專利名稱：同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)及氣體增壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力儀表校驗(yàn)行業(yè)，涉及壓力校驗(yàn)儀器配套使用的氣體造壓設(shè)備，特別涉及多級(jí)增壓的機(jī)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
在壓力儀表校驗(yàn)行業(yè)中，一般采用氣體造壓泵，用于壓力計(jì)量器具的檢定工作造壓設(shè)備。氣體造壓設(shè)備是壓力儀表校驗(yàn)行業(yè)常用產(chǎn)品，氣體泵利用空氣壓縮產(chǎn)生所需要的壓力，不會(huì)產(chǎn)生液體造壓帶來對(duì)環(huán)境和被檢儀表的污染?，F(xiàn)有的氣體泵基本采用氣體單次壓縮來產(chǎn)生壓力，受壓縮比的影響只能達(dá)到很低的壓力。另一方面，受操作力的限制，氣體造壓效率也很低，直接影響壓力儀表校驗(yàn)的效率。隨著科技的發(fā)展，工業(yè)壓力設(shè)備的耐壓能力增強(qiáng)，與其配套的壓力監(jiān)測(cè)儀表的壓力值也在不斷地提高，而原來校驗(yàn)用氣泵造壓能力(壓力值和效率)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種簡(jiǎn)便、可靠、高效的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，并提供一種高效氣體增壓方法。本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，包括:一級(jí)氣缸(14)及置于其中的一級(jí)活塞(13)和活塞連桿(12)，二級(jí)增壓氣缸(03)及置于其中的二級(jí)活塞(04)和第二隨動(dòng)單向閥，和用于與壓力儀表連接的連接件01;其中:一級(jí)氣缸(14)和二級(jí)增壓氣缸(03)對(duì)接且氣路連通，一級(jí)活塞(13)的活塞連桿(12)與隨動(dòng)單向閥(05)同軸且在各自尾部固定連接，隨動(dòng)單向閥(05 )鎖定在二級(jí)活塞(04)內(nèi)且有單向向二級(jí)增壓氣缸(03 )排氣的通道，連接件(01)與二級(jí)增壓氣缸(03)氣路連通。所述同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，在一級(jí)氣缸(14)與二級(jí)增壓氣缸(03)連接端的缸底壁，穿過活塞連桿(12)安裝有第一隨動(dòng)單向閥(11)，第一隨動(dòng)單向閥(11)設(shè)有單向從一級(jí)氣缸(14)中向二級(jí)增壓氣缸(03)排氣的通道。所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，一級(jí)活塞(13)與一級(jí)氣缸(14)側(cè)邊和缸底壁間之間形成一級(jí)壓縮腔(31)，二級(jí)活塞(04)的前端面與二級(jí)增壓氣缸(03)的側(cè)壁和端壁之間形成二級(jí)壓縮腔(33)，二級(jí)活塞(04)與二級(jí)增壓氣缸(03)的側(cè)壁和一級(jí)氣缸(14)的缸底壁之間形成過渡腔(32)。一級(jí)壓縮腔(31)與外界進(jìn)氣口連通，且在該連通外界進(jìn)氣口的通道上裝設(shè)一控制單向進(jìn)氣的進(jìn)氣單向閥(08)。連接件(01)與二級(jí)壓縮腔(33)連通，且在該連通的氣路通道上裝設(shè)一控制單向排氣的排氣單向閥(02)。第二隨動(dòng)單向閥(05)與第一隨動(dòng)單向閥(11)反向，所述第二隨動(dòng)單向閥(05)引導(dǎo)氣體從過渡腔(32)進(jìn)入二級(jí)壓縮腔(33)，所述第一隨動(dòng)單向閥(11)引導(dǎo)氣體從一級(jí)壓縮腔(31)排入過渡腔(32 )。
以上所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，第一隨動(dòng)單向閥(11)包括單向閥基體、O型密封圈、組合密封件和螺紋壓環(huán)，其中:所述單向閥基體為環(huán)帽形式，分為基部、連接基部的沿部和螺接部，基部和沿部連接處呈外錐面，錐面上設(shè)半圓的凹槽；組合密封件由彈性密封圈和耐磨外密封環(huán)組成，外密封環(huán)分為厚底部和薄頸部，彈性密封圈套裝在薄頸部；組合密封件裝在單向閥基體內(nèi)基部和沿部組成的槽內(nèi)，且外密封環(huán)緊抵基部；螺紋壓環(huán)從單向閥基體的螺接部旋入基體內(nèi)，螺紋壓環(huán)和彈性密封圈接觸，通過螺接壓緊組合密封件；0型密封圈套入單向閥基體前端所設(shè)的凹槽內(nèi)。且，在第一隨動(dòng)單向閥(11)中，一級(jí)氣缸(14)缸底壁設(shè)向缸體縮口的槽孔(21)，其形狀與第一隨動(dòng)單向閥(11)的外型相同，尺寸略大于第一隨動(dòng)單向閥(11)的外圍尺寸，該槽孔(21)縮口端的內(nèi)壁為與單向閥基體(23)前端外錐面相配合的錐配合面，且在槽孔
