專利名稱：微型高壓壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)，特別涉及一種微型高壓壓縮機(jī)。
現(xiàn)有的高壓壓縮機(jī)包括一氣缸、氣缸內(nèi)有一活塞，活塞通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)與驅(qū)動軸相聯(lián)接，活塞可以是級差式或多級式，以使得被壓縮后的氣體進(jìn)入下一級壓縮腔壓縮，從而形成高壓氣體(文獻(xiàn)①《活塞式壓縮機(jī)》，郁永章，機(jī)械工業(yè)出版社，1981年;②《容積式壓縮機(jī)原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，陳永江，西安交通大學(xué)出版社，1985年。)。由于上述壓縮機(jī)需要通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動，因而結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)小型化。且現(xiàn)有的高壓壓縮機(jī)的氣閥為常見的環(huán)狀閥，當(dāng)閥兩邊的壓差很大時，閥的可靠性與壽命均大大下降。
本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出了一種驅(qū)動機(jī)構(gòu)為偏心軸承的高壓壓縮機(jī)，偏心軸承由主軸啟動后可以直接推動活塞作往復(fù)運(yùn)動，具有結(jié)構(gòu)緊湊、能夠?qū)崿F(xiàn)微型化的特點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種專用于微型高壓壓縮機(jī)的氣閥，具有升程可調(diào)、拆裝方便、且具有較高的壽命和可靠性的特點(diǎn)。
本發(fā)明包括一機(jī)座、機(jī)座上配置有兩個或兩個以上的缸體，缸體內(nèi)配置有活塞，所有的活塞均與機(jī)座內(nèi)的一軸承的外圈相接觸，軸承的中心和與其相配合的主軸的中心相距一段距離r。一級壓縮腔的出氣孔通過管道與二級壓縮腔的進(jìn)氣孔相連通、二級壓縮腔的排氣孔通過管道與三級壓縮腔的進(jìn)氣孔相連通，……以此類推，直到最后一級壓縮腔的排氣孔。一級活塞的回程通過配置于一級活塞與一級缸體間的彈簧的彈力來實(shí)現(xiàn)，其余級活塞的回程靠吸氣壓力推動返回。
二級以上壓縮腔的進(jìn)氣孔和排氣孔均配置有升程可調(diào)進(jìn)氣閥和升程可調(diào)排氣閥。所說的升程可調(diào)進(jìn)氣閥包括一可螺旋于缸體或缸蓋上的調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿內(nèi)通過彈簧配置有可控制進(jìn)氣孔與壓縮腔連通或關(guān)閉的閥芯;所說的升程可調(diào)排氣閥包括一可螺旋于缸體或缸蓋上的調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿內(nèi)通過彈簧配置有可控制排氣孔與壓縮腔連通或關(guān)閉的閥芯。
電機(jī)或其它原動機(jī)將輸出的扭矩傳遞給主軸，由于主軸中心線與軸承的中心線相距為r，隨著主軸的轉(zhuǎn)動，軸承的外圈便推動各級活塞作往復(fù)運(yùn)動，從而獲得氣體的壓縮-排氣-吸氣過程。


圖1是本發(fā)明的三級壓縮機(jī)的壓縮部分剖面圖。
圖2是本發(fā)明的三級壓縮機(jī)通過主軸中心O2與O1O2線垂直相剖的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是本發(fā)明的二級壓縮機(jī)的剖示圖。
圖4是本發(fā)明的四級壓縮機(jī)的剖示圖。
下面參照附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)的說明。
參照圖1、圖2，本發(fā)明的三級壓縮機(jī)包括一機(jī)座(12)，機(jī)座(12)內(nèi)配置有軸承(27)，軸承(27)內(nèi)配置有偏心主軸(32)，主軸(32)與電機(jī)(42)相聯(lián)接。軸承(27)的中心是O1、主軸(32)的中心是O2，O1、O相距為r。機(jī)座(12)上配置有氣缸缸體(2、13、33)，缸體(2、13、33)的端部分別配置有缸蓋(4、19、29)，缸體(2、13、33)內(nèi)分別配置有活塞(10、25、34)，活塞(10、25、34)上的端蓋(1、26、36)均與軸承(27)的外圈相接觸;端蓋(1、26、36)可以分別和活塞(10、25、34)為一體，也可以是彼此分開的部件并成緊配合聯(lián)接。
