一种缸体导向微型增压式电动气泵的制作方法

本发明属于压力仪表检验技术领域，涉及一种电动气泵，具体涉及一种能够产生压力气体、用于压力仪表的微型增压式电动气泵。

背景技术：

在使用便携式压力校验仪器检定气体压力仪表的过程中，需要具有一定压力的压缩空气作为介质来检定压力仪表。传统方式的压缩空气来源主要有两种方式：便携手动气泵加压或携带高压气瓶。手动气泵主要应用在手动压力仪表检定装置中，为了完成正常的检定过程，操作人员需要不断操作手动气泵确保检定过程有足够的压缩空气产生，这是一项繁重的体力工作，严重影响了检定工作的效率。随着工业自动化程度的提高，出现了气体压力仪表自动检定装置，使用高压气瓶为检定装置提供压缩空气，但高压气瓶容量有限，体积庞大，不易搬运，给现场压力仪表的检定工作带来了诸多不便，更无法满足工业现场自动检定压力仪表的需要。随后用电动气泵造压成为一种趋势，但现有的电动气泵为工业大流量设计，存在体积大、重量大、功耗大、带压启动性能差等缺点，不能满足压力检定行业对小流量需要，严重制约着便携或手持式压力仪表自动检定装置向自动化、小型化、高度集成化发展的方向。

因此有必要设计一种能够使压力增加的微型电动气泵，以满足自动化、小型化、高度集成化的压力仪表自动检定装置的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种结构紧凑、体积小、自动化程度高、能够使气体压力增加且延长使用寿命的缸体导向微型增压式电动气泵。

本发明的上述目的是由以下技术方案来实现的：

一种缸体导向微型增压式电动气泵，包括泵体座、与泵体座连接的电机座及电机、由电机带动的偏心轴、与偏心轴连动的连杆、一级缸体、二级缸体、穿设在一级缸体和二级缸体之中与连杆同步移动的活塞杆以及设于两缸体外端的多个单向阀，其中：

所述泵体座(08)的两端形成一级缸体(081)和二级缸体支撑座(082)，二级缸体(06)装配于二级缸体支撑座(082)内侧且与一级缸体(081)同轴线；二级缸体(06)体积小于一级缸体(081)的体积，且一级缸体(081)的一级排气管路(17)与二级缸体(06)的二级吸气管路(20)连通；

活塞杆(10)两端设活塞一级端(101)和活塞二级端(102)，活塞一级端与 一级缸体(081)配合，活塞二级端伸入二级缸体(06)内与二级缸体配合。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，所述二级缸体(06)为中空柱体，内端内表面设有第一台阶面(062)，第二组合密封件(07)装配于该第一台阶面(062)处，泵体座(08)的侧面抵顶该第二组合密封件(07)。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，所述第一台阶面(062)使得所述二级缸体(06)的内表面形成彼此连通的第一级通孔(061)和第二级通孔(066)，第一级通孔(061)的直径大于第二级通孔(066)的直径，第一级通孔(061)的内表面、第一台阶面(062)以及活塞杆(10)的活塞二级端(102)外表面共同形成一环形凹槽，该环形凹槽中放置第二组合密封件(07)。所述第一台阶面垂直于二级缸体(06)的轴向。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，泵体座(08)与二级缸体(06)连接处设有一对相互对应的凸出部(083)用于抵挡第二组合密封件(07)。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，所述二级缸体(06)的外端外表面至少设有第二台阶面(063)，一密封圈(28)抵接于该第二台阶面(063)，电机座(04)的侧面抵顶该密封圈(28)。

或者，所述二级缸体(06)的外端外表面设有第三台阶面(064)和第四台阶面(065)两级台阶，密封圈(28)抵接于该第三台阶面(064)，电机座(04)的侧面抵顶该密封圈(28)以及第四台阶面(065)。第三台阶面(064)距离二级缸体(06)的中心轴距离小于第四台阶面(065)距离二级缸体(06)的中心轴的距离。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，活塞一级端(101)的端面面积大于活塞二级端(102)的端面面积，相应的一级缸体(081)的轴向横截面面积大于二级缸体(06)的轴向横截面面积。

一级缸体(081)外端依次设有缸体垫(12)、反向装配的一级吸气单向阀(15)和一级排气单向阀(16)以及端盖(13)，一级吸气单向阀(15)和一级排气单向阀(16)与一级缸体(081)内腔连通，端盖(13)上的一级吸气管路(14)连接外界气体并与一级吸气单向阀(15)相连通，端盖(13)上的一级排气管路(17)与一级排气单向阀(16)相连通，并通过一过渡管路(19)与二级缸体(06)的二级吸气管路(20)连通。

