一种多级气体压缩机的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种多级气体压缩机，属于压缩机技术领域，包括机箱，气缸，驱动机构，冷却管，油水分离器，驱动机构内设有沾油杆，气缸内设有油缸，在驱动机构运动时可不断地将润滑油甩到驱动机构上保证润滑效果，减小磨损。本发明解决了现有多级气体压缩机使用过程中磨损较大，使用寿命短，适用范围较小的问题。
【专利说明】
一种多级气体压缩机
技术领域
[0001 ]本发明涉一种气体压缩机，尤其涉及一种多级气体压缩机。
【背景技术】
[0002]气体压缩机是将机械能转化为气体压力能的一种动力装置，常用于风动工具的提供气体动力，也常用于压送氧气、天然气等气体。目前的气体压缩机主要通过气缸进行气体压缩，为了保证较高的气体压力，气体压缩机常常采用多级压缩来达到增压的目的。多级压缩需要多个活塞缸对气体进行压缩，活塞缸的活塞由设置在气体压缩机机箱内的曲轴进行驱动。随着气体的压强越来越高，活塞收到的气压反作用力也越来越强，这个反作用力会对气体压缩机的驱动装置的运动产生较大影响，使之磨损加剧。如专利申请号为201410245774.0的名称为多级压缩机的专利，该专利公开了一种多级压缩机，该多级压缩机由曲轴带动多个多级偏心部来完成气体的多级压缩，气体压缩装置的磨损较大，整个气体压缩机的使用寿命短。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种多级气体压缩机，该气体压缩机运动顺畅性好，磨损小，使用寿命长。
[0004]为了解决所述技术问题，本发明的技术方案:一种多级气体压缩机，其特征在于，包括:
[0005]机箱，所述机箱表面设有安装面，安装面上设有安装孔，所述机箱内部设有安装腔；
[0006]气缸，所述气缸为多个，设置在机箱上，所述气缸上设有进气口和出气口，所述气缸内部设有气体压缩腔，所述进气口和出气口可与气体压缩腔导通，所述的气缸内还设有压缩活塞；
[0007]驱动机构，所述驱动机构设置在机箱的安装腔内，包括曲轴和连杆机构，所述曲轴一端与电机的动力输出轴相联，所述连杆机构设置在曲轴的曲拐上，连杆机构的连杆数目和气缸的数目相同且一一对应设置，所述连杆机构一端与曲轴传动联接，另一端通过机箱上的安装孔与压缩活塞传动联接；
[0008]冷却管，所述冷却管设置在各个气缸之间，将各个气缸连通，冷却管呈环绕状，间隙的设置在机箱周围；
[0009]油水分离器，所述油水分离器与末级气缸的排气口相连，油水分离器用于对压缩完成的气体进行油水分离。
[0010]作为优选，所述的曲轴上间隙的设置有三个支撑轴承，从沿电机方向开始依次为第一支撑轴承，第二支撑轴承和第三支撑轴承，所述曲轴上的曲拐数目为一个，所述曲拐位于第二支撑轴承和第三支撑轴承之间，所述的连杆机构均设置在该曲拐上;在曲轴上还设置有偏心轮，偏心轮位于第一支撑轴承和第二支撑轴承之间，所述偏心轮的偏心方向与所述曲拐的偏心方向呈180度设置;在偏心轮的一侧还设有六角轴套和圆形轴套，所述六角轴套和圆形轴套同轴串联设置用于定位紧固偏心轮。
[0011]作为优选，所述的连杆包括轴杆，轴杆的一端一体成型有一安装环，轴杆的另一端一体成型有一联接环，所述的安装环套接在曲轴上与曲轴传动联接，所述的联接环与压缩活塞传动联接;在连杆机构的其中一个连杆上还设有一沾油杆，在机箱的安装腔底部设有一油缸，所述的沾油杆呈细杆状固设在安装环相对于轴杆的另一侧，所述的沾油杆伸入到油缸内且伸入油缸内的部分始终在油缸的深度范围内。
[0012]作为优选，所述的油缸的开口正对着曲轴，油缸的开口面呈喇叭状设置。