(21)另一端內(nèi)壁上設(shè)限位機(jī)構(gòu)(27)。以上所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，所述第二隨動(dòng)單向閥(05)包括本體和O型圈，本體分錐段和柱段，錐段最大直徑大于柱段直徑，錐段的錐面上有環(huán)形凹槽，O型圈套入該凹槽內(nèi)，柱段外套有一螺紋壓緊環(huán)，螺紋壓緊環(huán)的前端面與錐段后端面邊沿配合，螺紋壓緊環(huán)內(nèi)部圓孔直徑大于柱段直徑且螺紋壓緊環(huán)前端面開有徑向槽；二級(jí)活塞前端面開口，從開口向內(nèi)延伸設(shè)與本體錐段外錐面配合的內(nèi)錐面，且該內(nèi)錐面與外錐面之間有間隙，二級(jí)活塞后段與螺紋壓緊環(huán)螺接旋緊；第二隨動(dòng)單向閥(05)位于二級(jí)活塞(04)的內(nèi)錐面和螺紋壓緊環(huán)之間，且與配合面間均留有間隙，軸向上，第二隨動(dòng)單向閥(05)錐段前端與二級(jí)活塞(04)的前端開口間留有移動(dòng)距離。本發(fā)明提供的一種氣體增壓方法，使用前述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，包括以下步驟:控制活塞連桿(12)向一級(jí)氣缸(14)吸氣方向運(yùn)動(dòng)，使第一隨動(dòng)單向閥(11)關(guān)閉，進(jìn)氣單向閥(08)打開從外界吸入空氣進(jìn)入一級(jí)壓縮腔(31)，同時(shí)第二隨動(dòng)單向閥(05)打開使過渡腔(32)內(nèi)氣體進(jìn)入二 級(jí)壓縮腔(33)；控制活塞連桿(12 )向二級(jí)增壓氣缸(03 )排氣方向運(yùn)動(dòng)，使進(jìn)氣單向閥(08 )關(guān)閉，第一隨動(dòng)單向閥(11)開啟從一級(jí)壓縮腔(31)向過渡腔(32)排增壓氣體，同時(shí)第二隨動(dòng)單向閥(05)關(guān)閉，排氣單向閥(02)開啟，二級(jí)壓縮腔(33)內(nèi)被壓縮的高壓氣體從連接件(01)被排出。采用以上方案，本發(fā)明提供了可靠的氣體增壓機(jī)構(gòu)，合理分配壓縮比，采用兩級(jí)造壓方式，結(jié)構(gòu)上利用隨動(dòng)單向閥結(jié)構(gòu)，在同一方向運(yùn)動(dòng)的軸向零件，一次操作完成一級(jí)壓縮氣體，儲(chǔ)存到高壓氣缸的過渡腔體里，同時(shí)把高壓腔體內(nèi)帶壓氣體再次壓縮，提供給使用系統(tǒng)，在相同的氣體壓縮效率下，利用相同的操作力，其最高壓力可以比原來單級(jí)造壓泵提高5飛倍，如果取相同的造壓操作力，其造壓效率可以提高相同的倍數(shù)；采用活塞密封方式和隨動(dòng)單向閥等部件可以集成在同一軸上，同軸同向運(yùn)動(dòng)，力在一個(gè)軸向方向上施加，不需要特殊的變力機(jī)構(gòu)，受力均衡，傳遞可靠，因此本發(fā)明可靠性極高；機(jī)構(gòu)整體體積較小，一、二級(jí)氣泵間無需管路連接；更增加了整體機(jī)構(gòu)的可靠性和可控性；機(jī)構(gòu)整體集成度高，使用零件較少，整體機(jī)構(gòu)的制造成本也很低，裝配時(shí)無需精密的公差保證，裝配成本較低，相對(duì)應(yīng)的裝配效率高；因此同軸同向氣體增壓機(jī)構(gòu)是簡(jiǎn)便、可靠、高效的增壓機(jī)構(gòu)，是氣體增壓機(jī)構(gòu)的全新模式，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，每次加壓可以完成一級(jí)造壓氣缸向二級(jí)氣缸補(bǔ)充帶壓氣體，同時(shí)輸出高壓氣體的任務(wù)，提高氣體造壓效率，降低操作力，為壓力儀表校驗(yàn)行業(yè)迫切需要的產(chǎn)品。