二级缸体(06)外端分设有二级吸气管路(20)和二级排气管路(22)，二级吸气管路(20)入口前安装有用于控制进气的二级吸气单向阀(21)，一级缸体(081)的一级排气管路(17)通过一过渡管路(19)和该二级吸气单向阀(21)与二级吸气 管路(20)连通；二级排气管路(22)出口安装用于控制出气的二级排气单向阀(23)。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，还设一压板(18)，盖压接合于一级缸体(081)的端盖(13)、泵体座(08)和电机座(02)上端并将二级缸体(06)的二级吸气单向阀(21)和二级排气单向阀(23)压紧；所述过渡管路(19)内置于压板(18)内。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，偏心轴(04)设有与电机轴同轴的凹槽以及反向偏离轴心的驱动柄(041)，电机(01)的电机轴伸入到该凹槽内，驱动柄(041)连接水平设置的连杆(05)的一端；连杆(05)另一端通过垂向设置的销钉(09)连接与其有距离的水平方向的活塞杆(10)。

如上所述缸体导向微型增压式电动气泵，所述单向阀包括单向阀体(25)、与单向阀体螺纹连接的阀端盖(27)、设置在单向阀体内部的单向阀芯(24)及位于单向阀芯和阀端盖之间的弹簧(26)，其中，单向阀体(25)为中空柱体，上侧设有用于输入气体的进气孔(29)，下端敞口端密封连接阀端盖(27)，阀端盖设有出气孔(30)；单向阀体和阀端盖形成的内腔中同轴留有间隙地安装单向阀芯(24)，单向阀芯设有外圆直径不同的上凸出部(241)和下凸出部(242)，上凸出部(241)与单向阀体(25)内壁之间装设阀体密封圈(31)，下凸出部(242)，外侧套装弹簧(26)。上、下凸出部外圆直径不同，可以防止单向阀装反方向。

采用上述技术方案，本发明的技术效果是：

第一、二级缸体和活塞杆之间采用不动的密封方式，提高了密封件的使用寿命；

第二、活塞与二级缸体之间配合导向，当截面积较大的低压活塞向前压缩气体时，配合装配的高压缸和高压活塞成为主要轴、孔配合的导向机构，为低压活塞运动反方向强制导向，减少了组合密封的导向磨损；而当截面积较小的活塞压缩带压气体时，完全由活塞及高压缸实现导向功能，减小了密封部件的导向功能，大大提高了气泵的使用寿命及减少密封部件的磨损；以及

第三、低压大体积的一级缸体和高压小体积的二级缸体气路连通，气体在进入二级缸体时即实现一次增压，活塞压缩增压气体后能实现二次增压，气体能够产生两级连续增压后输出压力气体；

第四、本发明结构紧凑，气体管路、阀体等均内置分布在座体中，电动泵整体微型化设计，电机、偏心轴、连杆、活塞杆连动，易于实现自动化控制。

附图说明

图1是本发明的缸体导向微型增压式电动气泵的实施例的横截面图；

图2是本发明电动气泵活塞杆向右运动工作状态示意图(活塞杆右侧处于压缩 状态；活塞杆左侧在吸气状态的工作位置)；

图3是本发明电动气泵活塞杆向左运动工作状态示意图(活塞杆左侧处于压缩状态；活塞杆右侧在吸气状态的工作位置)；

图4是二级缸体的两种不同结构的横截面图；

图5是单向阀结构的横截面图。

图中附图标记表示为：

01：电机，02：电机座；

03：销轴，04：偏心轴，驱动柄041，05：连杆；

06：二级缸体，061：第一级通孔，062：第一台阶面，063：第二台阶面，064：第三台阶面，065：第四台阶面，066：第二级通孔；

07：第二组合密封件；

08：泵体座，081：一级缸体，082：二级缸体支撑座，083：凸出部；

09：销钉，10：活塞杆，101：活塞一级端，102：活塞二级端，11：第一组合密封件，12：缸体垫；

13：端盖，14：一级吸气管路，15：一级吸气单向阀，16：一级排气单向阀，17：一级排气管路；

18：压板，19：过渡管路；

20：二级吸气管路，21：二级吸气单向阀，22：二级排气管路，23：二级排气单向阀；

24：单向阀芯，241：上凸出部，242：下凸出部，25：单向阀体，26：弹簧，27：阀端盖，29：进气孔，30：出气孔，31：阀体密封圈。

28：密封圈。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明的缸体导向微型增压电动气泵进行详细说明。