[0013]作为优选，所述气缸包括气缸本体，缸盖，所述气缸本体固设在机箱上，所述缸盖固设在气缸本体上，所述缸盖、气缸本体和压缩活塞合围形成所述的气体压缩腔。
[0014]作为优选，在气缸本体和缸盖之间还设有阀板和缸垫，所述阀板呈圆盘状，阀板上设有进气阀和排气阀；所述缸垫呈圆环状，包括上缸垫和下缸垫，所述的上缸垫位于阀板和缸盖之间，上缸垫的两个端面分别与阀板的上端面与缸盖的下端面紧贴密封，上缸垫内部一体成型有隔条，所述隔条将上缸垫内部隔成两个大小相同的空间，形成一个进气腔和一个排气腔，所述进气阀位于进气腔内，所述排气阀位于排气腔内；所述的下缸垫位于阀板和气缸本体之间，下缸垫的两个端面分别与阀板的下端面和气缸本体的上端面紧贴密封。
[0015]作为优选，所述的进气阀和排气阀均由单向打开的簧片构成，进气阀和排气阀上还设置有用于限制簧片打开幅度的升高限制器。
[0016]作为优选，所述冷却管通过插接座插接固定在气缸上，所述插接座位于气缸的进气口口部和出气口口部，插接座内的插孔可与气缸内的气体压缩腔导通，插接座上一体成型有管夹，所述管夹由若干压片合围而成，所述压片的外表面设有螺纹，在管夹上还设有紧固螺母，所述冷却管穿过紧固螺母和管夹插接在插接座上。
[0017]作为优选，所述油水分离器包括油水分离管和过滤管，油水分离管的进气嘴I通过冷却管和末级气缸的出气口相连，油水分离管的出气嘴I与过滤管的进气嘴II相连，压缩完成以后的气体最终由过滤管的出气嘴II排出。
[0018]作为优选，在曲轴相对于电机的另一端还设置有一风机，所述风机设置在机箱外部，风机的风口与机箱正对。
[0019]本发明具有以下优点:
[0020]1、本多级气体压缩机的气体压缩装置通过曲轴和多级连杆来驱动，驱动机构结构简单，拆装方便;在曲轴上设置偏心轮还平衡曲轴转动时的偏心力，是整个装置的运动稳定性更好;在连杆上设置沾油杆，使得驱动机构在运作时时刻都有润滑油润滑，使驱动机构的运动顺畅性好，磨损小，使得气体压缩机的使用寿命长。
[0021 ] 2、在气体压缩缸之间通过冷却管进行气体冷却，并在机箱外部设置风机对气体压缩装置进行风冷，使得气体压缩装置在运作时温度低，气体压缩装置内部的高压气体温度低，进一步减小了因气体压缩机温度过高产生故障的概率。
[0022]3、在气缸内通过缸垫设置进气腔和排气腔，结构简单，密封效果好;进气阀和排气阀采用单向打开的簧片来制作，实际运用效果好，并且在簧片上配置有升高限制器，防止了簧片打开幅度过大卡在缸盖端面的情况发生。
[0023]4、采用油水分离器对压缩后的高压气体进行油水分离，除去气体中的杂质，使得本多级气体压缩机压缩的高压气体的品质更好，适用性更广。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的内部结构图
[0025]图2为本发明中曲轴和连杆的装配图
[0026]图3为本发明中连杆示意图
[0027]图4为本发明中的机箱示意图
[0028]图5为本发明的气缸部分爆炸图
[0029]图6为本发明的结构图
[0030]图7为本发明去缸盖后的内部结构图
[0031]图8为本发明中冷却管和气缸的联接部放大图
[0032]图中，1、曲轴;2、第一支撑轴承;3、圆形轴套;4六角轴套;5、偏心轮;6、第二支撑轴承;7、连杆;8、曲拐、9第三支撑轴承；10、冷却管；13、机箱；15、油缸;20、风机;30、气缸;40、联接环;41、轴杆；43、安装环；44、沾油杆;101、进气口； 102、缸盖;103、出气口； 104、上缸垫；105、阀板；106、簧片；107、下缸垫；108、气缸本体；109、压缩活塞；110、活塞销；115、升高限制器;201、过滤管;202、油水分离管;300、紧固螺母;301、插接座;302、管夹。