一級活塞(10)與缸體(2)間配置有回程彈簧(11)，缸蓋(4)后配置有蓋板(5)，蓋板(5)上開有可與一級壓縮腔相連通的進(jìn)氣孔(6)和排氣孔(7)，進(jìn)氣孔(6)和排氣孔(7)的內(nèi)端分別配置有進(jìn)氣閥片(3)和排氣閥片(9)排氣孔(7)通過管道(圖中未標(biāo)出)與二級升程可調(diào)進(jìn)氣閥(17a)相連通。
二級升程可調(diào)進(jìn)氣閥(17a)布置在缸蓋(19)上，其閥腔通過孔(18b)和二級壓縮腔相連通。進(jìn)氣閥(17a)包括一可螺旋于缸蓋(19)上的升程調(diào)節(jié)桿(17)，升程調(diào)節(jié)桿(17)的內(nèi)腔內(nèi)布置一閥芯(18)，彈簧(15)的一端固定在閥芯(18)上，另一端由彈簧壓蓋(16)支撐著。二級升程可調(diào)排氣閥(21a)布置在缸蓋(19)上，其閥腔可以與二級壓縮腔相連通。排氣閥(21a)包括一可螺旋于缸蓋(19)上的升程調(diào)節(jié)桿(21)，升程調(diào)節(jié)桿(21)的內(nèi)腔內(nèi)布置一閥芯(20)，彈簧(22)的一端頂住閥芯(20)，另一端支撐在升程調(diào)節(jié)桿(21)上。
二級升程可調(diào)排氣閥(21a)通過管道(圖中未標(biāo)出)與三級升程可調(diào)進(jìn)氣閥(28)相連通。三級升程可調(diào)進(jìn)氣閥(28)和三級升程可調(diào)排氣閥(37)分別與二級升程可調(diào)進(jìn)氣閥(17a)和二級升程可調(diào)排氣閥(21a)的結(jié)構(gòu)型式相同。
另外，圖中，螺釘(1a、24、30)分別把缸體(2、13、33)與機(jī)座(12)聯(lián)接起來;螺栓(8)聯(lián)接蓋板(5)、缸蓋(4)與缸體(2);螺釘(23)聯(lián)接缸蓋(19)與缸體(13);缸體(33)與缸蓋(29)由螺釘(31)聯(lián)接(14)、(35)分別為二級缸體(13)和三級缸體(33)與二級活塞(25)和三級活塞(34)之間的密封填料。端板(46)與電機(jī)(42)由螺釘(45)聯(lián)接;為了平衡旋轉(zhuǎn)慣性力，在主軸(32)的一端通過螺帽(38)固定一平衡塊(49);軸承(39)用來支撐主軸(32)，(47)是軸承(39)的軸承座;(40)是用來聯(lián)接主軸端蓋(48)、軸承座(47)和機(jī)座(12)的螺釘。(41)是軸承(27)、(39)的軸向擋圈，(42)是電機(jī)，(43)、(44)分別是主軸(32)、軸承(27)的中心線。
電機(jī)(42)帶動主軸(32)繞中心O2轉(zhuǎn)動時，與軸承(27)的外圈相接觸的一級活塞端蓋(1)、二級活塞端蓋(26)分別向氣缸缸蓋(4、19)移動，三級活塞端蓋(36)向脫離缸蓋(29)的方向移動，活塞(10)、缸蓋(4)、缸體(2)、舌簧閥片(3、9)組成的一級壓縮腔中的氣體以及活塞(25)、缸體(13)、閥芯(18、20)構(gòu)成的二級壓縮腔中的氣體受到壓縮;而由缸體(33)、活塞(34)、閥桿(37、28)構(gòu)成的三級壓縮腔處在充氣過程，此時的吸氣閥(28)是打開的。隨著主軸(32)的轉(zhuǎn)動，上述壓縮腔中受壓縮的氣體將逐漸被壓縮到一定壓力而排出，繼而充入新的氣體;而充入的氣體隨吸氣閥(28)的關(guān)閉而開始被壓縮，如此實(shí)現(xiàn)三級壓縮。當(dāng)活塞(10)向缸蓋(4)側(cè)運(yùn)動時，放置在活塞端蓋(1)和缸體(2)之間的彈簧(11)受到壓縮，由此產(chǎn)生的彈力便是活塞(10)向主軸中心O2移動(即回程)的推動力;由于軸承(27)的外圈與機(jī)座(12)組成的容積腔中的氣體為一級吸氣壓力，因此，當(dāng)活塞(25、34)向主軸中心O2移動時，其推動力是該級的吸入氣體壓力，即活塞(25、34)的回程可實(shí)現(xiàn)浮動。進(jìn)氣閥片(3)和排氣閥片(9)采用舌簧閥，當(dāng)氣體從蓋板(5)上的進(jìn)氣孔(6)被吸入時，進(jìn)氣閥片(3)落在缸蓋(4)上，當(dāng)氣體被壓縮時，進(jìn)氣閥片(3)落到蓋板(5)上;當(dāng)缸體(2)、活塞(10)、缸蓋(4)所圍空間中的氣體被壓縮到足以推開排氣閥片(9)時，排氣閥片(9)落在蓋板(5)上，在活塞(10)回程時，排氣閥片(9)落在缸蓋(4)上。
