一种活塞式气体压缩机的制作方法

本实用新型涉及变容设备，特别涉及一种活塞式气体压缩机。

背景技术：

活塞式气体压缩机通过活塞在气缸内往复运动，使得气缸内的工作容积发生周期改变，从而实现压缩、运送气体的目的。

图1为现有常见的活塞式气体压缩机的结构示意图，现有活塞式气体压缩机包括气缸1、气缸盖4、活塞2、活塞环6。气缸1的一端开口端上设有气缸盖4，气缸盖4上设有进气阀5及出气阀7。活塞2与气缸1和气缸盖4之间形成气体压缩腔9。活塞环6设置在活塞2的周向侧壁上的凹槽内，活塞环6的外表面与气缸1的内壁紧密接触，活塞2通过连杆3与电机及曲轴连杆机构（图中未示出）连接，电机及曲轴连杆机构通过连杆3驱动活塞2在气缸1内往复运动。

当活塞2从气缸1的有气缸盖4一端向另一端运动时，气体压缩腔9的容积逐渐增大，压缩腔9形成负压腔，此时进气阀5打开、出气阀7关闭，气体通过进气阀5进入气体压缩腔9内，直到活塞2运动至曲轴连杆机构的下死点位置，气体压缩腔9的体积达到最大；然后活塞2反向运动，进气阀5关闭，气体压缩腔9的体积变小，气体压力升高，当气体压缩腔9内的气体压力高于排气压力时，出气阀7打开，气体从出气阀7排出，直到活塞2运动至曲轴连杆机构的上死点位置；然后活塞2反向运动，压缩腔9又形成负压腔，出气阀7关闭，进气阀5又打开。活塞式气体压缩机重复上述过程，活塞2往复一次，气缸1内相继实现进气、压缩、排气的过程，完成一个工作循环。

这种活塞式气体压缩机工作时，转速通常在700至1500转/分钟，活塞2在气缸1内做往复运动，活塞环6与气缸1的内壁发生摩擦，由此产生大量的热，为了减小摩擦，气缸1内往往会添加润滑油。一旦润滑油润滑不及时或不到位，活塞环6与气缸1内壁之间摩擦导致急剧发热升温，严重时导致活塞环6与气缸1抱死，导致气体压缩机立即停机，产生重大质量事故。活塞环6与气缸1的内壁长期摩擦过程中，气缸1的内壁容易被磨损，长此以往，造成活塞环6与气缸1的内壁之间的间隙增大，导致压气效率降低，能耗增大，润滑油泄漏到压缩腔9内，不仅污染压缩气体，而且润滑油损耗增大。当气缸1的内壁被严重磨损时，需要更换气缸1，成本大。

这种活塞式气体压缩机必须采用油润滑，润滑油会进入到压缩气体中，因此压缩出来的气体是不干净的，但是在后续除油却是一项很困难的工作，理论上是无法将润滑油从压缩空气中完全去除干净的。压缩空气中含油，对于某些行业来说十分有害，比如制药、食品、饮料、化工，精密电子，仪器仪表等行业。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种使用寿命长且压缩气体干净的活塞式气体压缩机。

为了实现上述目的，本实用新型的活塞式气体压缩机包括气缸、活塞、密封环和电机及曲轴连杆机构，电机及曲轴连杆机构驱动活塞在气缸内往复运动，气缸盖上设有进气阀和排气阀，气缸的内壁上设有环形凹槽，密封环设置在环形凹槽内，活塞在密封环内往复移动。

由上述技术方案可见，活塞在气缸内往复运动时，活塞与密封环之间发生摩擦，气缸不参与摩擦的过程，大大增加了气缸的使用寿命。

进一步的方案是，活塞包括基体和设置在基体表面的耐磨层，基体由金属材料制成，耐磨层由金属陶瓷热喷涂在基体表面形成。金属陶瓷为氧化铝陶瓷、氧化铬陶瓷、氧化锆陶瓷或碳化铬陶瓷中的一种。

可见，耐磨层避免了活塞基体与密封环直接摩擦，提高了活塞的使用寿命，金属陶瓷具有良好的耐磨性、耐热和耐腐蚀性，金属陶瓷的硬度高，摩擦系数小。

更进一步的方案是，密封环由聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成。气缸的内壁上设置至少两个密封环，任意相邻的两个密封环之间的距离小于活塞的长度。