【具体实施方式】
[0033]下面通过结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案做进一步详细描述。
[0034]如图6所示，本多级气体压缩机的气体压缩装置，包括:机箱13、气缸30、驱动机构、冷却管10和油水分尚器。机箱13的内部开设有安装腔，机箱13的表面开设有多个安装孔。气缸30数目为多个，具体根据所需压缩气体的压力需求来定，一般而言，所需压力越高，气缸30的数目越多，气缸30设置在机箱13上，每个气缸30上均设置有进气口 101和出气口 103，气缸30的内部设置有气体压缩腔，进气口 101和出气口 103可与气体压缩腔导通，在气缸30内还设有压缩活塞109，压缩活塞109做拉伸动作时，气体压缩腔相对于进气口 101形成负压，进气口 101开启与气体压缩腔导通，气体进入气体压缩腔;压缩活塞109做压缩运动时，进气口 101关闭，当压缩活塞109压缩气体到额定压力时，出气口 103打开，气体从出气口 103排出。各级气缸30之间通过冷却管10进行联接，冷却管10的一端与上一级气缸30的出气口 103相联，另一端与下一级气缸30的进气口 101相联。
[0035]驱动机构设置在机箱13的安装腔内，包括曲轴I和连杆机构，曲轴I的一端穿过机箱13的安装孔与设置在机箱13外部的电机的动力输出轴相连，连杆机构设置在曲轴I的曲拐8上，连杆机构包括多个连杆7，连杆7的数目气体压缩机的压缩活塞109数目相同并且一一对应设置，连杆机构的一端与曲轴I传动联接，连杆机构的另一端套接在压缩活塞109内的活塞销110上与压缩活塞109传动联接，多级气体压缩机工作时，电机带动曲轴I转动，曲轴I上的连杆机构推动各级气缸30内的压缩活塞109依次做气体压缩动作。
[0036]曲轴I通过三个间隙设置的支撑轴承安装在机箱13的安装腔内，从沿电机方向开始依次为第一支撑轴承2，第二支撑轴承6和第三支撑轴承9。在多级气体压缩机压缩气体过程中，高压气体对于整个驱动机构的反作用力较大，其中大部分都要作用到曲轴I上，设置三个支撑轴承可保证曲轴I在高作用力下能够平稳的工作。
[0037]曲轴I上设置有一个曲拐8，连杆机构均设置在该曲拐8上，曲拐8位于第二支撑轴承6和第三支撑轴承9之间，曲轴I转动时会产生偏心力，偏心力会对曲轴I的运动产生影响，导致曲轴I转动时发生串动，长时间承受该偏心力会使曲轴I发生易位，曲轴I的串动和易位会对曲轴I的运动产生影响，导致曲轴I上的连杆机构运动行程发生变化，引起压缩活塞109的运动行程发生变化，使气体压缩机的压缩工作产生偏差。本发明中，在曲轴I上位于第一支撑轴承2和第二支撑轴承6之间设置了一个偏心轮5，偏心轮5的偏心方向与曲轴I上曲拐8的偏心方向相反，即偏心轮5与曲轴I上曲拐8的角度呈180度，从而来平衡曲轴I转动时产生的偏心力。偏心轮5的偏心量和自身质量可通过气体压缩过程中曲轴I产生的偏心力来设计，具体可通过实验和计算获得。在偏心轮5的一侧还设置有轴套，轴套包括六角轴套4和圆形轴套3，六角轴套4和圆形轴套3串联且同轴套接固定在曲轴I上，六角轴套4和圆形轴套3一方面可以对曲轴I起到一定的保护作用，另一方面在安装偏心轮5时，可对偏心轮5的位置进行定位，方便偏心轮5的安装。