吸氣時，已被壓縮的有一定壓力的氣體推動閥芯(18)左移，并靠在缸蓋(19)開孔(18b)的壁面上;當(dāng)氣體被壓縮時，閥芯(18)左側(cè)的氣體壓力高于右側(cè)，閥芯(18)靠在升程調(diào)節(jié)桿(17)上并蓋住孔(18a);彈簧(15)用于調(diào)節(jié)閥芯(18)左右壓差，擰動調(diào)節(jié)桿(17)可以調(diào)節(jié)閥芯(18)與孔(18b)的相對位置，即調(diào)節(jié)了閥芯(18)的升程高度。排氣時，閥芯(20)靠在升程調(diào)節(jié)桿(21)上，當(dāng)閥芯(20)靠在缸蓋(19)上時，排氣閥(21a)關(guān)閉。擰動升程調(diào)節(jié)桿(21)便可調(diào)整升程調(diào)節(jié)桿(21)與閥芯(20)之間的相對位置，即調(diào)節(jié)了閥芯(20)的升程，彈簧(22)用于推動閥芯(20)右移。
軸承(27)的內(nèi)圈與主軸(32)固為一體，軸承(27)的外圈與活塞端蓋(1、26、36)之間可相對滑動或純滾動。壓縮機(jī)可以有油潤滑，也可實(shí)現(xiàn)無油潤滑。
參照圖3，本發(fā)明的二級壓縮機(jī)包括一機(jī)座(12)，機(jī)座(12)內(nèi)配置有軸承(27)，軸承(27)內(nèi)配置有偏心主軸(32)，主軸(32)與電機(jī)相聯(lián)接。軸承(27)的中心是O1、主軸(32)的中心是O2，O1、O2相距為r。機(jī)座(2)上配置有氣缸缸體(2、13)，缸體(2、13)的端部分別配置有缸蓋(4、19)，缸體(2、13)內(nèi)分別配置有活塞(10、25)，活塞(10、25)上的端蓋(1、26)均與軸承(27)的外圈之間呈相對滑動或純滾動;端蓋1、26)可以分別和活塞(10、26)為一體，也可以是彼此分開的部件并成緊配合聯(lián)接。
二級壓縮機(jī)的一級壓縮氣缸和二級壓縮氣的結(jié)構(gòu)形式可以分別和三級壓縮機(jī)的一級壓縮氣缸和二級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式完全相同，也可以有如下區(qū)別二級壓縮機(jī)的機(jī)座(12)與一級缸體(2)、二級缸體(13)鑄成為一體;二級吸氣閥彈簧(15)與二級排氣閥彈簧(22)被分別支撐在缸蓋(19)和升程調(diào)節(jié)桿(21)上。這種缸體與機(jī)座鑄成一體的結(jié)構(gòu)形式亦適應(yīng)于三級壓縮機(jī)或多級壓縮機(jī)。
氣體通過吸氣管(50)從進(jìn)氣孔(6)進(jìn)入一級缸體(2)、一級活塞(10)、一級缸蓋(4)組成的一級壓縮腔，由于偏心主軸(32)轉(zhuǎn)動，氣體受到壓縮，通過蓋板(5)上設(shè)置的排氣閥片(9)排出，經(jīng)一級排氣和二級進(jìn)氣閥連通管道(51)后被引入二級缸體(13)、活塞(25)、缸蓋(19)組成的二級壓縮腔，經(jīng)二級壓縮后由排氣管(63)排出。圖示位置表示二級排氣剛剛結(jié)束，二級吸氣即將開始。一級活塞(10)的回程由彈簧(11)的彈力實(shí)現(xiàn);二級活塞(25)的回程由該級的吸氣壓力推動返回。
參照圖4，本發(fā)明的四級壓縮機(jī)包括一機(jī)座(12)，機(jī)座(12)內(nèi)配置有軸承(27)，軸承(27)內(nèi)配置有偏心主軸(32)，主軸(32)與電機(jī)相聯(lián)接軸承(27)的中心是O1、主軸(32)的中心是O2，O1、O2相距為r。機(jī)座(12)上配置有氣缸缸體(2、13、33、64)，缸體(2、13、33、64)的端部分別配置有缸蓋(4、19、29、58)，缸體(2、13、33、64)內(nèi)分別配置有活塞(10、25、34、57)，活塞(10、25、34、57)上的端蓋(1、26、36、55)可以分別和活塞(10、25、34、57)為一體，也可以是彼此分開的部件并成緊配合聯(lián)接。