圖1為本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖(向進(jìn)氣方向運(yùn)動(dòng))圖2為本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖(向排氣方向運(yùn)動(dòng))圖3為本發(fā)明中第一隨動(dòng)單向閥結(jié)構(gòu)及其與一級(jí)氣缸缸底壁的配合關(guān)系圖；圖4為本發(fā)明中二級(jí)活塞、第二隨動(dòng)單向閥結(jié)構(gòu)及其與二級(jí)增壓氣缸內(nèi)壁配合關(guān)系圖。圖中主要部件標(biāo)號(hào)為:01.氣體輸出連接件；02.單向閥；03.二級(jí)增壓氣缸；04.二級(jí)活塞；05.隨動(dòng)單向閥；06.螺紋壓緊環(huán)；07密封圈；08.單向閥；09.密封圈；10.孔用彈簧卡簧；11.隨動(dòng)單向閥；12.活塞連桿13.—級(jí)活塞；14.一級(jí)氣缸；31.—級(jí)壓縮腔體；32.過渡腔體；33.二級(jí)壓縮腔體。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在常規(guī)一級(jí)造壓氣泵的基礎(chǔ)上，同軸同向增加一級(jí)活塞、隨動(dòng)單向閥，利用活塞運(yùn)動(dòng)前后腔體變化，進(jìn)行氣體儲(chǔ)存、交換，使一次壓縮比調(diào)整為兩級(jí)壓縮比，從而使氣體壓縮達(dá)到更高的壓力范圍，提高了氣體壓縮效率，降低了壓縮所需的力，適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)
展理念。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，參見圖1和圖2所示，包括:一級(jí)氣缸14及置于其中的一級(jí)活塞13和活塞連桿12 ；二級(jí)增壓氣缸03及置于其中的二級(jí)活塞04 ;和用于與壓力儀表連接的連接件OI。這里:一級(jí)氣缸14和二級(jí)增壓氣缸03以法蘭盤方式對(duì)接，由螺栓緊固，中心由二級(jí)增壓氣缸03凸圓環(huán)和一級(jí)氣缸14凹圓環(huán)配合，凹圓環(huán)的端面開設(shè)環(huán)形槽，內(nèi)放密封圈09，由凸圓環(huán)的端面壓緊后形成密封整體并保證兩氣缸同軸連通；一級(jí)活塞13的活塞連桿12尾部與一隨動(dòng)單向閥05的尾部固定在一起，二級(jí)活塞04通過螺紋壓緊環(huán)06螺紋連接把固定在連桿12上的隨動(dòng)單向閥05鎖定在二級(jí)活塞04內(nèi)部給定的范圍內(nèi)，通過移動(dòng)連桿12帶動(dòng)隨動(dòng)單向閥05并進(jìn)而把力傳遞給二級(jí)增壓活塞04，使二級(jí)活塞04可以在二級(jí)增壓氣缸03內(nèi)移動(dòng)；在一級(jí)氣缸14與二級(jí)增壓氣缸03連接端的缸底壁，穿過活塞連桿12安裝有第一隨動(dòng)單向閥11，第一隨動(dòng)單向閥11用于引導(dǎo)從一級(jí)氣缸14中排出氣體(反向則截?cái)嘣摎怏w);一級(jí)活塞13與一級(jí)氣缸14的側(cè)壁和缸底壁之間形成一級(jí)壓縮腔31，該一級(jí)壓縮腔31與外界進(jìn)氣口連通，且在該連通外界進(jìn)氣口的通道上裝設(shè)一控制進(jìn)氣的進(jìn)氣單向閥08 ;二級(jí)增壓氣缸03法蘭端面上設(shè)通孔作為外界進(jìn)氣口，環(huán)繞該進(jìn)氣口開設(shè)另一環(huán)形槽，其中裝入密封圈07與一級(jí)氣缸14法蘭端面形成端面密封，防止從進(jìn)氣口吸入的氣體不從兩氣缸間的法蘭接口外泄，從而保證進(jìn)氣口通過進(jìn)氣單向閥08與一級(jí)壓縮腔31連通。在二級(jí)增壓氣缸03內(nèi)套接二級(jí)活塞04，二級(jí)活塞04的前端面與二級(jí)增壓氣缸03的側(cè)壁和端壁之間形成二級(jí)壓縮腔33，二級(jí)活塞04后端與二級(jí)增壓氣缸03的側(cè)壁和一級(jí)氣缸14的缸底壁之間形成過渡腔32 ;第二隨動(dòng)單向閥05與第一隨動(dòng)單向閥11反向，用于引導(dǎo)氣體從過渡腔32進(jìn)入二級(jí)壓縮腔33 (反向則截?cái)嘣摎怏w)，而第一隨動(dòng)單向閥11則引導(dǎo)氣體從一級(jí)壓縮腔31排入過渡腔體32 (反向則截?cái)嘣摎怏w)。連接件01與二級(jí)增壓氣缸03的二級(jí)壓縮腔33連通，且在該連通通道上位于二級(jí)增壓氣缸03端壁中設(shè)用于控制排氣的排氣單向閥02。本發(fā)明中，圖3示出第一隨動(dòng)單向閥11的結(jié)構(gòu)以及其與一級(jí)氣缸14缸底壁的配合關(guān)系。