可见，聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料具有抗酸、碱及各种有机溶剂的能力，耐高温、摩擦系数极低，并具有密封性、高润滑不粘性和良好的抗老化性能，使得密封环和活塞之间的摩擦力很小，不需要润滑剂，压缩出来的气体十分干净。

附图说明

图1是现有活塞式气体压缩机的结构示意图。

图2是本实用新型的活塞式气体压缩机的结构示意图。

图3是图2中A部分的结构放大图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图2，图2是本实施例中活塞式气体压缩机的结构示意图。本实施例中，活塞式气体压缩机包括气缸10、活塞20、气缸盖40、密封环60和电机及曲轴连杆机构（图中未示出）。气缸10的开口端设有气缸盖40，气缸盖40上设有进气阀50及排气阀70。活塞20通过连杆30与电机及曲轴连杆机构连接，电机及曲轴连杆机构驱动活塞20在气缸10内往复运动。活塞20与气缸10和气缸盖40之间形成气体压缩腔90。活塞20与气缸10的内壁之间设有多个密封环60，气缸10的内壁上设置环形凹槽，密封环60固定在气缸10的内壁上的环形凹槽内。任意相邻的两个密封环60之间的距离小于活塞20的长度。

当活塞20从气缸10的有气缸盖40一端向另一端运动时，气体压缩腔90的容积逐渐增大，压缩腔90形成负压腔，此时进气阀50打开、出气阀70关闭，气体通过进气阀50进入气体压缩腔90内，直到活塞20运动至曲轴连杆机构的下死点的位置，气体压缩腔90的体积达到最大。然后活塞20反向运动，气体压缩腔90的体积变小，气体压力升高，进气阀50关闭，当气体压缩腔90内的气体压力高于排气压力时，排气阀70打开，气体从排气阀70排出，直到活塞20运动至曲轴连杆机构的上死点。然后活塞20反向运动，出气阀70关闭，压缩腔9形成负压腔，进气阀打开。活塞式气体压缩机重复上述过程，活塞20往复一次，气缸10内相继实现进气、压缩、排气的过程，完成一个工作循环。优选的，密封环60由聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成。

参见图3，图3是图2中A部分的结构放大图。活塞20的基体由金属材料制成,活塞20的基体表面设置有耐磨层21，耐磨层21通过在活塞20的基体表面热喷涂金属陶瓷层形成，其中金属陶瓷为氧化铝陶瓷、氧化铬陶瓷、氧化锆陶瓷或碳化铬陶瓷等金属陶瓷类物质中的一种。为了提高耐磨层21的强度和稳定性，向金属陶瓷层中添加有添加剂，添加剂包括稳定剂和增强剂，稳定剂为氧化镁、氧化硅等，增强剂为碳化钛、碳化硅等。耐磨层21的涂层厚度为0.20mm至0.90mm，包括90%（重量）至99.5%（重量）的金属陶瓷和0.5%（重量）至10%（重量）的添加剂。

本实用新型的活塞式气体压缩机工作时，活塞20在气缸10内做往复运动，活塞20的耐磨层21与密封环60发生摩擦。耐磨层21中的金属陶瓷的化学性质十分稳定，不溶于酸、碱、盐及各种溶剂，硬度高，摩擦系数小，金属陶瓷通过热喷涂至基体上后，与基体结合强度高，表面磨削加工后，表面粗糙度可达0.2μm以下。密封环60由聚四氟乙烯或聚四氟乙烯复合材料制成，聚四氟乙烯具有抗酸、碱及各种有机溶剂的性能，摩擦系数极低，并且具有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化性能。活塞20和密封环60之间的摩擦力很小，不再需要添加润滑剂，使用本实用新型的活塞式气体压缩机压缩出来的气体干净，不含油，经过串联水过滤器清除水分后，将获得干净的压缩气体，十分适用于制药、食品、饮料、化工等行业。活塞20与密封环60之间发生摩擦，气缸10的内壁不参与摩擦的过程，气缸10的寿命大大提高。在长期使用过程中，密封环60被磨损，只需更换新的密封环60便可，密封环60的更换成本与气缸10的更换成本相比大大降低。