[0038]连杆机构的连杆7包括一根轴杆41，轴杆41的一端一体成型有一安装环43，轴杆41的另一端一体成型有一联接环40，安装环43通过轴承套接在曲轴I的曲拐8上，联接环40套接着压缩活塞109的活塞销110上与压缩活塞109传动联接。在连杆机构的其中一个连杆7的安装环43上设置有一沾油杆44，沾油杆44设置在安装环43相对于轴杆41的另一侧，一般的，沾油杆44设置在推动曲轴I正上方压缩活塞109的连杆7上，即沾油杆44和轴杆41之间的角度为180度，沾油杆44 一般为细杆状设置。在多级气体压缩机的机箱13底部设置有一油缸15，油缸15的开口正对驱动机构，油缸15内装有润滑油，沾油杆44伸入到油缸15内部，沾油杆44在曲轴I转动时会不断的摆动，因此设置沾油杆44时要与油缸15的缸壁之间留有足够空间，以使沾油杆44始终不会与油缸15的缸壁接触碰撞。在曲轴I转动时，沾油杆44随着连杆7运动做往复摆动动作，将油缸15内的润滑油甩到驱动机构上，使驱动机构在运动中时刻都有润滑油润滑，极大的减小了驱动机构的磨损。更进一步的，油缸15的开口部呈喇叭状设置，即油缸15的开口面为斜面设置，斜面向油缸15方向下斜，在驱动机构上的润滑油在重力作用下滴回到机箱13安装腔底部时，可顺着斜面流回到油缸15内，提高了润滑油的利用率。
[0039]气缸30由气缸本体108和缸盖102构成，气缸本体108的外表面截面一般呈圆形，气缸本体108安装在机箱13上，气缸本体108的内部气体压缩腔一个开口与机箱13上的安装孔相对，连杆7可通过机箱13上的安装孔伸入到气体压缩腔内来推动压缩活塞109对气体进行压缩。缸盖102固设在气缸本体108上，将气缸本体108的另一个开口进行封闭，气缸30的进气口 101和出气口 103都设置在缸盖102上。气缸本体108、缸盖102、压缩活塞109之间合围形成了气体压缩腔。
[0040]在气缸本体108和缸盖102之间还设置有一块阀板105，阀板105的将进气口 11、出气口 103和气体压缩腔之间隔离。在阀板105和缸盖102之间还设有一上缸垫104，上缸垫104呈圆环状，其下端面与阀板105的上端面紧贴密封，其上端面与缸盖102的下端面紧贴密封。上缸垫104的设置使得缸盖102和阀板105之间形成有一个容纳腔，在上缸垫104中部还一体成型有一隔条，隔条将这个容纳腔隔为两个大小相同的空间，其中进气口 101通向一个空间，出气口 103通向另一个空间。在阀板105和气缸本体108之间设置有一下缸垫107，下缸垫107呈圆环状，其上端面与阀板105的下端面紧贴密封，其下端面与气缸本体108的上端面紧贴密封，下缸垫107使得阀板105与气缸本体108之间密封效果更好。
[0041]在阀板105上还设置有两个单向打开的簧片106，设置在进气口101所在空间的簧片106，仅可朝气体压缩腔方向打开，称之为进气阀，设置在出气口 103所在空间的簧片106，仅可由气体压缩腔向出气口 103方向打开，称之为排气阀，气体压缩机停止工作时，进气阀和排气阀均处于闭合状态。当气缸30内的压缩活塞109做拉伸动作时，气体压缩腔内形成负压，进气阀打开，气体由进气口 101进入到气体压缩腔内，使得气体压缩腔内的气压与进气口 101的气压处于持平的状态，此时，簧片106自动闭合，完成进气工作；当压缩活塞109做压缩动作时，气体压缩腔内的气压增高，出气口 103处形成负压，排气阀在压差的作用下打开，气体压缩腔内的高压气体从出气口 103进入到冷却管10，进入到下一级气缸的气体压缩腔，此时，气体流通后，气体压缩腔内的气压和出气口 103处的气压大小相同，排气阀自动关闭，完成气体压缩工作。随着压缩活塞109在驱动机构的作用下不断反复运作，气缸30不断将新进入的气体进行压缩并将压缩的气体排出。更进一步的，在簧片106上还设置有升高限制器115，升高限制器115可限制簧片106的打开幅度，防止簧片106打开幅度过大发生卡住的情况发生。