本发明缸体导向微型增压式电动气泵具体结构参见图1至图3，包括电机01、偏心轴04、连杆05、二级缸体06和一级缸体081、活塞杆10、销钉09、压板18、泵体座08、多个单向阀和密封圈以及多个管路，其中：

泵体座08为该电动气泵的连接部件，电机01通过电机座02垂向固定于泵体座08一侧，偏心轴04通过销轴03固定在电机座02下部，且电机轴伸入到偏心轴04的垂向凹槽内，通过销轴03定位。

偏心轴04下端设有向下延伸偏离轴心的驱动柄041，驱动柄041穿过水平设 置的连杆05一端的一个安装孔，驱动柄041的端部伸出连杆05并用螺母固定；垂向设置的销钉09穿过连杆05另一端设有的另一个安装孔，将连杆05连接在水平方向的活塞杆10上，连杆05与活塞杆10有距离，销钉09伸出连杆05的端部以及伸出活塞杆10的端部分别用螺母固定。

活塞杆10包括杆部以及设置在杆部两端的活塞一级端101和活塞二级端102，活塞一级端101和活塞二级端102分别伸入一级缸体081和二级缸体06中。泵体座08的两端形成一级缸体081和二级缸体支撑座082，即一级缸体081和二级缸体支撑座082一体成型。一级缸体081用于容纳低压气体，位于连杆05运动的远端(图中所示“左”为连杆05运动的远端)，活塞一级端101装配在一级缸体081内侧；二级缸体支撑座082用于装配二级缸体06，二级缸体06用于容纳高压气体，活塞二级端102装配于二级缸体06的内侧。所述活塞二级端102为圆柱体，在活塞杆10左右运动的过程中，所述活塞二级端102伸入二级缸体06内部与二级缸体06配合形成密封。且在活塞杆10左右运动的过程中，活塞杆10的杆部不延伸进入所述二级缸体06的内部。活塞杆10通过设置在活塞一级端101的第一组合密封件11在一级缸体081内形成密封，第一组合密封件11为中空碗形密封环内衬弹性密封支撑圈；活塞杆10通过设置在二级缸体06与活塞杆10的外表面之间的第二组合密封件07在二级缸体06内形成密封，第二组合密封件07由常规的高耐磨刚性圈和外套弹性密封圈组合使用。电机01驱动偏心轴04转动，通过驱动柄041带动连杆05左右摆动(连杆05向左摆动终点为其相对于偏心轴04的运动远端，向右摆动终点为其相对于偏心轴04的运动近端)，进而通过销钉09带动活塞杆10在一级缸体081和二级缸体06中沿轴线左右往复移动。活塞杆10的活塞一级端101的端面面积大于所述活塞二级端102的端面面积，相应地一级缸体081的轴向横截面面积也大于二级缸体06的轴向横截面面积，如此在活塞杆10左右运动的过程中，活塞杆10的行程相同，则一级缸体081的气体被压缩后通过单向阀控制进入二级缸体06后体积缩小即进一步被压缩，实现气体的一次增压。

一级缸体081外端依次设有缸体垫12、单向阀(包括一级吸气单向阀15和一级排气单向阀16)和端盖13。缸体垫12上设置有两个通气孔，一级吸气单向阀15和一级排气单向阀16通过上述两通气孔与一级缸体06的内部相连通。端盖13上设置有两个管路，分别为一级吸气管路14和一级排气管路17。一级吸气管路14用于连接外界空气或压缩空气管路，并与一级吸气单向阀15相连通。一级排气管路17与一级排气单向阀16相连通，用于将一级缸体081内的气体排出。

二级缸体06外端连接有电机座02，电机座02内部开设有两个与二级缸体06 内部相连通的管路(包括二级吸气管路20和二级排气管路22)，二级吸气管路20入口前安装有一进气单向阀(二级吸气单向阀21)用于向二级缸体06内单向进气。二级排管路22出口安装有另一出气单向阀(二级排气单向阀23)用于将二级缸体06内气体单向排出。一压板18盖压接合于端盖13、泵体座08和电机座02上端，同时将二级吸气单向阀21和二级排气单向阀23压紧；压板18开设有内置的过渡管路19，过渡管路19一端与一级排气管路17相连通，另一端连通二级吸气单向阀21。为使结构紧凑，压板18、泵体座08和电机座02可以分体设计但连为一体形成一基座，过渡管路19以及其它相关部件如偏心轴04、连杆05、二级缸体06、一级缸体081、各单向阀和各气路管路均可内置于该基座内，实现一体化设计，更易于微型化，提升本电动气泵的整体感和整体使用、更换的便捷性。