該隨動(dòng)單向閥11包括單向閥基體23、O型密封圈24、組合密封件26和螺紋壓環(huán)22，其穿過一級(jí)氣缸14的活塞連桿12，裝配于一級(jí)氣缸14的缸底壁所開設(shè)的匹配的槽孔21中。其中:單向閥基體23結(jié)構(gòu)為環(huán)帽形式，分為基部、連接基部的沿部和螺接部，基部和沿部連接的前端呈外錐面，錐面上設(shè)半圓的凹槽；組合密封件由彈性密封圈和耐磨外密封環(huán)組成，外密封環(huán)分為厚底部和薄頸部，彈性密封圈套裝在薄頸部使彈性密封圈和耐磨外密封環(huán)裝配為一體；組合密封件26裝在單向閥基體23內(nèi)基部和沿部組成的槽內(nèi)，其裝配方向是耐磨外密封環(huán)緊抵基部，不能裝反；螺紋壓環(huán)22從單向閥基體23的螺接部旋入基體23內(nèi)，螺紋壓環(huán)22和彈性密封圈接觸，通過螺接壓緊組合密封件26 ；0型密封圈24套入單向閥基體23前端所設(shè)的凹槽內(nèi)。通過以上各部件裝配形成第一隨動(dòng)單向閥11結(jié)構(gòu)。使用中，該第一隨動(dòng)單向閥11需先裝配到一級(jí)氣缸14的活塞連桿12上，有活塞連桿12倒角的一端(圖3中的排氣端)，將隨動(dòng)單向閥中心孔從帶組合密封件的一端(排氣端)穿入，這樣就把隨動(dòng)單向閥11裝到活塞連桿12上；另一方面，一級(jí)氣缸14的缸底壁所開設(shè)的槽孔21形狀與第一隨動(dòng)單向閥11的外型相同，尺寸略大于第一隨動(dòng)單向閥11的外圍尺寸，且該槽孔進(jìn)氣端的內(nèi)壁設(shè)計(jì)成與單向閥基體23前端外錐面相配合的錐配合面，當(dāng)隨動(dòng)單向閥11隨活塞連桿12軸向移動(dòng)時(shí)，與一級(jí)氣缸14缸底壁的槽孔21內(nèi)壁在軸向發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)，單向閥基體23前端外錐面會(huì)相對(duì)于槽孔21的錐配合面壓緊以隔段氣體(如圖1 )，或分離以使氣體通過(如圖2)。為把隨動(dòng)單向閥11限制在的一定的位置內(nèi)移動(dòng)，在一級(jí)氣缸14缸底壁的槽孔21內(nèi)壁安裝孔用彈簧卡簧(或其它限位部件)27，當(dāng)隨動(dòng)單向閥11與活塞連桿12軸向移動(dòng)，由于組合密封件26的外密封環(huán)和活塞連桿12密封處摩擦力帶動(dòng)隨動(dòng)單向閥11在限制的范圍內(nèi)移動(dòng) ?；钊B桿12軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)隨動(dòng)單向閥11外錐面上的O型密封圈24可以和槽孔21內(nèi)壁錐配合面壓緊或分離，外密封環(huán)和活塞連桿12有力和運(yùn)動(dòng)傳遞，同時(shí)隨動(dòng)單向閥11的作用也完成了?？梢姡谝浑S動(dòng)單向閥11的作用是使一級(jí)壓縮腔31中的氣體單向進(jìn)入過渡腔32。第二隨動(dòng)單向閥05、二級(jí)活塞04的結(jié)構(gòu)以及其與二級(jí)增壓氣缸03的配合關(guān)系參見圖4。該隨動(dòng)單向閥05包括本體42和O型圈41，本體42前面一段為錐段，其前端呈外錐形傘狀結(jié)構(gòu)，錐面上有環(huán)形凹槽，O型圈41套入該凹槽內(nèi)；本體42后面一段為柱段，呈圓柱狀，且本體前端錐面最大直徑大于后端圓柱直徑，該柱段外套有一螺紋壓緊環(huán)06，螺紋壓緊環(huán)06的最前端面與本體42的錐段后端面邊沿配合；螺紋壓緊環(huán)06內(nèi)部圓孔直徑大于本體后端圓柱直徑(兩部件之間的間隙為氣體通道)且小于本體前端外錐面的最大直徑；二級(jí)活塞04前端面有開口 44，從該開口 44向內(nèi)延伸設(shè)與本體42前端外錐面配合的內(nèi)錐面43，且該內(nèi)錐面43與本體42前端外錐面之間留有間隙(作為氣體通道)，二級(jí)活塞04的后段為螺紋連接段45，螺紋壓緊環(huán)06與該螺紋連接段45螺接旋緊，并將第二隨動(dòng)單向閥05限制在二級(jí)活塞04的內(nèi)錐面43和螺紋壓緊環(huán)06之間，且與配合面間均留有間隙，軸向上，第二隨動(dòng)單向閥05的前端錐面與二級(jí)增壓活塞04的前端開口 44間留有一定的移動(dòng)距離；二級(jí)活塞04、其后端螺接的螺紋壓緊環(huán)06及其內(nèi)裝配的第二隨動(dòng)單向閥05整體緊密配合組裝于二級(jí)增壓氣缸03內(nèi)壁，且二級(jí)活塞04前端面與第二增壓氣缸內(nèi)壁面接觸處開設(shè)環(huán)形缺口，缺口內(nèi)設(shè)第二組合密封件46，該第二組合密封件46同樣由彈性密封圈和耐磨密封環(huán)組成，密封環(huán)有內(nèi)凹的環(huán)槽，在該環(huán)槽和二級(jí)活塞06前端環(huán)形開口之間套接彈性密封圈，通過該第二組合密封件46保持二級(jí)活塞04與二級(jí)增壓氣缸03之間的密封。