，所述活塞缸内设有一用于容置待增压气体的封闭腔室，且所述封闭腔室位于活塞往复运动方向上远离动力输出轴的一侧；所述活塞缸远离所述动力输出轴侧设有一进气阀、一排气阀，所述进气阀与所述排气阀均与所述封闭腔室导通；

以与第一连杆组件相连的活塞为第一活塞，第一活塞缸内还设有另一活塞，以另一活塞为第二活塞；

所述封闭腔室是由第二活塞与第一活塞缸的内壁围成；

所述第一活塞与所述第二活塞相抵，所述第一活塞的横截面面积大于第二活塞的横截面面积；

所述第一活塞的横截面所处的平面为垂直于所述第一活塞的中心轴线的平面。