在本发明中，二级缸体06不仅与活塞杆10的活塞二级端102配合形成密闭空间以容纳高压气体，二级缸体06与一级缸体081对位同中心轴设置还能作为活塞杆10的导向装置。二级缸体06作为导向装置位于活塞杆10的二级侧的端部，形成反导向形式，即一级缸体081(低压缸)中低压活塞(活塞一级端101)向前(图1中左为前)压缩气体时，配合装配的二级缸体06(高压缸)和高压活塞(活塞二级端102)成为主要轴、孔配合的导向机构，结构上为低压活塞运动反方向强制导向。二级缸体06的结构参考图4，图4中的图(a)和图(b)分别为二级缸体06的两种不同结构形式。

如图4中的图(a)所示，二级缸体06为中空柱体，内部通孔设有两级，分别为第一级通孔061和第二级通孔066，两级通孔彼此连通且第一级通孔061的直径大于第二级通孔066的直径，第一级通孔061具有第一台阶面062，第一台阶面062垂直于二级缸体06的轴向并连接第一级通孔061和第二级通孔066的内表面。第二级通孔066的内径与活塞杆10的活塞二级端102外径匹配形成间隙配合，第一级通孔061的内径大于活塞杆10的活塞二级端102的外径，由此，第一级通孔061的内表面、第一台阶面062以及活塞杆10的活塞二级端102外表面共同形成一环形凹槽，该环形凹槽中放置第二组合密封件07，使得二级缸体06与活塞杆10的活塞二级端102之间形成密封，防止二级缸体06内部的气体从第一台阶面062处泄漏；泵体座08与二级缸体06连接处设有一对相互对应的能封闭该环形凹槽开口的凸出部083用于抵挡第二组合密封件07。二级缸体06的外表面上设有一外台阶，该外台阶设置在二级缸体06邻近电机座02的一端，该外台阶使二级缸体06的外表面形成外径大小不同的两部分。外台阶的外部台阶面即第二台阶面063垂直于二级缸体06的轴向。第二台阶面063连接二级缸体06的外径不同的两部分的外表面， 在二级缸体06的外径较小的外表面处设置有一密封圈28，密封圈28抵接第二台阶面063，电机座02设置在密封圈28的外部，电机座02将密封圈28压紧进而密封二级缸体06抵接电机座02的一侧，使得二级缸体06内部的高压气体只能通过二级排气单向阀23排出。

参照图4中的图(b)，为二级缸体06的另一结构形式，其与图4中的图(a)的结构相似，其不同之处在于二级缸体06的外台阶结构的不同。为了调整密封圈压紧量，二级缸体06的外台阶设有具有两级，其形成两个外台阶面，其分别为第三台阶面064和第四台阶面065，第三台阶面064距离二级缸体06的中心轴距离小于第四台阶面065距离二级缸体06的中心轴的距离。密封圈28仅设置在第三台阶面064上，第三台阶面064和第四台阶面065均与电机座02压紧配合，电机座02压紧第四台阶面065能够防止二级缸体06因活塞杆10运动而产生的窜动(因为弹性密封圈压紧后还可能存在受力继续变形的可能)；通过调整二级缸体06的第三台阶面064和电机座02在轴向上抵靠弹性的密封圈28的面之间的间距，可以调整密封圈28的压缩量。电机座02具有与上述两个外台阶面相匹配/吻合的结构，一方面用于固定和压紧密封圈28，另一方面电机座02通过与第四外台阶面065匹配的压紧面还从轴向上将二级缸体06压紧在泵体座08上。

本发明中，一级吸气单向阀15、一级排气单向阀16、二级吸气单向阀21、二级排气单向阀23均可以使用相同功能已有结构的单向阀。更优的，可以使用图5所示的单向阀结构。如图5所示，该单向阀包括单向阀体25、与单向阀体25螺纹连接的阀端盖27、设置在单向阀体25内部的单向阀芯24及位于单向阀芯24和阀端盖27之间的弹簧26，其中，单向阀体25为中空柱体，上侧设有用于输入气体的进气孔29，下端敞口端连接阀端盖27，接口处密封，阀端盖27设有出气孔30；单向阀体25和阀端盖27形成的内腔中同轴留有间隙地安装单向阀芯24，单向阀芯24设有上凸出部241和下凸出部242，上凸出部241与单向阀体25内壁之间装设阀体密封圈31，下凸出部242外侧套装弹簧26；上凸出部241和下凸出部242的外圆直径不同，可以防止单向阀装反方向。