工作中，第二隨動(dòng)單向閥05本體42后段圓柱端通過尾部螺紋連接48固定在一級(jí)氣缸14內(nèi)的活塞連桿12上，通過該活塞連桿12在軸向的前后加力運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)二級(jí)活塞04前后運(yùn)動(dòng):當(dāng)活塞連桿12向前(如圖3箭頭方向)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二隨動(dòng)單向閥05也向前運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一定距離后觸碰到二級(jí)活塞04，由于二級(jí)活塞04和二級(jí)增壓氣缸03間存在摩擦力，第二隨動(dòng)單向閥05本體42前端錐面與二級(jí)活塞04的內(nèi)錐面43配合壓緊，同時(shí)壓縮第二隨動(dòng)單向閥05前端錐面凹槽里的密封圈41，活塞連桿12的運(yùn)動(dòng)壓力等于活塞和缸體的摩擦力，這樣第二隨動(dòng)單向閥05和二級(jí)活塞04間會(huì)形成密封狀態(tài)，從進(jìn)氣端到排氣端的氣體被截?cái)啵划?dāng)活塞連桿12向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二隨動(dòng)單向閥05也向后運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一定距離后第二隨動(dòng)單向閥05本體42錐段后端端面邊沿壓迫螺紋壓緊環(huán)06的前端面，當(dāng)該向后運(yùn)動(dòng)力達(dá)到克服二級(jí)活塞04和二級(jí)增壓缸體03的摩擦力時(shí)，與螺紋壓緊環(huán)06螺接的二級(jí)活塞04隨活塞連桿12以及第二隨動(dòng)密封閥05 —起向后運(yùn)動(dòng)，這時(shí)本體42前端錐面與二級(jí)活塞04的配合內(nèi)錐面43脫開，產(chǎn)生縫隙，本體42前端錐面凹槽里的O型圈41也脫離密封錐面，同時(shí)由于第二隨動(dòng)單向閥05本體42錐段后端端面邊沿與螺紋壓緊環(huán)06的前端面為剛性觸碰且在螺紋壓緊環(huán)06前端面開有徑向槽47使氣體可以通過，這時(shí)從進(jìn)出端到排氣端的氣體連通，氣體可以從第二隨動(dòng)單向閥05和二級(jí)活塞04與螺紋壓緊環(huán)06的配合間隙處從進(jìn)氣端進(jìn)入排氣端。在此工作過程中，活塞連桿12帶動(dòng)第二隨動(dòng)單向閥05相對(duì)二級(jí)活塞04在控制的范圍內(nèi)移動(dòng)，到達(dá)限制位時(shí)把力傳遞給二級(jí)活塞04,帶動(dòng)二級(jí)活塞04 —起運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也完成了單向閥的作用?？梢姡诙S動(dòng)單向閥05的作用是使過渡腔體32中的氣體單向進(jìn)入二級(jí)壓縮腔體33。通過以上各部件裝配得到本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)。使用本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)實(shí)施氣體增壓的方式，首先參見圖1:當(dāng)一級(jí)活塞13、活塞連桿12、第一隨動(dòng)單向閥11、第二隨動(dòng)單向閥05及二級(jí)活塞04 —同向一級(jí)活塞吸氣方向運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖1中活塞連桿12上標(biāo)出的箭頭方向)，第一隨動(dòng)單向閥11在摩擦力的作用下與其配合的低壓缸體一級(jí)氣缸14底端槽孔內(nèi)壁壓緊，O形密封圈24變形，形成密封；一級(jí)活塞13繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，一級(jí)壓縮腔31繼續(xù)增大，腔內(nèi)氣體壓力降低，當(dāng)氣體壓力降低至克服進(jìn)氣單向閥08的彈簧力，進(jìn)氣單向閥8的彈簧被壓縮，外界空氣從進(jìn)氣口進(jìn)入到一級(jí)壓縮腔31內(nèi)實(shí)現(xiàn)吸氣，繼續(xù)吸氣運(yùn)動(dòng)，空氣相應(yīng)的充入一級(jí)壓縮腔31內(nèi)，直到一級(jí)活塞13運(yùn)動(dòng)停止，完成吸氣；吸氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于二級(jí)活塞04和二級(jí)增壓氣缸03缸體間存在摩擦力，二級(jí)活塞04運(yùn)動(dòng)減速，而同軸同向運(yùn)動(dòng)的第二隨動(dòng)單向閥05保持運(yùn)動(dòng)速度而和二級(jí)活塞04配合錐面脫開形成了能使氣體通過的間隙，同時(shí)隨著吸氣運(yùn)動(dòng)使過渡腔32變小，過渡腔32內(nèi)的帶壓氣體(一級(jí)活塞13上一次壓縮到過渡腔32內(nèi)的氣體)通過第二隨動(dòng)單向閥05、螺紋壓環(huán)06與二級(jí)活塞04的間隙進(jìn)入到二級(jí)壓縮腔33內(nèi)，完成一次氣體輸送；如果與壓力儀表連通的輸出連接 件01內(nèi)的氣體壓力小于二級(jí)壓縮腔33內(nèi)氣體壓力，排氣單向閥02被打開，氣體直接流入輸出連接件Ol內(nèi)；如果輸出連接件01內(nèi)氣壓大于二級(jí)壓縮腔33內(nèi)氣體壓力，則等待一級(jí)活塞13排氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣體壓縮壓力升高后通過排氣單向閥02到輸出連接件01。一級(jí)活塞13和二級(jí)活塞04由活塞連桿12帶動(dòng)，同時(shí)引起第一隨動(dòng)單向閥11和第二隨動(dòng)單向閥05運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)處于吸氣狀態(tài)，這個(gè)過程一級(jí)壓縮腔31從外界吸進(jìn)氣體，過渡腔32內(nèi)的氣體交換到二級(jí)壓縮腔33內(nèi)，完成了過渡腔32中帶壓氣體進(jìn)入二級(jí)壓縮腔33的轉(zhuǎn)換。繼續(xù)參見圖2:當(dāng)同軸同向的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)向排氣方向運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖2活塞連桿12上標(biāo)出的箭頭方向)，一級(jí)活塞13壓縮一級(jí)壓縮腔31內(nèi)的氣體，氣體壓力增大使進(jìn)氣單向閥08處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，第一隨動(dòng)單向閥11在活塞連桿12的帶動(dòng)下打開，一級(jí)壓縮腔31內(nèi)氣體被壓入過渡腔32內(nèi)，而由于活塞連桿12帶動(dòng)第二隨動(dòng)單向閥05和二級(jí)活塞04的同向運(yùn)動(dòng)，使過渡腔32體積隨著排氣系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)逐漸增大，相應(yīng)的，二級(jí)壓縮腔33體積變小，二級(jí)壓縮腔33內(nèi)氣體壓力升高；系統(tǒng)在排氣方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，第二隨動(dòng)單向閥05由于和二級(jí)活塞04錐面配合隨運(yùn)動(dòng)壓緊，同時(shí)壓緊密封面上O型圈41使第二隨動(dòng)單向閥04關(guān)閉；隨著二級(jí)壓縮腔33內(nèi)壓力升高，二級(jí)壓縮腔33里的氣體通過排氣單向閥02排出到輸出連接件01，這樣完成了排氣過程。此過程，一級(jí)壓縮腔31氣體升壓后排到過渡腔32，二級(jí)壓縮腔33內(nèi)氣體升壓后排到輸出系統(tǒng)中。通過以上吸氣和排氣過程組成了氣體增壓機(jī)構(gòu)的一次循環(huán)，利用兩個(gè)隨動(dòng)單向閥把兩級(jí)活塞的運(yùn)動(dòng)和氣路控制在同軸上完成，通過改變相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)氣體的一級(jí)吸氣、壓縮、過渡儲(chǔ)存氣、帶壓(二級(jí))吸氣、二級(jí)壓縮、排氣過程，得到所需要的高壓壓縮氣體。本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，在一個(gè)軸線上集成了活塞和氣路控制部件，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向，自動(dòng)完成氣路的控制，各部分零件可控，因此整個(gè)同軸同向運(yùn)動(dòng)的增壓機(jī)構(gòu)具有很高的可靠性，為類似需求的產(chǎn)品提供全新的可靠方式。本發(fā)明的特點(diǎn)可歸納如下:·