[0042]气体压缩机在工作过程中，压缩装置会产生高温，过高的温度会对压缩装置的性能产生影响，并且会使得压缩装置内的压缩气体产生同样的高温，根据气体热胀冷缩的原理，要得到常温下相同气压的气体，需要在高温情况下将气体压缩到一个更高气压的程度，大大增加了气体的压缩成本和对压缩设备的抗压要求。
[0043]本发明中，在各个气缸30之间通过冷却管10进行联接，冷却管10间隙的折叠环绕设置在机箱13周围。冷却管10内储存的都是高压气体，除了对冷却管10本身的材质要求较高之外，对于冷却管10和气缸30的接口要求也非常高，本发明采用紫铜和不锈钢来作为冷却管10的制作材料，很好的满足的冷却管10的抗压要求。本发明中，冷却管10的两端分别和上级气缸30的出气口 103和下级气缸30的进气口 101相连，在气缸30的进气口 101 口部和出气口 103 口部固设有插接座301，插接座301上一体成型有管夹302，管夹302由若干片压片构成，压片呈圆弧状，压片之间合围形成一个圆形通道，在压片的外表面设有螺纹，在管夹302上还套接有紧固螺母300。冷却管10穿过紧固螺母300和压片形成的圆形通道插接在气缸30上，并且，紧固螺母300旋紧压片，使得压片向内压紧，包裹住冷却管10的端部，起到很好的固定作用。在曲轴I相对于电机的另一端设置有一个风机20，风机20的风口正对着气体压缩机的机箱13和冷却管10，当曲轴I转动时，风机20跟着曲轴I转动，产生风力加速机箱13和冷却管10附近的空气流通，使得机箱13上的压缩装置散热快，也使得冷却管10的冷却效果更好，减小了气体的压缩成本。
[0044]在气体压缩机的气体压缩过程中，气体在气缸30内压缩，气缸30的气缸内壁上有润滑油的存在，在压缩后的气体中难免也会混入油、水等悬浮物，这些悬浮物会对压缩气体的使用产生一定影响，如压缩氧气时，氧气用于呼吸和助燃，在氧气中混入油水会大大的影响这些氧气的使用。本发明中，在气体压缩机的末级出气口 103上设置一个油水分离器。油水分离器包括油水分离管202和过滤管201，油水分离管202和过滤管201均呈塔状，油水分离管202采用物理的方法进行油水分离，即将油水分离管202的进气嘴I设置在油水分离管202的底部，将油水分离管202的出气嘴I设置在油水分离管202的上部，使其具有一个高度差，由于油、水、气三者之间的密度不同，在重力作用下油、水会沉淀到油水分离管202的底部，气体则会从油水分离管202的出气嘴I进入到过滤管201内，过滤管201内设置有分子筛，高压气体经过分子筛的进一步过滤后由过滤管201的出气嘴II排出进行使用。
[0045]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种多级气体压缩机，其特征在于，包括: 机箱，所述机箱表面设有安装面，安装面上设有安装孔，所述机箱内部设有安装腔； 气缸，所述气缸为多个，设置在机箱上，所述气缸上设有进气口和出气口，所述气缸内部设有气体压缩腔，所述进气口和出气口可与气体压缩腔导通，所述的气缸内还设有压缩活塞； 驱动机构，所述驱动机构设置在机箱的安装腔内，包括曲轴和连杆机构，所述曲轴一端与电机的动力输出轴相联，所述连杆机构设置在曲轴的曲拐上，连杆机构的连杆数目和气缸的数目相同且一一对应设置，所述连杆机构一端与曲轴传动联接，另一端通过机箱上的安装孔与压缩活塞传动联接； 冷却管，所述冷却管设置在各个气缸之间，将各个气缸连通，冷却管呈环绕状，间隙的设置在机箱周围； 油水分离器，所述油水分离器与末级气缸的排气口相连，油水分离器用于对压缩完成的气体进行油水分离。