四級壓縮機(jī)的一級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式和三級壓縮機(jī)的一級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式完全相同。四級壓縮機(jī)的二級、三級、四級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式可以和二級壓縮機(jī)的二級壓縮氣缸或三級壓縮機(jī)的二級、三級壓縮氣缸的任一種結(jié)構(gòu)形式相同二級、三級、四級壓縮氣缸的升程可調(diào)進(jìn)氣閥的結(jié)構(gòu)形式也可以完全相同如圖4所示，以三級升程可調(diào)進(jìn)氣閥為例說明它包括一可螺旋于缸蓋(29)上的調(diào)節(jié)桿(28)，調(diào)節(jié)桿(28)的內(nèi)腔內(nèi)配置一閥芯(28a);彈簧(28b)的一端固定在缸蓋(29)的槽中，另一端支撐著閥芯(28a);擰動調(diào)節(jié)桿(28)，可使閥芯(28a)上下移動，由此調(diào)節(jié)了閥芯(28a)與彈簧(28b)所在槽之間的相對距離，即調(diào)節(jié)了進(jìn)氣閥的升程二級、三級壓縮氣缸的升程可調(diào)排氣閥的結(jié)構(gòu)形式也可以完全相同，如圖4所示，以四級升程可調(diào)排氣閥為例說明它括一可螺旋于缸蓋(58)上的調(diào)節(jié)桿(62)，調(diào)節(jié)桿(62)內(nèi)配置有閥芯(60);彈簧(61)的一端放置在調(diào)節(jié)桿(62)上開設(shè)的槽中，另一端支撐著閥芯(60)，擰動調(diào)節(jié)桿(62)，則可調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)桿(62)與閥芯(60)之間的相對距離，即排氣閥升程可調(diào)。
氣體從吸氣管(50)吸入，經(jīng)四級壓縮后由排氣管(59)排出，一級排氣與二級吸氣由管道(51)連通;二級排氣與三級吸氣由管道(52)連通;三級排氣與四級吸氣由管道(53)連通。機(jī)座(12)與缸體(2、13、33、64)可以鑄成一體，活塞端蓋(55)、活塞(57)、密封填料(56)、缸蓋(58)、缸體(64)組成了第四級壓縮氣缸。螺釘(65)把缸體(64)與缸蓋(58)聯(lián)接起來;(54)是四級吸氣閥調(diào)節(jié)桿;一級活塞(10)的回程由彈簧(11)的彈力實(shí)現(xiàn)，其余級活塞(25、34、57)的回程由相應(yīng)級的吸氣壓力作用返回。
以此類推，多級壓縮機(jī)的一級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式和三級壓縮機(jī)的一級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式相同。多級壓縮機(jī)的其它級壓縮氣缸的結(jié)構(gòu)形式可以和二級壓縮機(jī)的二級壓縮氣缸或三級壓縮機(jī)的二級、三級壓縮氣缸或四級壓縮機(jī)的二級、三級、四級壓縮氣缸的任一種結(jié)構(gòu)形式相同。
本發(fā)明的軸承的外圈上可以套裝一過渡圈，使得過渡圈直接和各級活塞相接觸。
由此可見，由于本發(fā)明可以直接將主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動，在二級以上的壓縮氣缸中采用升程可調(diào)閥桿，因而具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、安全方便的特點(diǎn)。
最佳實(shí)施例三級壓縮機(jī)，排氣壓力為30兆帕，驅(qū)動功率為60瓦，采用直流電源供電，主軸偏心距r＝7-20毫米，用在軍用裝甲車的夜視裝置中，尺寸為220×200×200毫米。
四級壓縮機(jī)，排氣壓力為35兆帕，驅(qū)動功率為60瓦，采用直流電源供電，主軸偏心距r＝5-18毫米，用在軍用裝甲車的夜視裝置中，尺寸為220×200×200毫米。
六級壓縮機(jī)，排氣壓力為40兆帕，驅(qū)動功率為60瓦，采用直流電源供電，主軸偏心距r＝4-15毫米，用在軍用裝甲車的夜視裝置中，尺寸為220×200×200毫米。
權(quán)利要求