1.同軸系統(tǒng)安裝兩級(jí)活塞，同向運(yùn)動(dòng)，施壓操作力一次完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2.同一方向排布兩個(gè)氣缸,可以分別進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),利于后續(xù)的設(shè)備管理；3.利用隨動(dòng)單向閥，內(nèi)部的氣路控制非?？煽浚S著零件間的磨合，零件間的摩擦力也會(huì)逐漸減小；4.活塞的組合密封結(jié)構(gòu)，提高了造壓機(jī)構(gòu)和高壓機(jī)構(gòu)的耐磨性，同時(shí)有自補(bǔ)償性，延長(zhǎng)了整體機(jī)構(gòu)的使用壽命。5.利用不同直徑的活塞，合理調(diào)配其壓縮比，施加小的操作力制造高的氣體壓力或提聞氣體造壓的效率。6.因?yàn)橥S安裝活塞通過連桿集成兩個(gè)隨動(dòng)單向閥，占用較少的空間，零件體積可以做的較小，加工的復(fù)雜性也降低，節(jié)省了制作成本。7.同軸零件安裝，無需過多配合面，組裝效率高，組裝后可靠性高。
權(quán)利要求
1.同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括一級(jí)氣缸(14)及置于其中的一級(jí)活塞(13)和活塞連桿(12)，二級(jí)增壓氣缸(03)及置于其中的二級(jí)活塞(04)和第二隨動(dòng)單向閥(05)，和用于與壓力儀表連接的連接件01 ;其中 一級(jí)氣缸(14)和二級(jí)增壓氣缸(03)對(duì)接且氣路連通，一級(jí)活塞(13)的活塞連桿(12)與隨動(dòng)單向閥(05)同軸且在各自尾部固定連接，隨動(dòng)單向閥(05)鎖定在二級(jí)活塞(04)內(nèi)且有單向排氣至二級(jí)增壓氣缸(03)的通道，連接件(01)與二級(jí)增壓氣缸(03)氣路連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，在一級(jí)氣缸(14)與二級(jí)增壓氣缸(03)連接端的缸底壁，穿過活塞連桿(12)安裝有第一隨動(dòng)單向閥(11)，第一隨動(dòng)單向閥(11)設(shè)有單向從一級(jí)氣缸(14)中向二級(jí)增壓氣缸(03)排氣的通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，一級(jí)活塞(13)與一級(jí)氣缸(14)側(cè)邊和缸底壁間之間形成一級(jí)壓縮腔(31)，二級(jí)活塞(04)的前端面與二級(jí)增壓氣缸(03)的側(cè)壁和端壁之間形成二級(jí)壓縮腔(33)，二級(jí)活塞(04)與二級(jí)增壓氣缸(03)的側(cè)壁和一級(jí)氣缸(14)的缸底壁之間形成過渡腔(32)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，一級(jí)壓縮腔(31)與外界進(jìn)氣口連通，且在該連通外界進(jìn)氣口的通道上裝設(shè)一控制單向進(jìn)氣的進(jìn)氣單向閥(08)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，連接件(01)與二級(jí)壓縮腔(33)連通，且在該連通的氣路通道上裝設(shè)一控制單向排氣的排氣單向閥(02)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5任一所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，第二隨動(dòng)單向閥(05)與第一隨動(dòng)單向閥(11)反向，所述第二隨動(dòng)單向閥(05)引導(dǎo)氣體從過渡腔(32)進(jìn)入二級(jí)壓縮腔(33)，所述第一隨動(dòng)單向閥(11)引導(dǎo)氣體從一級(jí)壓縮腔(31)排入過渡腔(32)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，第一隨動(dòng)單向閥(11)包括單向閥基體、O型密封圈、組合密封件和螺紋壓環(huán)，其中 