单向阀的工作原理为：当气体经由单向阀体25的远离弹簧26一侧的进气孔29进入时，气体施加一压力至单向阀芯24上并推动单向阀芯24向阀端盖27的方向运动，弹簧26被压缩同时加大了单向阀芯24和单向阀体25之间的间隙，阀体密封圈31无法有效密封，气体进入单向阀体25，并经由单向阀体25和单向阀芯24之间的空隙从阀端盖27的出气孔30排出。当没有气体从进气孔29进入或者进入的气体施加的力不足以压缩弹簧26时，被压缩的弹簧26反弹，向上施加一反弹 力使单向阀芯24向单向阀体25上部的进气孔29方向移动，缩小了单向阀芯24与单向阀体25之间的间隙，单向阀芯24压迫阀体密封圈31实施密封，当反向从出气孔30进入气体时，密封圈31被进一步压缩保持持续密封，使气体无法从进气孔29反向通过，从而实现单向进气。

单向阀的有益效果：第一、结构紧凑，可以实现体积小型化，节省空间；第二、可以单独制备，然后插装至需要的元件上，方便使用和替换；以及第三、改变安装方向即可实现相反的打开方向，方便使用。

通过以上各部件的装配得到本发明缸体导向微型增压电动气泵。其工作原理如下：

在图2中，电机10带动偏心轴04转动，带动连杆05和活塞杆10向右侧运动并最终达到最右侧。此时在一级缸体081(泵体低压部分，低压缸)的一侧，一级吸气单向阀15打开，一级排气单向阀16关闭，外部空气经由一级吸气管路14进入，一级缸体081内部的空间逐渐增加并达到最大；同时，在二级缸体06(高压缸)的一侧，二级吸气单向阀21关闭，之前来自一级缸体081的气体在二级缸体06中进一步被压缩，从而其压力增加，实现气体的二级增压过程，此时，二级排气单向阀23开启向外排出二级增压后的气体。

在图3中，电机10带动偏心轴04转动，带动连杆05和活塞杆10向左侧运动并最终达到最左侧。此时在一级缸体081的一侧，一级吸气单向阀15关闭，一级排气单向阀16打开，一级缸体081内的气体经由一级排气管路17、过渡管路19二级吸气单向阀21以及二级吸气管路20进入二级缸体06；此时，二级缸体06接收来自一级缸体081内的气体，由于活塞一级端101的面积大于活塞二级端102的面积，一级缸体081的气体进入二级缸体06之后体积被压缩，从而其压力增加，实现气体的一级增压过程。在此过程中，若二级缸体06内的气体压力小于二级排气单向阀23的排出端的压力时，二级排气单向阀23仍保持关闭；若二级缸体06内的气体压力大于二级排气单向阀23的排出端的压力时，二级排气单向阀23打开，二级缸体06内的一级增压气体通过二级排气管路22直接排出。

由此，外部气体被吸入一级缸体081(如图2)，在一级缸体081内被压缩(如图3)后进入二级缸体06，在二级缸体06内经过体积变小的一级增压和再次被压缩(如图2)的二级增压，经由二级排气管路22排出。本发明缸体导向微型电动气泵如此循环工作，实现了持续提供增压气体的功能。

本发明的反导向微型电动气泵实现的有益效果为：

(1)在二级缸体06部分，将组合密封件07设置在二级缸体06的内表面与 活塞杆10的外表面限定的环形凹槽内，从而将现有的活塞杆10与二级缸体06之间的动态密封改进成了静态密封，使得组合密封件07的寿命提高；

(2)二级缸体06位于活塞杆10的活塞二级端102，结构上成为轴、孔配合的导向机构形成自带导向功能的气泵，二级缸体06与活塞杆10的配合距离较长，使得活塞杆10运动的稳定性提高，改变了采用密封件作为活塞导向主要零件状态，减小了密封件磨损；

(3)二级缸体06采用耐磨、自润滑材料制成，减少了二级缸体06和活塞杆10之间的摩擦力，提高电动气泵寿命；

(4)二级缸体06和活塞杆10之间可以自润滑从而不需要润滑油，形成一种无油润滑增压电动气泵，减少了电动气泵的污染；以及

(5)所述活塞一级端101的端面面积较大，在活塞杆10向左运动时，由于一级缸体081压力较小，连杆05仅需施加较小的力给活塞杆10即可实现将一级缸体081内的大量气体排出到二级缸体06内，如此，电机01也仅需提供较小的动力给连杆，节省了能耗；而活塞二级端102的端面面积较小，输出的气体压力可以很高，活塞杆10需要的动力较小，因此，在活塞杆10向右运动时，可以实现对二级缸体06内的气体进行增压，实现了气体的二级增压过程。

本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。