2.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述的曲轴上间隙的设置有三个支撑轴承，从沿电机方向开始依次为第一支撑轴承，第二支撑轴承和第三支撑轴承，所述曲轴上的曲拐数目为一个，所述曲拐位于第二支撑轴承和第三支撑轴承之间，所述的连杆机构均设置在该曲拐上;在曲轴上还设置有偏心轮，偏心轮位于第一支撑轴承和第二支撑轴承之间，所述偏心轮的偏心方向与所述曲拐的偏心方向呈180度设置;在偏心轮的一侧还设有六角轴套和圆形轴套，所述六角轴套和圆形轴套同轴串联设置用于定位紧固偏心轮。3.根据权利要求2所述的气体压缩机，其特征在于，所述的连杆包括轴杆，轴杆的一端一体成型有一安装环，轴杆的另一端一体成型有一联接环，所述的安装环套接在曲轴上与曲轴传动联接，所述的联接环与压缩活塞传动联接;在连杆机构的其中一个连杆上还设有一沾油杆，在机箱的安装腔底部设有一油缸，所述的沾油杆呈细杆状固设在安装环相对于轴杆的另一侧，所述的沾油杆伸入到油缸内且伸入油缸内的部分始终在油缸的深度范围内。4.根据权利要求3所述的气体压缩机，其特征在于，所述的油缸的开口正对着曲轴，油缸的开口面呈喇叭状设置。5.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述气缸包括气缸本体，缸盖，所述气缸本体固设在机箱上，所述缸盖固设在气缸本体上，所述缸盖、气缸本体和压缩活塞合围形成所述的气体压缩腔。6.根据权利要求5所述的气体压缩机，其特征在于，在气缸本体和缸盖之间还设有阀板和缸垫，所述阀板呈圆盘状，阀板上设有进气阀和排气阀；所述缸垫呈圆环状，包括上缸垫和下缸垫，所述的上缸垫位于阀板和缸盖之间，上缸垫的两个端面分别与阀板的上端面与缸盖的下端面紧贴密封，上缸垫内部一体成型有隔条，所述隔条将上缸垫内部隔成两个大小相同的空间，形成一个进气腔和一个排气腔，所述进气阀位于进气腔内，所述排气阀位于排气腔内；所述的下缸垫位于阀板和气缸本体之间，下缸垫的两个端面分别与阀板的下端面和气缸本体的上端面紧贴密封。7.根据权利要求6所述的气体压缩机，其特征在于，所述的进气阀和排气阀均由单向打开的簧片构成，进气阀和排气阀上还设置有用于限制簧片打开幅度的升高限制器。8.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述冷却管通过插接座插接固定在气缸上，所述插接座位于气缸的进气口 口部和出气口 口部，插接座内的插孔可与气缸内的气体压缩腔导通，插接座上一体成型有管夹，所述管夹由若干压片合围而成，所述压片的外表面设有螺纹，在管夹上还设有紧固螺母，所述冷却管穿过紧固螺母和管夹插接在插接座上。9.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，所述油水分离器包括油水分离管和过滤管，油水分离管的进气嘴I通过冷却管与末级气缸的出气口相连，油水分离管的出气嘴I与过滤管的进气嘴II相连，压缩完成以后的气体最终由过滤管的出气嘴II排出。10.根据权利要求1所述的气体压缩机，其特征在于，在曲轴相对于电机的另一端还设置有一风机，所述风机设置在机箱外部，风机的风口与机箱正对。
【文档编号】F04B39/02GK105909492SQ201610023747
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月14日
【发明人】鲍忠雄, 鲍建光, 李国年
【申请人】宁波百瑞天然气高压压缩机有限公司