所述單向閥基體為環(huán)帽形式，分為基部、連接基部的沿部和螺接部，基部和沿部連接處呈外錐面，錐面上設(shè)半圓的凹槽； 組合密封件由彈性密封圈和耐磨外密封環(huán)組成，外密封環(huán)分為厚底部和薄頸部，彈性密封圈套裝在薄頸部；組合密封件裝在單向閥基體內(nèi)基部和沿部組成的槽內(nèi)，且外密封環(huán)緊抵基部; 螺紋壓環(huán)從單向閥基體的螺接部旋入基體內(nèi)，螺紋壓環(huán)和彈性密封圈接觸，通過螺接壓緊組合密封件； O型密封圈套入單向閥基體前端所設(shè)的凹槽內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，一級(jí)氣缸(14)缸底壁設(shè)向缸體縮口的槽孔(21)，其形狀與第一隨動(dòng)單向閥(11)的外型相同，尺寸略大于第一隨動(dòng)單向閥(11)的外圍尺寸，該槽孔(21)縮口端的內(nèi)壁為與單向閥基體(23)前端外錐面相配合的錐配合面，且在槽孔(21)另一端內(nèi)壁上設(shè)限位機(jī)構(gòu)(27)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第二隨動(dòng)單向閥(05 )包括本體和O型圈，本體分錐段和柱段，錐段最大直徑大于柱段直徑，錐段的錐面上有環(huán)形凹槽，O型圈套入該凹槽內(nèi)，柱段外套有一螺紋壓緊環(huán)，螺紋壓緊環(huán)的前端面與錐段后端面邊沿配合，螺紋壓緊環(huán)內(nèi)部圓孔直徑大于柱段直徑且螺紋壓緊環(huán)前端面開有徑向槽；二級(jí)活塞前端面開口，從開口向內(nèi)延伸設(shè)與本體錐段外錐面配合的內(nèi)錐面，且該內(nèi)錐面與外錐面之間有間隙，二級(jí)活塞后段與螺紋壓緊環(huán)螺接旋緊；第二隨動(dòng)單向閥(05)位于二級(jí)活塞(04)的內(nèi)錐面和螺紋壓緊環(huán)之間，且與配合面間均留有間隙，軸向上，第二隨動(dòng)單向閥(05)錐段前端與二級(jí)活塞(04)的前端開口間留有移動(dòng)距離。
10.一種氣體增壓方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1至9任一所述的同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)，包括以下步驟 控制活塞連桿(12)向一級(jí)氣缸(14)吸氣方向運(yùn)動(dòng)，使第一隨動(dòng)單向閥(11)關(guān)閉，進(jìn)氣單向閥(08)打開從外界吸入空氣進(jìn)入一級(jí)壓縮腔(31)，同時(shí)第二隨動(dòng)單向閥(05)打開使過渡腔(32)內(nèi)氣體進(jìn)入二級(jí)壓縮腔(33)； 控制活塞連桿(12 )向二級(jí)增壓氣缸(03 )排氣方向運(yùn)動(dòng)，使進(jìn)氣單向閥(08 )關(guān)閉，第一隨動(dòng)單向閥(11)開啟從一級(jí)壓縮腔(31)向過渡腔(32)排增壓氣體，同時(shí)第二隨動(dòng)單向閥(05)關(guān)閉，排氣單向閥(02)開啟，二級(jí)壓縮腔(33)內(nèi)被壓縮的高壓氣體從連接件(01)被排出。
全文摘要
本發(fā)明同軸同向運(yùn)動(dòng)氣體增壓機(jī)構(gòu)及氣體增壓方法，屬于氣體造壓領(lǐng)域。包括一級(jí)氣缸(14)及置于其中的一級(jí)活塞(13)和活塞連桿(12)，二級(jí)增壓氣缸(03)及置于其中的二級(jí)活塞(04)和第二隨動(dòng)單向閥(05)，和用于與壓力儀表連接的連接件01；一級(jí)氣缸和二級(jí)增壓氣缸對(duì)接且氣路連通，一級(jí)活塞的活塞連桿與隨動(dòng)單向閥同軸且在各自尾部固定連接，隨動(dòng)單向閥鎖定在二級(jí)活塞內(nèi)且有單向排氣至二級(jí)增壓氣缸的通道，連接件與二級(jí)增壓氣缸氣路連通。本發(fā)明每次加壓可以完成一級(jí)氣缸向二級(jí)增壓氣缸補(bǔ)充帶壓氣體，同時(shí)輸出高壓氣體的任務(wù)，提高氣體造壓效率，降低操作力，用做壓力儀表校驗(yàn)行業(yè)的氣體增壓機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)F04B25/02GK103256201SQ20131012028
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者姜維利 申請(qǐng)人:北京康斯特儀表科技股份有限公司