1.微型高壓壓縮機(jī)，包括一機(jī)座、機(jī)座上的氣缸缸體、缸體內(nèi)的活塞及缸體末端的缸蓋，本發(fā)明的特征在于，機(jī)座上配置有兩個或兩個以上的缸體，每一缸體內(nèi)均配置有活塞，所有的活塞均與機(jī)內(nèi)的一軸承的外圈相接觸，軸承的內(nèi)圈與主軸緊配合，軸承的中心和與其相配合的主軸的中心相距一段距離；一級壓縮腔的排氣孔通過管道與二級壓縮腔的進(jìn)氣孔相通，二級壓縮腔的排氣孔通過管道與三級壓縮腔的進(jìn)氣孔相連通。……以此類推，直至最后一級壓縮腔的排氣孔；一級活塞與一級缸體間配置有回程彈簧，一級壓縮腔的進(jìn)氣孔和排氣孔分別配置有舌簧閥片，二級以上壓縮腔的進(jìn)氣孔和排氣孔均配置有升程可調(diào)進(jìn)氣閥和升程可調(diào)排氣閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所說的升程可調(diào)進(jìn)氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調(diào)節(jié)桿，升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定在閥芯上，另一端由彈簧壓蓋支撐著。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所說的升程可調(diào)進(jìn)氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿內(nèi)配置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定在缸蓋的一槽中，另一端支撐著閥芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所說的升程可調(diào)排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調(diào)節(jié)桿，升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端頂住閥芯，另一端支撐在升程調(diào)節(jié)桿上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的壓縮機(jī)，其特征于在，所說的升程可調(diào)排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調(diào)節(jié)桿，升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端頂住閥芯，另一端支撐在升程調(diào)節(jié)桿上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所說的升程可調(diào)排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調(diào)節(jié)桿，升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定于升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)的槽中，另一端支撐著閥芯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的壓縮機(jī)，其特征在于，所說的升程可調(diào)排氣閥包括一可螺旋于缸蓋上的升程調(diào)節(jié)桿，升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)布置一閥芯和彈簧，彈簧的一端固定于升程調(diào)節(jié)桿內(nèi)的槽中，另一端支撐著閥芯。
全文摘要
一種廣泛用于夜視裝置或其它需要微量高壓氣體場合的微型高壓壓縮機(jī)，包括一機(jī)座。機(jī)座上配置有兩個或兩個以上的缸體，缸體內(nèi)配置有活塞，所有活塞均與機(jī)座內(nèi)的一軸承的外圈相接觸，軸承的中心和與其相配合的主軸的中心相距一段距離，隨著軸承的偏心轉(zhuǎn)動，可實(shí)現(xiàn)對氣體的多級壓縮，具有結(jié)構(gòu)緊湊、升程可調(diào)、拆裝方便、能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、具有較高的壽命和可靠性和特點(diǎn)。
文檔編號F04B27/04GK1070247SQ9110876
公開日1993年3月24日 申請日期1991年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月6日
發(fā)明者郁慶章, 陳曉屏, 葉士祿, 李連生, 顧兆林 申請人:西安交通大學(xué)